Nieuwe katalysator zet broeikasgas methaan om in polymeer
Wetenschappers van MIT hebben een tweedelige katalysator ontworpen die methaangas kan omzetten in bruikbare producten. De katalysator bestaat uit ijzergemodificeerd aluminiumsilicaat plus een enzym genaamd alcoholoxidase (enzym niet afgebeeld) (Foto: MIT)
4 december 2024 – Hoewel methaangas minder vaak voorkomt dan koolstofdioxide, draagt het onevenredig veel bij aan de opwarming van de aarde. Dit komt doordat het vanwege zijn moleculaire structuur meer warmte in de atmosfeer vasthoudt dan koolstofdioxide.
Onderzoekers van Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een nieuwe katalysator ontworpen die methaan kan omzetten in bruikbare polymeren, wat kan helpen de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.
De nieuwe katalysator werkt bij kamertemperatuur en atmosferische druk, waardoor ze mogelijk eenvoudiger en goedkoper kan worden ingezet op locaties waar methaan wordt geproduceerd, zoals energiecentrales en veestallen. In de studie gebruikten de onderzoekers een zeoliet (ijzer-gemodificeerd aluminiumsilicaat), in combinatie met het enzym alcoholoxidase. Bacteriën, schimmels en planten gebruiken dit enzym om alcoholen te oxideren. Deze hybride katalysator voert een tweestapsreactie uit waarbij zeoliet methaan omzet in methanol, en het enzym vervolgens methanol omzet in formaldehyde. Die reactie genereert ook waterstofperoxide, dat teruggevoerd wordt als zuurstofbron voor de omzetting van methaan in methanol.
Zodra formaldehyde is geproduceerd, toonden de onderzoekers aan dat ze dat molecuul konden gebruiken om polymeren te genereren door ureum toe te voegen. Dit harsachtige polymeer, bekend als ureum-formaldehyde, wordt momenteel gebruikt in spaanplaat, textiel en andere producten.
De onderzoekers verwachten dat de katalysator bijvoorbeeld ook kan worden verwerkt in leidingen die worden gebruikt om aardgas te transporteren. In die leidingen kan de katalysator een polymeer genereren dat kan dienen als een afdichtingsmiddel om scheuren in de leidingen te helen in geval van lekkage.
Het onderzoek werd in december gepubliceerd in Nature Catalysis onder de titel ‘Concerted methane fixation at ambient temperature and pressure mediated by an alcohol oxidase and Fe-ZSM-5 catalytic couple’.
