Forscher der Iowa State University, der Purdue University und der Johns Hopkins University haben eine Katalysatortechnologie gefunden und getestet, die sicher und effizient zu sein scheint, um Methan aus der Atmosphäre fernzuhalten und das Treibhausgas zu nutzen.In einem in der Zeitschrift Nature Catalysis veröffentlichten Artikel erklärt die Gruppe, dass Methan mehr Erwärmung erzeugt als andere Treibhausgase, aber die meisten Prozesse, die darauf abzielen, es wiederzuverwenden, sind kompliziert, da das Aufbrechen seiner vier Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen hohe Temperaturen und das Mischen des brennbaren Gases mit Sauerstoff erfordert produzieren Synthesegas zur Herstellung von Methanol und Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak.Andere Umwandlungsreaktionen sind nicht sehr effizient und erzeugen ebenfalls Kohlendioxid.Vor diesem Hintergrund entwickelten die US-Forscher einen Katalysator, der aus einer oder zwei nur ein Atom dicken Platinschichten besteht, die auf zweidimensionalen Metallkarbidstrukturen namens „MXenes“ abgeschieden werden.In diesem Fall bestehen die Strukturen aus Kohlenstoff, Molybdän und Titan.Die dünnen Schichten, so das Team, ermöglichen es im Wesentlichen, jedes Platinatom als Katalysator zu nutzen und verhindern die Bildung von Rückständen, die das Platin bedecken und deaktivieren.Das bedeutet, dass für die Herstellung des Katalysators weniger Platin benötigt wird.Obwohl ihr ursprüngliches Ziel darin bestand, die elektrischen und thermischen Eigenschaften verschiedener Karbide zu identifizieren, machten sie am Ende eine besser als erwartete Entdeckung in den MXene-Oberflächen.„Wir hatten Karbid noch nie so aktiv gesehen“, sagte Co-Autor Yue Wu von der Iowa State University in einer Medienerklärung.„Er ist normalerweise sehr träge.Es wird zum Beispiel für Hochgeschwindigkeitsbohrer verwendet – die Oberfläche ist hart und inert.“Als Wu und seine Kollegen diese Eigenschaften erkannten, begannen sie, die Technologie zur Entfernung von Wasserstoff aus Schiefergas einzusetzen, eine Arbeit, die sich zur Untersuchung anderer Reaktionen mit Erdgas entwickelte.„Niemand hat zuvor versucht, diese Carbide für diese hochvolumigen Reaktionen zu verwenden“, sagte der Wissenschaftler.Der Schlüssel zur Umwandlung von Methan in Ethan/Ethylen besteht darin, die Carbide rein genug zu machen und die Oberflächen sauber genug zu machen, um die Reaktionen zu unterstützen.Alles richtig gemacht, und diese Reaktionen zeigen etwa 7 % Methanumwandlung mit etwa 95 % Selektivität für Ethan/Ethylen in einem kontinuierlich betriebenen Festbettreaktor.Die Produkte können in Kunststoffe und Harze umgewandelt werden, wie z. B. den üblichen und allgegenwärtigen Polyethylen-Kunststoff.„Bemerkenswerterweise laufen diese neuartigen Katalysatoren 72 Stunden im Dauerbetrieb ohne Anzeichen einer Deaktivierung, was auf einen vielversprechenden Start hin zu Technologien hindeutet, die für die Nutzung im industriellen Maßstab geeignet sind“, sagte Wu.Aus seiner Sicht ist die neue Katalysatortechnologie revolutionär, da sie die Tür öffnet, um die Emission von Methan und seinem Verbrennungsprodukt CO2 in Zukunft zu reduzieren.