Об этом открытии сообщается в журнале Труды Национальной академии наук, потенциально может обеспечить более чистый источник энергии для многих наших повседневных действий.

При сжигании природного газа - топлива, используемого для обогрева домов, приготовления пищи и выработки электроэнергии, - образуется углекислый газ, мощный парниковый газ.

По данным Управления энергетической информации США, в 2019 году США потребили около 31 триллиона кубических футов природного газа, что привело к выбросу в атмосферу примерно 1,6 гигатонны углекислого газа.

Лучшим способом использования природного газа было бы преобразование его в метанол, жидкое топливо, которое горит более чисто и может быть использовано для производства бензина и пластмасс. Но превращение метана, содержащегося в природном газе, в метанол требует большого количества тепла и давления и само по себе образует значительное количество углекислого газа.

"Исследователи были заинтересованы в способах превращения метана в метанол при температуре окружающей среды, чтобы избежать всего тепла и давления, которые в настоящее время требуются в промышленных процессах для осуществления этого превращения", - сказал Минеш Сингх, доцент кафедры химической инженерии в Инженерном колледже UIC и соответствующий автор статьи.

Метанол также считается "топливом будущего", способствующим "метанольной экономике", где он заменяет ископаемое топливо при транспортировке, хранении энергии и является основным сырьем-прекурсором для синтетических химикатов и других продуктов. В настоящее время метанол используется в технологии топливных элементов, которая питает некоторые городские автобусы и другие транспортные средства. По словам Сингха, его более низкий потенциал выбросов и более высокая объемная плотность энергии делают его привлекательной альтернативой ископаемому топливу.

"Помимо того, что метан является экологически чистым топливом, его также можно безопасно хранить в обычных контейнерах, в отличие от природного газа, который приходится хранить под давлением и который намного дороже", - сказал Сингх.

Для разрыва углеводородных связей в газообразном метане требуется большое количество тепла и давления, что является первым этапом получения метанола. Но Сингх и аспирант UIC Адитья Праджапати определили материал катализатора, который помогает снизить энергию, необходимую для разрыва этих связей, чтобы реакция могла протекать при комнатной температуре.

"Нам удалось снизить температуру промышленного процесса с более чем 200 градусов по Цельсию до комнатной температуры, которая составляет около 20 градусов по Цельсию", - сказал Праджапати.

Их катализатор состоит из титана и меди. Катализатор вместе с небольшим количеством электроэнергии способствует разрыву углеводородных связей метана и образованию метанола. Этот процесс потребляет гораздо меньше энергии, чем традиционные методы, и поскольку для получения высокого давления и тепла не требуется оборудование, его можно настроить быстро и недорого.

"Наш процесс не нуждается в централизации", - сказал Сингх. "Это может быть реализовано в пространстве размером с фургон и является портативным для распределенного использования природного газа и производства метанола".

Сингх и его коллеги подали предварительный патент на этот процесс и ожидают, что он сможет перерабатывать несколько литров метанола в день. Управление патентом осуществляется через Управление по управлению технологиями МСЖД.

Брианна Коллинз и Джейсон Гудпастер из Университета Миннесоты являются соавторами статьи.