Finansowany ze środków unijnych zespół naukowców zbliżył się o krok do zastosowania metanu jako surowca.

Dofinansowywanym w ramach zaproszenia "Aktywacja chemiczna dwutlenku węgla i metanu", które jest częścią programu "Chemia" Europejskiej Przestrzeni Badawczej, naukowcom z Francji i Hiszpanii udało się przekształcić metan w bardziej złożoną cząstkę organiczną.

W artykule opublikowanym w magazynie Science, zespół ekspertów z Uniwersytetu w Walencji, Uniwersytetu w Huelvie i Uniwersytetu w Tuluzie, przedstawia, w jaki sposób metan, najprostszy węglowodór i główny składnik gazu naturalnego, można wykorzystywać jako surowiec do produkcji bardziej złożonych cząstek organicznych.

Odkrycia mogą być dobrą wiadomością zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i środowiskowego - metan mógłby służyć za surowiec w przemyśle chemicznym. Zdaniem ekologów metan jest jednym z najłagodniejszych dla planety paliw, gdyż w czasie spalania wytwarza mniej dwutlenku węgla na uwalnianą jednostkę ciepła. Jest także głównym składnikiem sprężonego gazu naturalnego, czystego substytutu tradycyjnych, bardzo zanieczyszczających paliw, takich jak benzyna czy ropa.

Jednakże do tej pory naukowcy borykali się z wieloma problemami w badaniach nad metanem. Zważywszy na fakt, że metan ma jedno z najsilniejszych wiązań C-H z całego szeregu alkanów, manipulowanie nimi nie jest łatwym zadaniem.

Ponadto gazowy charakter metanu i jego niska rozpuszczalność w zwykłych rozpuszczalnikach stawiają dalsze przeszkody związane z przekształcaniem go chemicznie. Cechy te utrudniają kontakt metanu z katalizatorami i odczynnikami wywołującymi reakcje chemiczne, które w wyniku tego przebiegają z dużym trudem albo wcale.

Ze względu na te trudności jak dotąd bardzo niewiele procesów okazało się skutecznych pod względem zapewnienia funkcjonalności temu węglowodorowi, ale teraz francusko-hiszpański zespół rozwiązał te problemy, opracowując metodologię przekształcania metanu w bardziej złożone cząstki organiczne.

W reakcji bierze udział srebro w formie katalizatora specjalnie przygotowanego do aktywowania wiązań metanowych C-H - proces ten już wcześniej dowiódł swojej skuteczności w przypadku cięższych węglowodorów. Kłopot z uzyskaniem skutecznego kontaktu między katalizatorem a odczynnikami w celu przekształcenia metanu rozwiązano wykorzystując dwutlenek węgla w stanie superkrytycznym, jako medium reakcji.

Chociaż w normalnych warunkach dwutlenek węgla jest gazem, kiedy temperatura i ciśnienie przekraczają wartości krytyczne staje się podobny do cieczy, która potrafi rozpuszczać cząstki biorące udział w reakcji. Właściwości dwutlenku węgla w stanie superkrytycznym znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle, jak na przykład w odkofeinowywaniu kawy. Ponadto chemiczna obojętność dwutlenku węgla uniemożliwia mu wchodzenie w reakcje z katalizatorem i odczynnikami przy konwersji metanu, dzięki czemu jest on idealnym rozpuszczalnikiem w tych reakcjach.

Wyniki tych badań otworzyły drogę do dalszych prac nad procesem funkcjonalizacji metanu i węglowodorów w ogóle.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Caballero, A., et al. (2011) Silver-Catalyzed C-C Bond Formation Between Methane and Ethyl Diazoacetate in Supercritical CO2. Science. Vol. 332 no. 6031. s. 835-838. DOI: 10.1126/science1204131