Los investigadores esperan producir metanol como materia prima en el borde de un campo o en la granja utilizando energía renovable. Además del viento o el sol, el agua y el CO2 Se necesitarían materias primas para el proceso de metanol verde:monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2). ), que reaccionan catalíticamente para formar metanol.
Esto es posible gracias a un nuevo catalizador desarrollado en Rostock. Un proceso basado en esto prescinde por completo de materias primas fósiles. Y es muy selectivo y prácticamente no produce subproductos.
El catalizador se basa en manganeso, como explica Gordon Neitzel del Instituto Leibniz de Catálisis (LIKAT):"El átomo de metal forma el centro catalítico. Está fijado y protegido por una especie de armazón, el llamado ligando".
Como parte de su doctorado, Gordon Neitzel optimizó la estructura molecular de este ligando y dio, por así decirlo, los últimos toques al complejo catalizador. Los resultados fueron publicados en la revista ChemCatChem. .
El trabajo forma parte de la red de investigación E4MeWi. La abreviatura significa "Energie-Effiziente Erneuerbare Energien basierte Mmethyl-Wirtschaft" (Economía energéticamente eficiente del metanol basada en energías renovables). Los socios del proyecto son CreativeQuantum GmbH en Berlín, Ineratec GmbH en Karlsruhe, la Universidad del Ruhr en Bochum y el parque químico Bitterfeld-Wolfen.
"Una economía climáticamente neutra, como aspira la República Federal de Alemania para 2045, también necesita productos químicos básicos", afirmó Gordon Neitzel.
El metanol es necesario, por ejemplo, para los plásticos y las resinas, que se utilizan en todas partes, desde la industria del mueble hasta la del automóvil. La producción de metanol, actualmente de 110 millones de toneladas métricas por año en todo el mundo, funciona tradicionalmente con gas natural, a altas presiones de alrededor de 50 a 100 bar y temperaturas entre 200 y 300 °C, según el proceso. Por cada tonelada de metanol, las enormes plantas emiten una tonelada y media de dióxido de carbono. Esto no tiene futuro.
El proyecto E4MeWi tiene como objetivo proporcionar una alternativa al proceso convencional. Su elemento central es el catalizador, que permite que el H2 y CO para reaccionar en estado disuelto para producir metanol. El monóxido de carbono se extrae primero del CO2 .
El catalizador de manganeso utilizado para ello fue desarrollado originalmente en LIKAT en el grupo de investigación dirigido por la Dra. Kathrin Junge y el Prof. Dr. Matthias Beller. Permite un proceso completamente nuevo que reduce a la mitad la presión y la temperatura necesarias para la producción de metanol.
Además, el proceso no requiere materias primas fósiles, lo que convierte al catalizador en un elemento clave de una futura CO2 - y una economía circular climáticamente neutra. Especialmente porque el metanol, producido de forma ecológica, también es muy adecuado como medio de almacenamiento químico para hidrógeno, una de las esperanzas de la transición energética.
Los participantes del proyecto E4MeWi imaginan una planta del tamaño de un contenedor que utilice recursos locales para la creación de valor sostenible virtualmente en el borde del campo, en la granja o en el patio:energía eólica y solar, CO2 emisiones de fuentes puntuales y de biogás, residuos plásticos o residuos de madera. CO2 y el agua se combinan inicialmente para producir gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, que se convierte en metanol utilizando el nuevo catalizador.
Gordon Neitzel ha optimizado significativamente el conocido catalizador de manganeso mediante el desarrollo de nuevas estructuras para el ligando que rodea de forma protectora el centro catalíticamente activo. "Sin esta capa, el monóxido de carbono atacaría el átomo de manganeso en el centro del catalizador y destruiría el compuesto complejo". Este trabajo ahora ha duplicado la velocidad de reacción en la producción de metanol.
Esto acerca mucho a los socios del proyecto a una planta económicamente viable. Después de todo, esto también forma parte del objetivo de esta producción descentralizada:crear un mercado completamente nuevo para el comercio de metanol y así promover procesos de transformación económica.
Más información: Gordon Neitzel et al, Un catalizador de pinza de manganeso mejorado para la hidrogenación a baja temperatura de monóxido de carbono a metanol, ChemCatChem (2023). DOI:10.1002/cctc.202301053
Proporcionado por el Instituto Leibniz de Catálisis
