Ekonomija metanola – budućnost našeg planeta

Velika je prednost metanola kao goriva što se njegovom primjenom može značajno smanjiti onečišćenje zraka

Metanol je bezbojna tekućina koja se uglavnom koristi za proizvodnju drugih kemikalija kao što su formaldehid, octena kiselina i plastika, a može se koristiti i kao gorivo za motore jer je po mnogim svojstvima sličan benzinu.

Znanstvenici iz Nacionalnog laboratorija Brookhaven u SAD-u i suradničkih institucija iz Italije i Španjolske osmislili su visoko selektivan katalizator koji može pretvoriti metan, glavnu komponentu prirodnog plina, u metanol, tekuće gorivo. U nedavno objavljenom članku u časopisu Journal of the American Chemical Society, izravni proces pretvorbe metana u metanol odvija se na temperaturi nižoj od one potrebne za pripremu čaja i proizvodi isključivo metanol bez dodatnih nusproizvoda. To je veliki napredak u odnosu na složenije tradicionalne pretvorbe koje obično zahtijevaju tri odvojene reakcije, svaku u različitim uvjetima, uključujući znatno više temperature.

Zeleni metanol jedna je od alternativa za gorivo u pomorskom prometu / Snimio Jasper Jacobs / PIXSELL

Glavno otkriće je katalizator koji je vrlo stabilan, nije preskup i može dosta efikasno sintetizirati metan u metanol. Ekonomija metanola uz ekonomiju vodika smatra se budućnošću našeg planeta. Pokrene li se na takav način industrijska proizvodnja metanola, zalihe prirodnog plina mogle bi se iskorištavati i daleko od industrijskih postrojenja kao što su rafinerije.

Istraživači su podnijeli prijavu za ugovor o patentnoj suradnji koja bi mogla privući investitore. No, do raširene primjene te metode za smanjenje stakleničkih plinova mogle bi proći godine.

Velika je prednost metanola kao goriva u tome što se onečišćenje zraka njegovom primjenom može značajno smanjiti. Prema podacima, zeleni, tj. ekološki prihvatljiv metanol smanjio bi emisije CO₂ do 95 posto, emisije dušikovih oksida za 80 posto, a emisije sumpornih oksida i aerosolnih čestica za ukupno 20 posto. To je vrlo značajno smanjenje s obzirom da je prometni sektor odgovoran za 28 posto ukupnih emisija stakleničkih plinova u Europi.

Za razliku od tradicionalnog metanola, koji dolazi iz fosilnih goriva, zeleni metanol proizvodi se iz izvora s niskim udjelom ugljika kao što je biomasa ili putem hvatanja
ugljika.

Prijašnja istraživanja radila su s jednostavnijim idealnim verzijama katalizatora, koji se sastoji od metala na vrhu oksidnih nosača ili obrnutog oksida na metalnim materijalima. Ovaj put korišteno je računalno modeliranje ne bi li se saznalo kako ovi katalizatori rade na kidanju i ponovnom stvaranju kemijskih veza za pretvaranje metana u metanol i razjasnila uloga vode u reakciji.

Ta su istraživanja provedena na pojednostavljenim modelima katalizatora u netaknutim uvjetima. Sve je ovo dalo dragocjene uvide u to kako bi katalizatori trebali izgledati na molekularnoj razini i kako bi se reakcija u stvarnosti mogla odvijati.

Novi recept za katalizator sadrži dodatni sastojak: tanki sloj „međufaznog“ ugljika između metala i oksida, a taj se element često zanemaruje kao pospješitelj reakcija. Otkriveno je zapravo da je fini sloj ugljika između paladija i cerijeva oksida stvarno pokretao kemiju. Bio je to tajni sastojak koji pomaže aktivnom metalu, paladiju, pretvoriti metan u metanol.

Metanol pokazuje i određene nedostatke: upola niža gustoća energije (po masi ili volumenu) u odnosu na benzin i za jednu četvrtinu manja u usporedbi s etanolom, korozivnost prema metalima kao što su aluminij, cink i mangan, slaba isparivost na niskim temperaturama – poteškoće s pokretanjem motora na čisti metanol, te njegov neučinkovit rad dok se ne zagrije.

Dok se u drugim zemljama intenzivno istražuju mogućnosti njegova miješanja s benzinom, u Kini se već naširoko upotrebljavaju različite mješavine s udjelom metanola u rasponu od 5 (M5) do 100 posto (M100), a može se upotrebljavati kao gorivo u elektranama i gorivnim člancima, te u domaćinstvima. Najveći problem korištenja metanola kao goriva je sigurnost jer se može skladištiti kao tekućina na sobnoj temperaturi i pod normalnim tlakom, ali je istovremeno otrovan i zapaljiv. Posebnu pozornost treba obratiti na visoku toksičnost njegovih para.

Duplo manja gustoća energije u odnosu na benzin znači da bi rezervoari automobila trebali biti duplo veći za isti doseg putovanja. Kod velikih kruzera veličina spremnika za gorivo je manji problem pa je prvi brod za krstarenje dizajniran za rad s metanolom i konačno zelenim metanolom, nazvan Mein Schiff 7, isporučen 10. lipnja ove godine njemačkoj tvrtki TUI Cruises.

U Mein Schiff 7 ugrađena je sva trenutno moguća tehnička oprema, poput spremnika i sustava cijevi za pogon na metanol ili zeleni metanol. Međutim, sam probni rad zbog nedostupnosti još nekih tehničkih rješenja ne očekuje se prije 2026. godine.

Jedna od najvećih tvrtki za opskrbu prirodnim plinom u Kini najavila je da će izgraditi postrojenje za pretvaranje kuhinjskog otpada u zeleni metanol. 

Kina koristi sve alternativne izvore energije kako bi zadovoljila svoju stalno rastuću potrebu za električnom energijom. Zeleni metanol jedna je od takvih alternativa za pomorski sektor jer ga čini održivim, uz smanjenje operativnih troškova. Odvojeni otpad od hrane može se koristiti za proizvodnju komposta ili metana i drugih ulja za upotrebu u industrijskom sektoru.

Ukratko, u ovom primjeru ponovno je znanost pronašla korisno rješenje koje mijenja naše društvo znanjem. Treba ustrajati na traženju novih rješenja u timovima sa što više raznovrsnih ideja iz raznih područja istraživanja i raznih dijelova svijeta.