Los investigadores de la Universidad de Hokkaido han creado un catalizador mejorado para la conversión de gas metano en gas de síntesis, un precursor de combustibles líquidos y químicos fundamentales.

Syngas, también conocido como gas de síntesis, es una mezcla hecha principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno y se utiliza para fabricar polímeros, productos farmacéuticos, y petróleo sintético. Se elabora exponiendo metano a vapor de agua a 900 ° C o más, haciendo el proceso costoso.

La oxidación parcial del metano para la síntesis de gas de síntesis es más económica que el uso de vapor, pero ha habido problemas con los catalizadores utilizados para este proceso. Catalizadores de metales nobles, como el rodio y el platino, son mejores y funcionan a temperaturas más bajas que los catalizadores de metales base, como el cobalto y el níquel, pero también son más caras. Los catalizadores de metal base más baratos requieren temperaturas superiores a 800 ° C, superando el rango de temperatura para reactores industriales de acero inoxidable. También se desactivan durante la reacción por reoxidación y acumulación de coque, un subproducto del proceso, haciéndolos costosos a largo plazo.

Profesor asistente Hirokazu Kobayashi, Profesor Atsushi Fukuoka, y becario postdoctoral Yuhui Hou, trabajando en el Instituto de Catálisis de la Universidad de Hokkaido, logró preparar un catalizador que combina las propiedades de los metales nobles y básicos. Su catalizador supera los desafíos enfrentados por estudios anteriores al agregar una cantidad lo suficientemente pequeña de metal noble al catalizador de metal base como para que aún pueda funcionar a temperaturas más bajas.

En el estudio publicado en Química de las comunicaciones, El equipo generó con éxito pequeñas partículas del cobalto, un metal base, al dispersarlas en un depósito mineral llamado zeolita. Luego agregaron una pequeña cantidad de átomos de rodio de metal noble a las partículas de cobalto.

El nuevo, El catalizador combinado convirtió con éxito el 86% del metano en gas de síntesis a 650 ° C mientras mantenía su actividad durante al menos 50 horas. La reacción oxida el cobalto a óxido de cobalto, que está casi inactivo. Pero debido a que el rodio está contenido, el metal noble genera átomos de hidrógeno a partir de moléculas de metano o hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se derraman sobre el material de soporte, y el hidrógeno derramado convierte el óxido de cobalto de nuevo en cobalto. El cobalto puede seguir actuando como catalizador. La alta dispersión de cobalto en zeolita también evitó la formación de coque durante la reacción.

El metano ha llamado la atención como fuente de energía limpia, ya que produce solo la mitad de la cantidad de CO2 en comparación con el petróleo cuando se quema. Es más, El aumento de la extracción de gas de esquisto ha hecho del metano un recurso más accesible. "Nuestro catalizador puede convertir eficientemente metano en gas de síntesis a 650 ° C, una temperatura mucho más baja que en los métodos convencionales. Esto podría conducir a un uso más eficiente del metano y contribuir al desarrollo de una sociedad con bajas emisiones de carbono. "dice Hirokazu Kobayashi.