99,5 % des brennbaren Eises ist Methan, was es zu einer wichtigen Reserveenergiequelle macht. Es wird gefolgert, dass die Reserven an brennbarem Eis im Südchinesischen Meer mindestens 80 Milliarden Tonnen Öl entsprechen.
Aktuelle Abbaumethoden werden während des Dekompressionsprozesses zur Vergasung des brennbaren Eises führen, was eine große Herausforderung für die Speicherung und den Transport von Methangas darstellt. Wenn das Methan vor der Küste in flüssige Produkte umgewandelt werden kann, bietet dies eine neue Perspektive für die Nutzung von brennbarem Eis.
Vor diesem Hintergrund hat ein Team unter der Leitung von Prof. Xiong Yujie und Prof. Long Ran von der University of Science and Technology (USTC) eine effiziente photokatalytische Methanhalogenierungstechnologie entwickelt, die nur Licht, Methan und Meerwasser verwendet, deren Produkte weiter umgewandelt werden können in Methanol und pharmazeutische Zwischenprodukte. Ihre Arbeit wurde veröffentlicht in Naturkommunikation.
Als eine Art vielseitiges Plattformmolekül werden Methylhalogenide in großem Umfang bei der Herstellung von Chemikalien und Kraftstoffen mit hoher Wertschöpfung wie Methanol, Essigsäure und Propylen verwendet. Die derzeitige Synthese von Methylhalogeniden beinhaltet jedoch normalerweise korrosive Ausgangsmaterialien wie Chlor und Bromwasserstoff und harsche Reaktionsbedingungen, was nicht nur komplexe Prozesse und einen enormen Energieverbrauch erfordert, sondern auch eine potenzielle Bedrohung für die Umwelt darstellt.
Das Forschungsteam entwarf eine kupferdotierte Titandioxid-Katalyse und verwendete allgemein verfügbare Alkalihalogenide als Halogenierungsmittel, um eine effiziente Synthese von Methylhalogeniden unter Licht mit einer Produktionsrate von bis zu 1 mmol h-1m-2 zu erreichen. Dieses Verfahren nutzt die Offshore-Licht- und Meerwasserbedingungen, um Methan effizient in Chlormethan umzuwandeln, und verifiziert die Praktikabilität der photokatalytischen Methanchlorierungstechnologie bei der Nutzung von brennbarem Eis.
Basierend auf dieser Technologie entwarf das Team eine Tandem-Reaktionsvorrichtung zur Synthese von Methanol und pharmazeutischen Zwischenprodukten mit Methan. Diese Arbeit bahnt einen Weg für die Ausbeutung von brennbarem Eis und die Umwandlung von Methan in chemische Produkte mit hohem Mehrwert.
Mehr Informationen:
Jun Ma et al, Nachhaltige Methannutzungstechnologie durch photokatalytische Halogenierung mit Alkalihalogeniden, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36977-0
Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China