Самал Сулейменова Исследователи из Северо-Западного университета разработали одноэтапную технологию преобразования метана в метанол с использованием холодной плазмы. Метод позволяет отказаться от традиционных промышленных процессов, требующих экстремальных температур и давления, открывая путь к локальной переработке парниковых газов.
Метанол является базовым химическим веществом, которое применяется при производстве пластмасс, выступает в качестве промышленного растворителя и используется как чистое топливо. В настоящее время его синтез представляет собой энергоемкий многоступенчатый процесс. Для расщепления сырья необходим водяной пар, нагретый до 800 градусов Цельсия, а формирование молекул метанола происходит под давлением, превышающим атмосферное в сотни раз. Подобные условия сопровождаются высокими финансовыми затратами и значительными выбросами углекислого газа.
Дополнительная сложность заключается в высокой реакционной способности самого метанола. В процессе синтеза он стремится к быстрому распаду с образованием диоксида углерода, что требует точного контроля для своевременной остановки химической реакции.
Новая установка решает обе проблемы за счет кратковременных электрических разрядов в реакторе, заполненном водой. Метан подается через пористую стеклянную трубку с катализатором из оксида меди. Подача высоковольтных импульсов переводит газ в состояние плазмы.
Полученные высокореактивные фрагменты быстро рекомбинируют в метанол, который моментально поглощается окружающей водой. Такое растворение эффективно «замораживает» нужный этап реакции и предотвращает дальнейший распад вещества. Для стабилизации процесса и снижения доли побочных продуктов в систему также добавляется аргон.
Помимо метанола установка генерирует ряд ценных химических компонентов – водород, этилен и пропан. Водород востребован как безуглеродное топливо, а этилен служит основой для полимерной промышленности.
По словам разработчиков, масштабирование системы позволит создавать мобильные установки для работы непосредственно в местах утечек метана. Традиционно излишки газа на удаленных скважинах просто сжигаются, что наносит ущерб климату. Использование плазменных реакторов даст возможность перерабатывать вредные выбросы в пригодное для транспортировки жидкое топливо прямо на месте добычи. Результаты исследования опубликованы в «Журнале Американского химического общества».
