US-Wissenschaftler erzeugen Methanol, indem sie Blitzenergie einfangen

Forscher der Northwestern University in den USA haben erfolgreich Methanol aus Methangas mithilfe eines Blitzplasmas in Glasröhren hergestellt.

Das Ergebnis zeigt, dass das Potenzial zur Durchführung energieintensiver Re Forscher der Northwestern University in den USA haben erfolgreich Methanol aus Methangas mithilfe eines Blitzplasmas in Glasröhren hergestellt.

Das Ergebnis zeigt, dass das Potenzial zur Durchführung energieintensiver Reaktionen schnell und einfach in plasmabereitstellenden Blasenreaktoren realisiert werden kann. Methanol ist eine chemische Verbindung mit vielfältigen Anwendungen und kann sauber verbrannt werden, ohne Rauch zu erzeugen.

Mögliche Anwendungen

Es kann in Fahrzeugen und Schiffen sowie in Kochherden verwendet werden und findet breitere Anwendungen in der Industrie zur Herstellung bestimmter Kunststoffe und Säuren sowie als industrielles Lösungsmittel.

Obwohl es weit verbreitet ist, ist die Methanolproduktion ein energieintensiver Prozess, der Temperaturen von über 1.400 Fahrenheit und einem Druck von 200–300 Mal dem atmosphärischen Druck erfordert, um Methanolmoleküle zu bilden.

Dies macht die Nutzung von Methanol langfristig nicht nachhaltig und veranlasst Wissenschaftler, einfachere, energieeffizientere Wege zu suchen, um es zu synthetisieren.

Lightning in a bottle Um die

Lightning in a bottle Um die hohe Temperaturanforderung für die Methanol-Synthese zu überwinden, nutzten Forscher von Northwestern Elektrizität, um einen Plasma-Zustand der Materie in einem mit Wasser gefüllten Reaktor zu erzeugen. Glasröhrchen, die mit Kupferoxid-Katalysatoren beschichtet sind, führen das für die Reaktion benötigte Methangas ein.

Wenn innerhalb des Reaktors Hochspannungsimpulse angelegt werden, wird das Gas ebenfalls in Plasma umgewandelt, wodurch hochreaktive Fragmente entstehen, die schnell Methanol bilden. Konventionelle Methanol-Synthesereaktionen stehen auch vor einer weiteren Hürde: der Methanol-Degradation, bei der das neu gebildete Methanol schnell zu Kohlendioxid zerfällt.

In diesem Aufbau wird das Methanol sofort vom umgebenden Wasser absorbiert, wodurch die Reaktion „eingefroren“ und der Degradationsschritt vermieden wird. Um die Reaktion weiter zu verbessern, fügten die Forscher außerdem Argon hinzu, das es stabilisierte und die Bildung unerwünschter Produkte verhinderte.

Treibhausgase zu nützlichen ChemikalienDie Beseitigung des

Treibhausgase zu nützlichen ChemikalienDie Beseitigung des Bedarfs an hohen Temperaturen und Drücken hilft, die Kosten der Methanolproduktion zu senken. Darüber hinaus ist der neue Ansatz eine Ein-Schritt-Reaktion, die viel effizienter ist und einen geringeren Umwelteinfluss hat.

„Wir haben auch Ethylen erhalten, ein Vorläuferprodukt für die Kunststoffproduktion, und Wasserstoffgas, das ein wichtiges Massenchemikalie und ein eigener null-Kohlenstoff-Treibstoff ist“, sagte Dayne Swearer, Assistenzprofessor für Chemie an der Northwestern University, der die Forschung mitleitete.

„Wir haben also Methan, ein sehr reichlich vorhandenes Gas, genommen und es zu Methanol zusammen mit Ethylen, Wasserstoff und etwas Propan umgewandelt.

Das sind alles von Natur aus

Das sind alles von Natur aus wertvollere Produkte.“ Die Forscher räumen ein, dass ihr Aufbau noch im Labormaßstab ist, aber bei erfolgreicher Skalierung könnte er helfen, Methanleckstellen in Orte zu verwandeln, an denen Methanol produziert werden kann.

Das Team konzentriert sich nun auf die Optimierung seines Ansatzes und auf die Rückgewinnung von Methanol aus Wasser und dessen Trennung in ein reines Produkt.

„Derzeit besteht die Methode, mit ausgelaufenem Methan umzugehen, darin, es zu verbrennen, um es in Kohlendioxid umzuwandeln, das das Klima weniger erwärmt als Methan, aber immer noch eindeutig ein Problem darstellt“, erklärte Swearer in einer Pressemitteilung.

„Stattdessen könnten wir einen kleineren Reaktor zum Ort, an dem Methan austritt, bringen und es in einen transportierbaren flüssigen Treibstoff umwandeln.“ Die Forschungsergebnisse wurden im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.