211service.com
Čistá nafta z uhlí
Vzhledem k tomu, že cena ropy stoupá a obavy ze závislosti USA na zahraniční ropě eskalují, stává se uhlí stále atraktivnější alternativou jako výchozí surovina pro výrobu řady paliv. Nyní chemici vynalezli nový katalytický proces, který by mohl zvýšit výtěžnost čisté formy nafty vyrobené z uhlí.
Metoda, popsaná v aktuálním čísle časopisu Věda , používá dvojici katalyzátorů ke zlepšení výtěžnosti motorové nafty z Fischer-Tropschovy (F-T) syntézy, téměř století staré chemické techniky pro reakci oxidu uhelnatého a vodíku za vzniku uhlovodíků. Směs plynů se vyrábí zahříváním uhlí. Ačkoli Německo využívalo tento proces během druhé světové války k přeměně uhlí na palivo pro svá vojenská vozidla, syntéza F-T byla obecně příliš drahá, než aby mohla konkurovat ropě.
Část problému s procesem F-T je v tom, že produkuje směs uhlovodíků – z nichž mnohé nejsou užitečné jako palivo. Ale v nedávném výzkumu, Alan Goldman , profesor chemie a chemické biologie na Rutgers University a Maurice Brookhart , profesor chemie na University of North Carolina v Chapel Hill, používají katalyzátory k přeměně těchto nežádoucích uhlovodíků na naftu. Katalyzátory fungují tak, že přeskupují atomy uhlíku, přeměňují například uhlovodíky se šesti atomy uhlíku na uhlovodíky se dvěma a deseti atomy uhlíku. Desetikarbonová verze dokáže pohánět naftové motory. První katalyzátor odstraňuje atomy vodíku, což umožňuje druhému katalyzátoru přeskupit atomy uhlíku. Poté první katalyzátor obnoví vodík a vytvoří palivo.
Motorová nafta vyrobená tímto způsobem má několik potenciálních výhod. Běžná nafta obsahuje molekuly, zvané aromáty, které při spalování produkují částice, říká Goldman. Nafta tvořená novými katalyzátory však neobsahuje aromáty, takže hoří mnohem čistěji, čímž překonává jednu z hlavních námitek vůči motorové naftě. To by mohlo vést k tomu, že více vozidel bude používat naftové motory, které jsou asi o 30 procent účinnější než benzinové motory.
Ale největší výhodou může být, že Spojené státy mají obrovské množství uhlí: V uhlí máme tolik energie, jako má zbytek světa v ropě. To nám stačí na dalších sto let, říká Goldman. Efektivnější a tedy méně nákladná metoda přeměny uhlí na naftu by mohla výrazně snížit závislost USA na zahraniční ropě, a to na dlouhou dobu.
Když jsem to viděl, pomyslel jsem si, že je to opravdu skvělý příspěvek, který by mohl být velmi důležitý, říká Richard Schrock , profesor chemie na MIT, který vyhrál Nobelova cena za chemii v roce 2005 s dalšími dvěma vědci za objev typu katalyzátoru použitého ve druhém kroku. Kombinace dvou katalyzátorů tímto způsobem je velmi vzácná, říká. Nemůžete jen tak spojit dvě věci dohromady a očekávat výsledky, které jste očekávali.
Podle Robert Grubbs , profesor chemie na Caltech, který se dělil o Nobelovu cenu se Schrockem. Klíčem k úspěchu je nalezení katalytických systémů, které jsou kompatibilní a budou fungovat při teplotách, kdy můžete provádět oba procesy společně.
V současné době je nová katalytická metoda stále osvědčená a není připravena pro komerční použití. Například druhý katalyzátor má tendenci se rozpadat. Ale Schrock říká, že tento problém by měl být řešitelný: Je teoreticky možné, že by se to mohlo stát praktickým. Poslal jsem e-mail Alanu Goldmanovi a řekl: ‚Podívejte, máme spoustu katalyzátorů a napadají mě nějaké věci, které by mohly být tepelně stabilnější.‘ Takže mu pošlu nějaké katalyzátory a on jde abych je vyzkoušel.
Mohlo by být také možné vyrobit katalyzátory, které využívají produkty z první reakce, aby se samy regenerovaly. Pak by katalyzátor nezemřel a vy byste ve skutečnosti mohli udržet reakci v chodu, říká Schrock.
Obrázek stránky naděje s laskavým svolením Josepha Blumberga. Titulek: Postdoktorandka Ritu Ahuja předvádí materiál katalyzátoru postgraduální studentce Elizabeth Pelczar a profesoru Alanu Goldmanovi.