Deși este mai abundent decât dioxidul de carbon, metanul contribuie disproporționat de mult la încălzirea globală, deoarece captează mai multă căldură în atmosferă decât dioxidul de carbon, datorită structurii sale moleculare.
Cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technolgy (MIT), Statele Unite, au proiectat un nou catalizator care poate converti metanul în polimeri utili, fapt care ar putea ajuta la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră.
Noul catalizator funcționează la temperatura camerei și la presiune atmosferică, ceea ce face mai facilă și mai fezabilă amplasarea sa în locurile de emisie a metanului, cum sunt centralele electrice și fermele de vite.
Captarea metanului
Metanul este produs de către bacteriile metanogene, care se găsesc adesea în număr mare în gropile de gunoi, mlaștini și alte situri în care biomasa se descompune. Agricultura este o sursă majoră de metan, iar gazul metan este generat, de asemenea, ca produs secundar la transportul, stocarea și arderea gazului natural. Per total, se crede că metanul contribuie cu 15% la creșterea temperaturilor globale.
La nivel molecular, metanul este alcătuit dintr-un singur atom de carbon și patru atomi de hidrogen. În teorie, această molecule ar trebui să fie potrivită pentru crearea unor compuși utili precum polimerii. Cu toate acestea, convertirea metanului în alți compuși s-a dovedit a fi dificilă, deoarece necesită temperaturi și presiuni ridicate.
Pentru a realiza conversia metanului fără aport de energie, echipa de la MIT a proiectat un catalizator hibrid alcătuit din două componente: un zeolit și o enzimă naturală. Zeoliții sunt minerale ieftine, asemănătoare argilei, iar studiile anterioare au arătat că pot fi utilizați la catalizarea conversiei metanului în dioxid de carbon.
În cadrul studiului, cercetătorii au utilizat un zeolit denumit silicat de aluminiu modificat cu fier, împreună cu o enzimă denumită alcool-oxidază. Bacteriile, ciupercile și plantele utilizează această enzimă pentru oxidarea alcoolilor.
Acest catalizator hibrid desfășoară o reacție în două etape în care zeolitul convertește metanul în metanol, iar enzima convertește metanolul în aldehidă formică. Din reacție mai rezultă peroxid de hidrogen, care apoi este reutilizat ca sursă de oxigen pentru conversia metanului în metanol.
Acest lanț de reacții poate avea loc la temperatura camerei și nu necesită o presiune ridicată. Particulele de catalizator sunt suspendate în apă, care poate absorbi metanul din aerul înconjurător.
Sinteza polimerilor
Odată ce formaldehida este produsă, ea poate fi utilizată pentru sinteza polimerilor prin adăugarea de uree – o moleculă cu azot întâlnită în urină. Acest polimer similar unei rășini, denumit uree-formaldehidă, este utilizat la fabricarea plăcilor presate, textilelor și a altor produse.
Cercetătorii preconizează că acest catalizator ar putea fi încorporat în conductele utilizate pentru transportului gazelor naturale. În aceste conducte, catalizatorul ar putea genera un polimer ce ar putea acționa ca material de etanșeizare a crăpăturilor din conducte, care reprezintă a sursă comună a scăpărilor de metan.
Catalizatorul ar putea fi aplicat și sub formă de peliculă pe suprafețele expuse la gazul metan, producând polimeri ce ar putea capta gazul pentru o utilizare ulterioară.
Oamenii de știință lucrează acum la dezvoltarea unui catalizator care să îndepărteze dioxidul de carbon din atmosferă prin combinarea sa cu nitrat pentru a produce uree. Această uree ar putea fi apoi amestecată cu aldehida formică pentru a produce catalizatorul zeolit-enzimă menționat mai sus.
Sursa: Phys.org