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Meilleur catalyseur gaz-méthanol
Un nouveau catalyseur pour convertir le méthane, le principal composant du gaz naturel, en un carburant liquide, le méthanol, a été développé par des chercheurs en Allemagne. Le catalyseur pourrait rendre la conversion directe du méthane en méthanol moins chère qu'avec les catalyseurs existants, mais il sera probablement en deçà du Saint Graal de la chimie des hydrocarbures, un catalyseur qui permet au gaz naturel de remplacer les carburants pétroliers à grande échelle.
Idée solide : Une micrographie d'un nouveau catalyseur, composé principalement de carbone, d'azote et de platine, qui est utilisé pour convertir le méthane en un carburant liquide (méthanol).
Le nouveau catalyseur est basé sur l'un des rares catalyseurs qui convertissent le méthane directement en méthanol, à basse température, sans produire beaucoup de dioxyde de carbone ou d'autres sous-produits indésirables. Ce catalyseur, développé par Roy Periana , maintenant professeur de chimie au Scripps Research Institute, s'est avéré trop coûteux à commercialiser.
Le nouveau catalyseur, décrit dans la première version en ligne de la revue chimie appliquée , a résolu l'un des principaux problèmes avec le catalyseur de Periana, dit Ferdi Schuth , directeur du Max Planck Institute for Coal Research, qui a dirigé les travaux. Parce que le catalyseur de Periana est un liquide dissous dans de l'acide sulfurique, il est difficile à recycler, un problème sérieux car le catalyseur nécessite le coûteux platine métallique. Le nouveau catalyseur est un solide, dit Schüth, et est donc beaucoup plus facile à recycler car il peut être retiré de l'acide sulfurique simplement avec des filtres.
Schüth dit que la découverte du catalyseur solide était fortuite. Ses collègues avaient développé un polymère avec une structure moléculaire qu'il reconnaissait être similaire au catalyseur de Periana. Il a pu incorporer du platine dans cette structure et a montré que le catalyseur solide résultant fonctionnait aussi bien que la version liquide.
Les carburants à base de méthane pourraient être nettement plus propres que les carburants à base de pétrole. De plus, l'approvisionnement en gaz naturel est vaste, avec des approvisionnements importants désormais accessibles avec de nouvelles techniques de forage et des ordres de grandeur plus potentiellement disponibles sous la forme d'hydrates de méthane au fond de l'océan. Mais parce que c'est un gaz, le méthane est plus cher à transporter et moins pratique à utiliser dans les véhicules que les carburants liquides, et jusqu'à présent, les méthodes chimiques pour le convertir en liquide ont été coûteuses.
Bien que le nouveau catalyseur résolve l'un des problèmes du catalyseur Periana, ce n'est en aucun cas le plus gros problème, selon Jay Labinger , professeur associé en chimie à Caltech. En effet, Periana affirme que le développement d'une version solide de son catalyseur ne suffira pas à le commercialiser. Il travaille sur de nouveaux catalyseurs qui utilisent des mécanismes similaires mais des matériaux moins chers et plus efficaces.
Les deux problèmes clés sont des problèmes typiques pour les catalyseurs expérimentaux : ils ne fonctionnent pas assez rapidement, ce qui augmente la taille et le coût de l'équipement nécessaire, et ils ne produisent pas des concentrations suffisamment élevées du produit souhaité, ce qui rend la séparation du produit coûteuse. d'autres produits chimiques. Labinger estime que les taux du nouveau catalyseur allemand doivent augmenter d'un ordre de grandeur, et Periana dit que les concentrations doivent être multipliées par trois à cinq.
Periana suggère cependant que le catalyseur allemand peut offrir de nouvelles directions de recherche, surtout si les mécanismes impliqués dans la production du méthanol sont différents de son catalyseur liquide. En effet, Schüth dit qu'un composant clé du catalyseur de Periana, le chlore, n'est pas nécessaire avec la nouvelle forme, suggérant qu'il pourrait fonctionner par différents moyens. Parallèlement, il développe également des catalyseurs utilisant différents matériaux. L'un est prometteur, dit-il, produisant du méthanol à des taux deux fois plus rapides que le catalyseur liquide de Periana.