Метан может заменить нефть уже через пять лет

Преобразование метана в ценные химические вещества и жидкое топливо является одной из первостепенных задач современной химии. Но разработчик различных видов катализаторов компания Siluria Technologies утверждает, что эта проблема будет скоро решена.

Их изобретение является катализатором, который эффективно превращает метан в этилен - сырье для более чем двух третей мирового производства химических веществ.

Дешевый и эффективный способ превращения метана в жидкие химические вещества избавит химическую промышленность от необходимости использовать дорогую и грязную нефть. Однако метан крепкий орешек: четыре атома водорода "выстроились" вокруг единственного атома углерода и для того, чтобы "разбить" эту конструкцию, нужно столько энергии, что процесс часто выходит из-под контроля и молекулы сгорают. В итоге вместо полезных продуктов получается углекислый газ.

Насколько сложна эта проблема, иллюстрирует опыт фирмы Catalytica. Она потратила пять лет и более 10 млн долл. на разработку сложного катализатора и процесса по превращению метана в метанол, но процесс оказался слишком дорогостоящим и неэффективным.

Химики Siluria Technologies пошли по другому пути. Они использовали необычный вирус длиной 900 нанометров и шириной 9 нанометров. Он служит в качестве шаблона для формирования нанопроводов. С его помощью можно создать бесконечное разнообразие потенциальных катализаторов, достаточно правильно подобрать исходные компоненты и "нарастить" их на шаблон.

Ученым удалось создать из этой нанопроволоки новый катализатор, который может перерабатывать метан при температурах на несколько сотен градусов ниже, чем лучшие существующие катализаторы, которые работают при температурах 800-950°C. Снижение требований к техпроцессу сделает коммерческую переработку метана более привлекательной. К тому же катализатор из нанопроволоки обеспечивает максимальные качество и выход этилена. Его промышленное использование может снизить затраты на химическую промышленность на десятки млрд долл. в год и сократить глобальные выбросы углекислого газа более чем на 100 млн тонн.

В следующем году планируется проверка процесса в лабораторном масштабе в прототипе реактора. После непрерывной работы системы в течение тысяч часов наступит черед коммерческой демонстрации и менее чем за пять лет новый метод может стать основным процессом химической промышленности.

Микробов научили питаться угарным газом и производить этанол

Ядовитые окиси углерода, выбрасываемые сталелитейными заводами и другими промышленными источниками можно превратить в полезные вещи. Новозеландская компания LanzaTech планирует использовать СО и СО2 для масштабного производства этанола и химических веществ-прекурсоров широкого спектра полимеров и растворителей.

Для этого применяются генетически модифицированные микроорганизмы. Обычно микробы питаются той или иной формой сахара, но генномодифицированная бактерия компании LanzaTech питается угарным газом (СО) и может выживать на его смеси с водородом (синтез-газ). При определенных условиях синтез-газ преобразуется в полезную продукцию с помощью термохимических процессов и неорганических катализаторов, однако при этом все равно образуются неорганические отходы, которые должны утилизироваться. Микробы мало того что очищают вредные выбросы, но еще и производят побочные полезные продукты, такие как этанол, водород 2,3-бутандиол (используется при производстве пластмасс и текстиля).

Несколько компаний уже применяют аналогичные технологии. Например, американская Ineos Bio, которая использует бактерии для производства топлива и других химических веществ из сочетания СО и водорода. Новозеландская LanzaTech ориентирована в основном на сталелитейные заводы, поскольку они производят выбросы с высоким содержанием именно угарного газа. Их опытная система, установленная на одном из таких заводов, имеет производительность в 56 тонн топлива в год. В следующем году в Китае планируется запустить систему мощностью почти в 400 тонн, а в будущем - дополнительную установку, которая сможет генерировать из вредных отходов почти 200 тыс. тонн "бесплатного" горючего.