Ilmuwan AS mengubah metana yang terbuang menjadi bahan bakar cair yang berharga menggunakan katalis berbiaya rendah
Para peneliti di AS telah mengembangkan katalis murah yang tahan terhadap sulfur yang dapat mengubah metana yang terbuang menjadi bahan kimia cair dan bahan bakar yang mudah diangkut dan berharga. Penelitian ini dilakukan oleh Laboratorium Nasional Brookhaven (BNL) milik Departemen Energi AS (DOE). Ini berfokus pada molibdenum disulfida (MoS2), katalis industri yang melimpah di bumi. Tim mengatakan bahan tersebut dapat digunakan dengan sedikit penyesuaian untuk secara selektif mengubah metana menjadi senyawa metil peroksida dan oksigenat cair, pada suhu di bawah 212 derajat Fahrenheit (100 derajat Celcius). Metil peroksida adalah prekursor pembuatan metanol, bahan bakar cair padat energi. Sanjaya Senanayake, PhD, peneliti di BNL, dan penulis studi terkait, mengatakan katalis bisa menjadi terobosan dalam mengubah gas alam menjadi bahan kimia cair. “Katalis ini mencapai hasil yang sangat tinggi dan spesifisitas yang tinggi untuk membuat prekursor penting bagi metanol dan berbagai proses industri lainnya,” tambahnya. Katalis bahan bakar murah Pengangkutan metana dari ladang minyak dan gas terpencil memerlukan infrastruktur yang mahal. Itulah sebabnya produsen sering kali mengeluarkan atau membakar kelebihan metana, sehingga menyia-nyiakan sumber daya yang berharga. Hal ini juga berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca. Namun, para peneliti BNL yakin katalis mereka dapat menangkap metana yang terdampar tersebut dengan mengubahnya menjadi bahan kimia cair yang dapat diangkut. “Katalis ini pada dasarnya menangkap apa yang terbuang atau tidak dapat digunakan dan menjadikannya dapat digunakan,” kata Steve Farrell, PhD, Anggota Goldhaber di Program Spektroskopi NSLS-II di BNL. Steven Farrell, Juan Jimenez, dan Sanjaya Senanayake berdiri di garis pancaran Spektroskopi Cangkang Dalam (ISS) di National Synchrotron Light Source II.Kredit: David Rahner / Brookhaven National Laboratory Pendekatan mereka menggunakan molibdenum disulfida yang tersedia, dengan hanya perawatan minimal sebelum digunakan. Kinerjanya setara, dan dalam kasus tertentu melebihi, kinerja alternatif yang jauh lebih mahal. Toleransi terhadap sulfur merupakan keuntungan besar lainnya. Gas alam mentah seringkali mengandung senyawa sulfur yang menonaktifkan katalis konvensional. Namun, komposisi molibdenum disulfida yang kaya sulfur membuatnya secara alami lebih tahan terhadap kontaminan ini. Juan Jiménez, PhD, peneliti di lab dan rekan penulis studi, mengatakan komposisi gas alam berbeda-beda di setiap sumur. “Kami sedang mengembangkan portofolio material berbeda yang luas yang dapat menangani keseluruhan komposisi gas alam berbeda yang ditemukan di AS dan internasional,” tambahnya. Pengamatan real-time Untuk lebih memahami katalis, tim beralih ke beberapa garis pancaran di National Synchrotron Light Source II BNL. Spektroskopi sinar-X tingkat lanjut memungkinkan mereka memantau perubahan struktur atom katalis saat reaksi kimia berlangsung. Reaksinya ternyata sangat sederhana. Ketika dikombinasikan dengan metana dan hidrogen peroksida encer dalam air pada suhu 167 derajat Fahrenheit, katalis mengubah metana menjadi oksigenat cair dengan selektivitas penuh terhadap kelompok produk yang diinginkan. Kinerjanya menyamai, dan terkadang melebihi, katalis konversi metana yang terbuat dari paladium atau rhodium yang lebih mahal. “Kami mengeluarkan MoS2 yang sudah tersedia dan, hanya dengan sedikit pengolahan, membuat katalis yang sangat aktif,” kata Jiménez. “Anda tidak memerlukan sintesis canggih untuk menciptakan katalis yang sangat aktif.” Pengujian lebih lanjut menunjukkan bahwa katalis menjadi lebih metalik selama pengoperasian. Ini memungkinkan elektronnya bergerak bebas dan berpartisipasi dalam reaksi. Sementara itu, struktur kristalnya tetap stabil, sehingga membuatnya tahan lama dan dapat digunakan kembali. Tim juga menemukan bahwa radikal hidroksil yang dihasilkan saat hidrogen peroksida terurai secara alami memainkan peran penting dalam memutus ikatan karbon-hidrogen metana yang kuat. Daripada membiarkan radikal yang sangat reaktif ini menyerang molekul tanpa pandang bulu, katalis mengarahkan mereka untuk menghasilkan produk tunggal yang diinginkan. Menurut para ilmuwan, temuan ini dapat menghasilkan katalis metana yang lebih murah dan tahan sulfur. Brookhaven Science Associates telah mengajukan paten sementara untuk menggunakan katalis tersebut. Studi ini telah dipublikasikan di jurnal Advanced Functional Materials.
Diterbitkan : 2026-07-01 19:36:00
sumber : interestingengineering.com
