Un metodo semplice e a basso costo per convertire direttamente il gas naturale in sostanze chimiche e combustibili utili, utilizzando l'oro come ingrediente chiave, è stato proposto dai ricercatori dell'Università di Cardiff in collaborazione con i ricercatori della Lehigh University, negli Stati Uniti e del National Centre for Magnetic Resonance di Wuhan, in Cina.
Mentre il gas naturale è uno dei combustibili fossili più verdi, emette ancora pericolosi gas serra nell'atmosfera quando viene bruciato. Questo, a sua volta, ha portato i ricercatori a escogitare nuovi modi per convertire il metano, che rappresenta il 70-90% del gas naturale, in prodotti più utili, come combustibili e sostanze chimiche, in modo semplice, economico e a basse emissioni di carbonio.
In uno studio pubblicato oggi su Nature Catalysis, il team guidato da ricercatori del Cardiff Catalysis Institute ha dimostrato la conversione diretta del metano in metanolo e acido acetico utilizzando un catalizzatore d'oro. Fino ad ora, questo è stato raggiunto solo attraverso percorsi indiretti che includono più passaggi che sono altamente dispendiosi in termini di energia e molto costosi.
Per ottenere la creazione di metanolo e acido acetico il team ha fatto reagire il metano con l'ossigeno in presenza di un catalizzatore a base di oro e zeolite ZSM-5. Esaminando il catalizzatore utilizzando la microscopia elettronica ad alta potenza, è stato rivelato che il catalizzatore attivo non conteneva atomi o cluster d'oro, ma piuttosto nanoparticelle d'oro, particelle estremamente piccole tra 3 e 15 nanometri di dimensioni che possono esibire proprietà fisiche e chimiche significativamente diverse dalle loro controparti materiali più grandi.
La produzione di metanolo utilizzando questo catalizzatore era prevista; tuttavia, la novità del nuovo metodo è arrivata nella produzione di acido acetico. L'acido acetico è una sostanza chimica industriale comune con grandi quantità utilizzate per realizzare prodotti come inchiostro per la stampa tessile, coloranti, prodotti chimici fotografici, pesticidi, prodotti farmaceutici, gomma e plastica.
Il metanolo, nel frattempo, è comunemente usato come precursore di molte altre materie prime chimiche, nonché come biocarburante. Nonostante la ben nota inerzia del metallo prezioso oro, la ricerca pionieristica degli scienziati del Cardiff Catalysis Institute ha dimostrato che si tratta, in effetti, di un catalizzatore estremamente efficiente e affidabile che può essere utilizzato efficacemente in molti importanti processi industriali.
Il co-autore dello studio, il professor Graham Hutchings, Regius Professor of Chemistry del Cardiff Catalysis Institute, ha dichiarato: "L'ossidazione del metano, il componente principale del gas naturale, per formare selettivamente intermedi chimici ossigenati utilizzando l'ossigeno molecolare, è stata una grande sfida di lunga data nella catalisi". "Lo abbiamo dimostrato con successo per la prima volta in questo studio, fornendo un primo passo importante verso la creazione di importanti combustibili e sostanze chimiche in modo semplice ed economico".