به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، این کاتالیست نانوذرهای مبتنی بر آهن، سینگاز را با جفتکردن دو واکنش که هرکدام بهتنهایی محدودیتهایی دارند اما در کنار هم اثر همافزایی ایجاد میکنند، به هیدروژن و ترکیبات کربنی موسوم به الفینها تبدیل میکند.
این فرایند الفینهایی تولید میکند که در کاربردهای گستردهای مورد استفاده قرار میگیرند؛ از جمله بهعنوان مواد واسطه شیمیایی در داروسازی، تولید پلاستیک، مواد بستهبندی، قطعات خودرو و پوشاک ـ آنهم بدون نیاز به نفت.
این مطالعه یک پیشرفت چشمگیر در بهبود اقتصاد اتم هیدروژن در فرایند تبدیل سینگاز محسوب میشود.
الفینها گروهی از ترکیبات هیدروکربنی مانند اتیلن و پروپیلن هستند که ساختارهای بنیادین تولید پلاستیک، شویندهها، چسبها، حلالها و لاستیک مصنوعی را تشکیل میدهند.
این ترکیبات عمدتاً با شکستن نفت در دماهای بسیار بالا یا تبدیل متانول بهوسیله کاتالیستها تولید میشوند؛ روشهایی که کارایی محدودی دارند و مقادیر قابلتوجهی محصول جانبی زائد، از جمله دیاکسیدکربن، ایجاد میکنند.
سینگاز عمدتاً از هیدروژن و مونوکسیدکربن تشکیل شده و از حرارتدهی مواد پرکربن مانند زیستتوده، زباله، گاز طبیعی یا زغالسنگ به دست میآید.
سنتز مستقیم الفین از سینگاز میتواند تولید مواد شیمیایی ارزشافزوده را از منابع متنوعی که جایگزین نفت خام میشوند، مانند زغالسنگ، زیستتوده یا گاز طبیعی امکانپذیر کند.
اما «اقتصاد اتم هیدروژن»، معیاری از اینکه یک واکنش چه میزان از اتمهای هیدروژن را بهطور مؤثر در محصول نهایی بهکار میگیرد ، در تبدیل مستقیم سینگاز به الفین معمولاً پایین است، به این معنا که مقدار زیادی از هیدروژن بهصورت محصولات جانبی هدر میرود.
این محدودیت نهتنها هزینه تولید را افزایش میدهد، بلکه نگرانیهای زیستمحیطی ایجاد میکند؛ موضوعی که نیاز به راهحلهای کاتالیستی نوآورانه را در فناوری نوظهور تبدیل مستقیم سینگاز به الفین برجسته میسازد.
با استفاده از یک کاتالیست جدید مبتنی بر آهن، تیم پژوهشی چینی توانست سینگاز را با اقتصاد اتم هیدروژن بهمراتب بالاتر به الفین تبدیل کند؛ بهطوری که محصولات جانبی دوباره وارد واکنش شده و تولید الفین را کارآمدتر میساختند.
این فرایند اقتصاد اتم هیدروژن ۶۶ تا ۸۶ درصد را به دست آورد؛ عددی که بهطور چشمگیری از ۴۳ تا ۴۷ درصد در روش سنتی تبدیل متانول به الفین بالاتر است. همچنین میزان انتشار ضایعات در مقایسه با روش سنتی ۴۶ درصد کاهش یافت.
این روش یک جایگزین پایدار برای فناوریهای موجود تولید الفین فراهم میکند و ظرفیت بالایی برای تحول بهرهورانه و سازگار با منابع در صنعت الفین دارد و به تحقق اهداف کربنخنثی کمک میکند.
این کاتالیست با جفتکردن دو واکنش مهم به این دستاورد میرسد: یکی واکنشی که مونوکسیدکربن و بخار آب را به هیدروژن تبدیل میکند، و دیگری واکنشی که الفینها را میسازد.
به این ترتیب، فرایندی چندمرحلهای به یک مرحله بسیار کارآمدتر از نظر مصرف هیدروژن تبدیل میشود؛ مرحلهای که به بخار آب کمتر و تولید پسماندهای کمتری مانند آب و دیاکسیدکربن نیاز دارد، حتی اگر نسبت هیدروژن در سینگاز اولیه نامناسب باشد.
کاتالیست موفق شد نرخ تبدیل مونوکسیدکربن حدود ۹۵ درصد و انتخابپذیری الفین بالاتر از ۷۵ درصد را رقم بزند. عملکرد آن نیز طی ۵۰۰ ساعت آزمایش پایدار بود.
تیم پژوهشی تأکید کرد که این کاتالیست با اقتصاد اتم هیدروژن برتر برای واکنش تبدیل سینگاز به الفین، یک مسیر پایدار و کارآمدتر نسبت به فناوری فعلی تبدیل متانول به الفین ارائه میدهد.
منبع: scmp
