Kataliza je odgovor

Ob predelavi nafte nastajajo izpusti, ki sestojijo iz toplogrednih plinov ogljikovega dioksida in metana. Raziskovalna skupina s Surreyske univerze v Guildfordu in Seviljske univerze ter Seviljskega inštituta znanosti materialov je pred kratkim objavila izsledke raziskave s katalizatorjem, ki omogoča učinkovito in cenovno ugodno predelavo izpustov.

Najbolj pereča problema pri katalizi predelave izpustov sta zagotovo nastanek in nabiranje ogljikovih delcev na katalizatorju, na katerem je tako onemogočeno delovanje. Katalizator je snov, ki sodeluje pri sproženju in pospeši kemijsko reakcijo, ne da bi se pri tem spremenila njegova kemijska sestava, torej se ne porablja. Industrijsko je zelo uporaben, saj ga dalj časa ni treba zamenjati, razen pri nastanku prej omenjenih nanosov, ki povzročajo zaplete.

Trenutno sta bili najbolj uporabljeni snovi za katalizo nikelj in aluminijev oksid. Tako sestavljen katalizator pa je neugoden, saj se ob prisotnosti kislega aluminijevega iona poveča tudi nanos ogljika nanj. Raziskovalna skupina je zato optimizirala katalizator z dodatkom kositra in cerija v obliki cerijevega oksida.

Predelava ogljikovega dioksida in metana, ki se sicer z izpusti izločata v ozračje, poteka preko procesa, imenovanega reforming. Najpogosteje se ta proces uporablja za proizvod syngasa, mešanice ogljikovega monoksida in vodika v plinastem stanju, ki je prehodni produkt za pridobivanje etanola in raznih industrijskih kemikalij.

Najpogostejši proizvodni mehanizem je parni reforming, katerega pomanjkljivost je v glavnem potreba po visoki temperaturi in velikih količinah pare, ki povzročajo toplotne izpuste. Raziskovalna skupina je tako raje izbrala bi-reforming, pri katerem se s paro reagirata tako metan kot ogljikov dioksid, in suh reforming, ki sicer potrebuje nekoliko večji vložek energije, a reakcija poteka le med metanom in ogljikovim dioksidom.

Dodatek cerijevega oksida precej izboljša delovanje katalizatorjev na nikljevi osnovi, predvsem takih, ki imajo primesi aluminijevega oksida, saj zmanjša kislost in stabilizira aluminijev oksid pri višjih temperaturah. Še ena prednost cerijevega oksida so njegove reduktivne lastnosti, ki olajšajo oksidacijo ogljikovih nanosov na katalizatorju in tako podaljšajo njegovo življenjsko dobo. Dodatek še ene kovine pa poveča število aktivnih mest. Raziskovalke in raziskovalci so po vrsti poskusov ugotovili, da se kot druga kovina najbolje obnese kositer, ker zmanjša nastanek nikljevega karbida.

S to obliko katalize je proces predelovanja ogljikovega dioksida in metana zaradi cenovne ugodnosti veliko dostopnejši. Raziskava je potekala v sklopu mednarodnega raziskovalnega projekta Sveta za raziskovanje fizikalnih znanosti, ki si prizadeva zmanjšati vplive globalnega segrevanja v Latinski Ameriki.

Dobre novice o zmeraj bolj zeleni kemiji z veseljem prinaša vajenka Dunia.