تبدیل متان به اتیلن توسط محققان استرالیایی فقط با نور خورشید!
به گزارش نبض بازار، متان گازی بیرنگ و بیبو است که معمولاً به عنوان سوخت استفاده میشود و جزء اصلی گاز طبیعی است. متان برای مصرف خانگی مواد بودار مانند بوتانتیول و تتراهیدروتیوفن به آن اضافه میشود تا به تشخیص نشت آن کمک کند. گاز متان یک هیدروکربن است و ماهیت آلی دارد.
متان یکی از مخربترین گازهای گلخانهای در جهان به شمار میرود و نقش مهمی در تشدید گرمایش زمین دارد. کشورهایی مانند استرالیا که حجم قابلتوجهی از انتشار متان ناشی از کشاورزی، دامداری و استخراج زغالسنگ دارند، سالهاست در تلاشاند تا راهکاری پایدار برای مهار این گاز پیدا کنند.
در سالهای اخیر، افزایش غلظت گازهای گلخانهای و تأثیر مستقیم آنها بر تغییرات اقلیمی، محققان را به سمت یافتن راهکارهای نوآورانه و کمهزینه برای کاهش آلایندهها سوق داده است. یکی از مهمترین چالشها، متان است؛ گازی که در یک بازه زمانی ۱۰۰ ساله، بیش از ۲۵ برابر قویتر از دیاکسید کربن در به دام انداختن گرما عمل میکند. انتشار گسترده متان از صنایع کشاورزی، دامداری، استخراج زغالسنگ و عملیات گاز طبیعی، ضرورت مدیریت و کاهش آن را دوچندان کرده است. در چنین شرایطی، خبر تازهای از استرالیا منتشر شده که میتواند آینده صنعت و محیط زیست را دگرگون کند.
تیمی بینالمللی به رهبری استاد افتخاری دانشگاه کوئینزلند، لیانژو وانگ و همکاری دکتر ژیلیانگ وانگ از دانشکده مهندسی شیمی این دانشگاه، فناوری جدیدی را ارائه کردهاند که میتواند متان را بدون نیاز به گرمای شدید، تنها با استفاده از نور متمرکز خورشید استرالیا به اتیلن تبدیل کند.
در روشهای سنتی، تبدیل متان به اتیلن نیازمند دمای بسیار بالا است؛ موضوعی که سبب مصرف انرژی سنگین و تحمیل هزینههای مالی و زیستمحیطی میشود. دکتر وانگ توضیح میدهد: «فرآوری سنتی متان بسیار انرژیبر است و رسیدن به دماهای مورد نیاز، هم پرهزینه و هم برای محیط زیست مضر است.»
اما روش جدید مسیر متفاوتی را دنبال میکند. پژوهشگران از یک کاتالیزور ساختهشده از آلیاژ پالادیوم–طلا، همراه با دیاکسید تیتانیوم استفاده کردهاند. این کاتالیزور هنگامی که نور خورشید به آن میتابد، واکنشی ایجاد میکند که متان را مستقیماً به اتیلن تبدیل میکند، بدون آنکه مانند بسیاری از فرآیندهای شیمیایی دیگر، آن را بیش از حد اکسید کرده و به دیاکسید کربن تبدیل کند.
یکی از برجستهترین نکات این تحقیق، تغییر مسیر شیمیایی واکنش است. طبق گفته دکتر وانگ، کاتالیزور پالادیوم–طلا «بهجای تبدیل متان به دیاکسید کربن از طریق اکسیداسیون کامل، واکنش را به سمت تولید اتیلن هدایت میکند».
این کاتالیزور که با دیاکسید تیتانیوم جفت شده، هنگام قرار گرفتن در معرض نور خورشید فعال شده و واکنش تبدیل متان را آغاز میکند. وانگ توضیح میدهد: «این آلیاژ مانند یک کوکتل همافزایی عمل میکند؛ ترکیبی از بهترین ویژگیهای پالادیوم و طلا که بازده و انتخابپذیری واکنش را افزایش میدهد.»
این فناوری جدید میتواند مستقیماً در محل انتشار متان نصب شود. به گفته پژوهشگران: «در استرالیا، انتشار متان از کشاورزی و استخراج زغالسنگ به مراتب مشکلآفرینتر از دیاکسید کربن است.» تصور کنید روی پشتبام دامداریها یا مراکز استخراج، لایههایی از فوتوکاتالیست نصب شود که متان خروجی را در همان لحظه به اتیلن قابلمصرف تبدیل کند؛ تبدیل ضایعات به ارزش واقعی.
کاهش هزینهها با انرژی خورشیدی
بهدلیل اینکه نیروی اصلی این واکنش خورشید است، این روش میتواند بسیار مقرونبهصرفه، کممصرف و سازگار با محیط زیست باشد. ایده اصلی این است که «یک مشکل را به یک فرصت تبدیل کنیم». یعنی گازی خطرناک را که نقشی مهم در گرمایش جهانی دارد، به مادهای تبدیل کنیم که در صنایع مختلف ارزش اقتصادی بالایی دارد.
اگر چه کاتالیزور فعلی از فلزات گرانقیمتی مانند طلا و پالادیوم ساخته شده، محققان اعلام کردهاند که در حال بررسی جایگزینهایی ارزانتر نظیر آهن هستند تا این فناوری در آینده بهطور گستردهتری در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. هدف نهایی این تیم، توسعه فرایندی کارآمد، مقرونبهصرفه و قابلگسترش در سراسر جهان است. دستاورد جدید محققان دانشگاه کوئینزلند میتواند آینده صنعت مواد شیمیایی و فرآیندهای زیستمحیطی را دگرگون کند.
تبدیل متانی که بیش از ۲۵ برابر قویتر از دیاکسید کربن در گرمایش جهانی نقش دارد، به اتیلنی که در صنایع کاربرد فراوان دارد، نهتنها یک پیشرفت علمی، بلکه یک ضرورت اقلیمی محسوب میشود. استفاده از نور خورشید بهعنوان تنها منبع انرژی، امکان توسعه جهانی این فناوری را فراهم کرده و میتواند یکی از مسیرهای اصلی تولید پاک مواد شیمیایی در سالهای آینده باشد. این تحول نشان میدهد که با نوآوری و پژوهش هدفمند، میتوان تهدیدهای زیستمحیطی را به فرصتهایی ارزشمند تبدیل کرد.
منبع: تجارت نیوز