Shpesh, njerëzit e imagjinojnë se si do të ishte të kapshim një rrufe, dhe sa e mahnitshme do të ishte. Por a keni ndjerë kurrë për atë që mund të ndodhë nëse kjo bëhet? Mirë, shkencëtarët në Universitetin Northwestern kanë “kapur” rrufe dhe po e përdorin për diçka po aq të rëndësishme: karburant të pastër. Teknologjia e tyre përdor plazmën në tuba të vegjël për të prodhuar metanol nga gazi metan, një proces që zakonisht kërkon sasi të mëdha energjie.
Metanoli është një kimikat i përdorur gjerësisht me një gamë të gjerë aplikimesh industriale dhe të përdorimit të përditshëm. Ai është një përbërës i rëndësishëm për prodhimin e disa plastikeve dhe acideve. Gjithashtu, shërben si karburant i pastër për automjete, anije detare dhe sobë gatimi. Më tej, ai funksionon si një solvent industrial dhe përdoret në trajtimin e ujrave të zeza.
Përkundër përdorimit të tij të gjerë, metoda aktuale e prodhimit të metanolit është një proces shumë i konsumueshëm energjitik dhe me shumë faza, i cili fillon me gaz metan. Avull në temperaturë prej 800 °C (1.472 °F) e ndan metanin në dioksid karboni (CO₂) dhe hidrogjen (H₂). Këto gaze më pas kombinohen dhe katalizohen në një strukturë të ndryshme nën presion 200 deri në 300 herë presionin atmosferik për të formuar molekulat e metanolit. Procesi funksionon, por energjia e nevojshme për të gjeneruar nxehtësinë dhe presionin e bën atë të qëndrueshëm. Pastaj, janë edhe fazat e shumta të përfshira dhe dioksidi i karbonit që rezulton.
Shkencëtarët janë në kërkim të një alternative më të mirë, e thjeshtë dhe efikase energjitike, por prodhimi i metanolit paraqet një sfidë të mëtejshme. Përveç kushteve ekstreme të nevojshme për të shkatërruar metanin, metanoli i formuar është shumë reaktiv dhe vazhdon të reagojë, duke u degraduar shpejt në dioksid karboni (CO₂). Kjo na çon te sfida e dytë: të ndalojmë reaksionin në momentin e duhur.
Për të zgjidhur këto sfida, hulumtuesit kanë ndërtuar një sistem që, lehtësisht, përdor “rrufe në një shish”. Në vend të përdorimit të nxehtësisë dhe presionit të lartë, hulumtuesit përdorin impulset e shkurtra të energjisë elektrike për të gjeneruar plazmë, një gjendje e energjizuar e materies që shpesh shihet në rrufe, brenda një reaktori të mbushur me ujë. Gazi metan futet përmes një tubi poroz të gllapit të mbushur me një katalizator bakri-oksidi. Kur aplikohen impulset me voltazh të lartë, gazi transformohet përkohësisht në plazmë, duke krijuar fragmente shumë reaktive nga metani dhe ujë.
Këto fragmente kombinohen shpejt për të formuar metanol, i cili absorbohet menjëherë në ujin përreth. Absorbimi i shpejtë është thelbësor. Ai “ngrij” në mënyrë efektive reaksionin në momentin e duhur, duke parandaluar që metanoli të dekompozohet më tej në dioksid karboni, një kufizim kryesor i proceseve tradicionale.
Për të përmirësuar eficiencën, ekipi futi edhe gaz argon në sistem. Pavarësisht se zakonisht është inert, argoni bëhet reaktiv brenda plazmës, duke ndihmuar në stabilizimin e reaksionit dhe duke reduktuar produktet anësore të padëshiruar. Nën këto kushte, sistemi arriti një selektivitet të lartë për metanol, me sasi më të vogla të produkteve anësore të dobishme, si hidrogjeni dhe etileni.
“Gjithashtu, kemi marrë etilen, i cili është një parakusht për prodhimin e plastikes, dhe gaz hidrogjeni, i cili është një kimikat i rëndësishëm dhe një karburant me zero-karbon në vetvete”, thotë Dayne Swearer, bashkë-autori i studimit. “Pra, kemi marrë metan, i cili është një gaz shumë i bollshëm, dhe e kemi transformuar në metanol, së bashku me etilen, hidrogjen dhe pak propani. Këto janë të gjitha produkte me vlerë më të lartë.”
Gjithëpërdorshme, teknologjia përfaqëson një hap të rëndësishëm përpara. Eliminimi i nevojës për nxehtësi dhe presion të lartë është një avantazh i madh vetëm, pasi ul ndjeshëm kostot, kërkesat e energjisë dhe ndikimin mjedisor të prodhimit të metanolit. Procesi është gjithashtu më i racionalizuar, duke transformuar metanin në metanol në një hap të vetëm, duke minimizuar produktet anësore të padëshiruar.
Për momentin, konfigurimi është në shkallë laboratorike. Nëse do të zgjerohet me sukses, ai mund të mundësojë sisteme të shpërndara që transformojnë metanin në vend, si në vendet e largëta ose në vendet me gërryerje, duke e transformuar një gaz të bollshëm dhe të fuqishëm serë në një kimikat industrial të vlefshëm.
“Ne mund të trajtojmë burime të izoluar, si p.sh. burime natyrore që emetojnë metan në mjedis”, thotë Swearer. “Aktualisht, mënyra për të përballuar metanin e rrjedhur është ta ndizni për të e transformuar në dioksid karboni, i cili ngroh klimën më pak se metani, por është ende një problem. Përkundrazi, ne mund të marrim një reaktor të vogël në vendin që rrjedh metan dhe ta transformojmë në një karburant të transportueshëm të lëngët.”
Për momentin, ekipi po përqendrohet në optimizimin e mëtejshëm të sistemit. Po eksplorojnë gjithashtu mënyra për të rikuperuar dhe ndarë eficient metanolin si një produkt i pastër. Studimi u publikua në Journal of the American Chemical Society.
Burimi: Universiteti Northwestern
Burimi: newatlas.com
