Chemikalia bez ropy naftowej

Alkany krótkołańcuchowe z maksymalnie czterema cząsteczkami węgla i dwutlenku węgla (CO2), występujące w gazie ziemnym, węglu i biomasie, mogłyby zastąpić węglowodory długołańcuchowe uzyskane z ropy jako surowiec do produkcji innych chemikaliów. Są to jednak cząsteczki bardzo stabilne i mało reaktywne, które trudno przekształcić w produkty o zwiększonej wartości.

Naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt CARENA (Catalytic membrane reactors based on new materials for C1-C4 valorization), aby ograniczyć uzależnienie przemysłu chemicznego od ropy naftowej. Partnerzy projektu tworzą membrany i katalizatory do przekształcania alternatywnych surowców w chemikalia do zastosowań energetycznych oraz wytwarzania rozpuszczalników, klejów, powłok ochronnych i innych produktów. Do końca drugiej fazy projektu, naukowcy poczynili istotne postępy we wszystkich obszarach.

Nowatorskie metody przygotowywania membran pozwoliły uzyskać membrany o większej selektywności w wyższych temperaturach i szerszych możliwościach modyfikowania własności rozdzielania gazów. Stworzono też nowy katalizator działający w temperaturach mieszczących się w zakresie roboczym nowych membran, który przyspiesza konwersję metanolu i CO2 na węglan dimetylu — substancję o dużym znaczeniu przemysłowym.

Naukowcy stosują też nowatorskie procedury charakteryzowania i testowania, aby poprawiać parametry istniejących membran. Nowatorska metoda umożliwia przewidywanie właściwości membran z perowskitu na podstawie analizy sproszkowanego surowca, co bardzo przyspiesza proces rozwojowy. Stosowane in situ techniki prób nieniszczących i analiz wspomagają optymalizowanie materiałów i metod przetwarzania w realistycznych warunkach. Długoterminowe testy membran palladowych selekcjonujących wodór pozwoliły zidentyfikować główny mechanizm utraty selektywności, wskazując tym samym kierunek zwiększania żywotności.

Ostatecznym celem jest zademonstrowanie ulepszonej membrany. Przetestowano 24-membranowy reaktor do reformingu parowego, który pozwolił dokonać wymaganej konwersji w znacznie niższych temperaturach roboczych niż procesy konwencjonalne.

Technologia katalitycznego reaktora membranowego opracowana w ramach projektu CARENA będzie stanowić istotną pomoc dla branży chemicznej, która do tej pory skazana była na korzystanie z ropy naftowej jako materiału wejściowego do syntezy wielu produktów. Pokonanie trudności związanych z konwersją węglowodorów krótkołańcuchowych z gazu ziemnego i innych źródeł na użyteczne prekursory pomoże unijnym producentom w uniezależnieniu się od ropy naftowej.