Diesel pulito dal carbone

Mentre il costo del petrolio aumenta e le preoccupazioni per la dipendenza degli Stati Uniti dal petrolio estero aumentano, il carbone sta diventando un'alternativa sempre più attraente come materia prima per produrre una gamma di combustibili. Ora i chimici hanno inventato un nuovo processo catalitico che potrebbe aumentare la resa di una forma pulita di diesel a base di carbone.

Il metodo, descritto nell'attuale numero della rivista Scienza , utilizza una coppia di catalizzatori per migliorare la resa del carburante diesel dalla sintesi Fischer-Tropsch (F-T), una tecnica chimica quasi centenaria per far reagire monossido di carbonio e idrogeno per produrre idrocarburi. La miscela di gas viene prodotta riscaldando il carbone. Sebbene la Germania abbia utilizzato il processo durante la seconda guerra mondiale per convertire il carbone in carburante per i suoi veicoli militari, la sintesi FT è stata generalmente troppo costosa per competere con il petrolio.

Parte del problema con il processo FT è che produce una miscela di idrocarburi, molti dei quali non sono utili come combustibile. Ma nella recente ricerca, Alan Goldman , professore di chimica e biologia chimica alla Rutgers University, e Maurice Brookhart , professore di chimica presso l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, utilizzano catalizzatori per convertire questi idrocarburi indesiderati in diesel. I catalizzatori funzionano riorganizzando gli atomi di carbonio, trasformando ad esempio idrocarburi a sei atomi di carbonio in idrocarburi a due e dieci atomi di carbonio. La versione a dieci atomi di carbonio può alimentare motori diesel. Il primo catalizzatore rimuove gli atomi di idrogeno, il che consente al secondo catalizzatore di riorganizzare gli atomi di carbonio. Quindi il primo catalizzatore ripristina l'idrogeno, per formare carburante.

Il carburante diesel prodotto in questo modo presenta diversi potenziali vantaggi. Il diesel ordinario contiene molecole, chiamate aromatici, che, una volta bruciate, producono particolato, afferma Goldman. Ma il diesel formato dai nuovi catalizzatori non include gli aromatici, quindi brucia in modo molto più pulito, superando una delle maggiori obiezioni al gasolio. Ciò potrebbe portare a più veicoli che utilizzano motori diesel, che sono circa il 30% più efficienti dei motori a benzina.

Ma il vantaggio più grande potrebbe essere che gli Stati Uniti hanno enormi quantità di carbone: abbiamo tanta energia nel carbone quanta il resto del mondo ha nel petrolio. È abbastanza per durare per i prossimi cento anni circa, dice Goldman. Pertanto, un metodo più efficiente e quindi meno costoso per convertire il carbone in diesel potrebbe ridurre significativamente la dipendenza degli Stati Uniti dal petrolio straniero, e farlo per molto tempo.

Quando ho visto questo ho pensato che fosse davvero un contributo fantastico che potrebbe essere molto importante, dice Richard Schrock , professore di chimica al MIT, che ha vinto il Premio Nobel per la Chimica nel 2005, con altri due scienziati, per scoprire il tipo di catalizzatore utilizzato nella seconda fase. La combinazione di due catalizzatori in questo modo è piuttosto rara, dice. Non puoi semplicemente mettere insieme due cose e aspettarti di ottenere i risultati che ti aspettavi.

Secondo Robert Grubbs , professore di chimica al Caltech, che ha condiviso il premio Nobel con Schrock, la chiave è trovare sistemi di catalizzatori compatibili e che funzionino alle temperature in cui è possibile eseguire entrambi i processi insieme.

In questo momento, il nuovo metodo catalitico è ancora un proof-of-concept e non è pronto per l'uso commerciale. Ad esempio, il secondo catalizzatore tende a rompersi. Ma Schrock dice che questo problema dovrebbe essere risolvibile: è teoricamente possibile che questo possa diventare pratico. Ho mandato un'e-mail ad Alan Goldman e ho detto: 'Guarda, abbiamo molti catalizzatori e posso pensare ad alcune cose che potrebbero essere termicamente più stabili'. per provarli.

Potrebbe anche essere possibile realizzare catalizzatori che utilizzino i prodotti della prima reazione per rigenerarsi. Quindi il catalizzatore non morirebbe e potresti infatti mantenere viva la reazione, dice Schrock.

Immagine della pagina di speranza per gentile concessione di Joseph Blumberg. Didascalia: Ritu Ahuja, associato post-dottorato, mostra il materiale catalizzatore alla studentessa laureata Elizabeth Pelczar e al professore Alan Goldman.

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