El aumento de la oferta y el costo optimizado del gas natural han empujado a las industrias químicas a buscar nuevas formas de convertir el metano. el componente principal del gas natural, al etileno, un hidrocarburo muy utilizado en productos químicos como el plástico. El acoplamiento oxidativo de metano (OCM) es de gran interés como método potencialmente eficiente, pero sigue siendo poco práctico para aplicaciones comerciales, por ejemplo, la temperatura de reacción es superior a 700 grados C, requiriendo equipos costosos con alta resistencia al calor, lo que aumenta el costo de producción.

Los científicos de la Universidad de Waseda descubrieron un nuevo mecanismo de reacción OCM que ocurre a una temperatura tan baja como 150 grados C. La nueva reacción catalítica, que demostró alto rendimiento y actividad catalítica, se hizo en un campo eléctrico, y podría proporcionar un método más rentable para sintetizar etileno en el futuro. Los hallazgos fueron publicados en el Revista de química física C el 22 de enero 2018.

"Realizar OCM en un campo eléctrico redujo drásticamente la temperatura de reacción, y logramos sintetizar eficientemente el hidrocarburo C2, incluyendo etileno, del oxígeno en la atmósfera con metano, "dice Shuhei Ogo, profesor asistente de química catalítica en Waseda.

Explica que al aplicar un campo eléctrico, el oxígeno reticular de un catalizador se activa y se convierte en una especie de oxígeno reactivo, incluso a temperaturas tan bajas como 150 grados C. "El mecanismo de reacción redox, que repite el consumo y la regeneración de las especies reactivas de oxígeno en la superficie del catalizador, mantiene en marcha el ciclo de reacción catalítica ". Los informes sobre este fenómeno no tienen precedentes, y los resultados de este estudio se consideran el primero de su tipo en el mundo.

Este mecanismo de reacción puede reducir el costo de producción del etileno porque las fuentes de calor de alta temperatura y los dispositivos intercambiadores de calor a gran escala se vuelven innecesarios. manteniendo bajos los costos de las instalaciones y su gestión. No solo los grandes fabricantes, pero los pozos de gas de tamaño pequeño a mediano con escalas de producción más pequeñas también pueden beneficiarse del costo reducido.

"Los hallazgos de este estudio se pueden utilizar para varios tipos de reacción catalítica que procede del mecanismo de reacción redox, al tiempo que proporciona alta selectividad y estabilidad, así como eficiencia energética a baja temperatura, "Agrega Ogo.

El grupo de investigación tiene previsto seguir investigando el catalizador altamente activo y selectivo en el campo eléctrico.