Ένας καινοτόμος καταλύτης μετατρέπει το μεθάνιο σε καύσιμα

O καταλύτης αποτελείται από ένα νέου τύπου κράμα πλατίνας και χαλκού

Το μεθάνιο του σχιστολιθικού αερίου μετατρέπει αποτελεσματικά σε καύσιμα υδρογονανθράκων ένας καινοτόμος καταλύτης, τον οποίο δημιούργησαν έλληνες χημικοί μηχανικοί σε Βρετανία και ΗΠΑ, σε συνεργασία με ξένους συναδέλφους τους. O καταλύτης αποτελείται από ένα νέου τύπου κράμα πλατίνας και χαλκού. 

Η πλατίνα ή το νικέλιο διασπά τους χημικούς δεσμούς άνθρακα-υδρογόνου του μεθανίου, το οποίο υπάρχει στο σχιστολιθικό αέριο, όμως η διαδικασία αυτή προκαλεί τη λεγόμενη οπτανθρακοποίηση, δηλαδή το μέταλλο σταδιακά καλύπτεται από ένα στρώμα άνθρακα, με αποτέλεσμα να είναι αδύνατη πλέον η χημική διαδικασία της κατάλυσης πάνω στην επιφάνεια του μετάλλου.

Ο νέος καταλύτης, χάρη στο πρωτοποριακό κράμα του, είναι ανθεκτικός στην οπτανθρακοποίηση, συνεπώς διατηρεί την αποτελεσματικότητά του και επιπλέον απαιτεί λιγότερη ενέργεια για να διασπάσει τους χημικούς δεσμούς των άλλων υλικών.

Ο Μ. Σταματάκης αποφοίτησε από τη Σχολή Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ το 2004, πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο Ράις του Χιούστον (Τέξας) και από το 2012 διδάσκει στο UCL.
Η Μ. Φλυτζάνη - Στεφανοπούλου αποφοίτησε επίσης από τους Χημικούς Μηχανικούς του ΕΜΠ και πήρε το διδακτορικό της από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, ενώ από το 1994 διδάσκει στο Πανεπιστήμιο Ταφτς, έχοντας προηγουμένως εργαστεί στο ΜΙΤ και στη NASA. Θεωρείται μια από τις σημαντικότερες ερευνήτριες στο πεδίο των καταλυτών διεθνώς και έχει κατ' επανάληψη βραβευτεί για το έργο της. 
Σήμερα οι διαδικασίες μετατροπής του μεθανίου σε καύσιμα είναι άκρως ενεργοβόρες, απαιτώντας θερμοκρασίες περίπου 900 βαθμών Κελσίου. Με το νέο καταλύτη δε χρειάζεται να ξεπερνούν τους 400 βαθμούς, πράγμα που επιτρέπει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Μιχαήλ Σταματάκη της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημιακού Κολεγίου του Λονδίνου (UCL), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Χημείας "Nature Chemistry", συνδύασαν πειραματικές και υπολογιστικές μεθόδους, για να δείξουν την αποτελεσματικότητα του νέου καταλύτη.

Διαπιστώθηκε ότι η πλατίνα διασπά τους δεσμούς άνθρακα-υδρογόνου του μεθανίου και ο χαλκός βοηθά στο «ζευγάρωμα» μορίων υδρογονανθράκων διαφορετικού μεγέθους, κάτι που ανοίγει το δρόμο για τη μετατροπή του μεθανίου σε χρήσιμα καύσιμα. Ακόμη, οι επιστήμονες έδειξαν ότι το κράμα είναι πολύ σταθερό και απαιτεί μόνο μια πολύ μικρή ποσότητα πλατίνας για να δουλέψει, κάτι σημαντικό για το κόστος του καταλύτη.

 «Χρησιμοποιήσαμε υπερυπολογιστές για να μοντελοποιήσουμε πώς συμβαίνουν οι χημικές αντιδράσεις, δηλαδή τη διάσπαση και τη δημιουργία των δεσμών σε μικρά μόρια πάνω στην επιφάνεια του κράματος του καταλύτη, καθώς επίσης να προβλέψουμε την απόδοσή του σε μεγάλες κλίμακες» δήλωσε ο Σταματάκης. 

Σημαντική συμβολή στην ανακάλυψη είχε και η άλλη επικεφαλής της έρευνας, η διακεκριμένη καθηγήτρια Μαρία Φλυτζάνη - Στεφανοπούλου του Τμήματος Χημικών & Βιολόγων Μηχανικών και διευθύντρια του Εργαστηρίου Νανοκατάλυσης και Ενέργειας του Πανεπιστημίου Ταφτς των ΗΠΑ. Όπως είπε, «ο επόμενος στόχος θα είναι η αξιοποίηση του καταλύτη σε βιομηχανικές εφαρμογές».

Στη μελέτη συμμετείχε και ο καθηγητής Θεωρητικής Χημείας του UCL Άγγελος Μιχαηλίδης. Η ερευνητική ομάδα, σύμφωνα με πληροφορίες του Αθηναϊκού και Μακεδονικού Πρακτορείου Ειδήσεων, σχεδιάζει τώρα να αναπτύξει περαιτέρω καταλύτες που θα είναι εξίσου ανθεκτικοί στην οπτανθρακοποίηση, η οποία παραδοσιακά πλήττει τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται για κατάλυση.

Πηγή : ΑΠΕ-ΜΠΕ

"Βροχή διαμαντιών" στο μετεωρολογικό δελτίο του Δία και του Κρόνου

Αν ταξιδέψετε στον Δία ή τον Κρόνο, καλύτερα να πάρετε μαζί σας απόχη αντί για ομπρέλα: σωματίδια κάπνας τα οποία σχηματίζονται ψηλά στις ατμόσφαιρες των δύο γιγάντιων πλανητών δεν αποκλείεται να μετατρέπονται σε διαμάντια που πέφτουν ως βροχή, εκτιμούν Αμερικανοί ερευνητές. Άλλοι συνάδελφοί τους, όμως, δεν φαίνονται θαμπωμένοι από την υποθετική χλιδή.

Ο άνθρακας είναι γνωστό ότι μετατρέπεται σε διαμάντι σε συνθήκες ακραίας πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, όπως για παράδειγμα στο εσωτερικό της Γης. 

Σύμφωνα μάλιστα με προηγούμενες θεωρητικές μελέτες, γιγάντια διαμάντια ίσως κρύβονται στις καρδιές μακρινών πλανητών ή ακόμα και στους πυρήνες νεκρών άστρων.

Τέτοια κοσμικά διαμάντια δεν αποκλείεται όμως να κρύβονται και στο Ηλιακό Σύστημα, και συγκεκριμένα στις παχιές ατμόσφαιρες του Ποσειδώνα και του Ουρανού, όπως έχουν προτείνει ορισμένοι ερευνητές.

Η νέα μελέτη αφήνει τώρα ανοιχτό το ενδεχόμενο να βρέχει διαμάντια και στον Άρη και τον Δία, τους δύο μεγαλύτερους πλανήτες της γειτονιάς μας. Ερευνητές της αμερικανικής εταιρείας California Specialty Engineering και του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στο Μάντισον παρουσίασαν τις εκτιμήσεις τους σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Ντένβερ του Κολοράντο.

Συνδυάζοντας τα νεότερα δεδομένα για τη συμπεριφορά του άνθρακα σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας με τα τελευταία μοντέλα για τις ατμόσφαιρες των γιγάντιων πλανητών, η ερευνητική ομάδα παρουσίασε ένα σαφές σενάριο για τη βροχή διαμαντιών.

Όλα αρχίζουν όταν μόρια μεθανίου ψηλά στην ατμόσφαιρα διασπώνται από κεραυνούς και δίνουν άτομα άνθρακα, τα οποία ενώνονται και δίνουν σωματίδια αιθάλης (καπνιάς). Η αιθάλη βυθίζεται σε κατώτερα, θερμότερα στρώματα της ατμόσφαιρας όπου συμπιέζεται και μετατρέπεται πρώτα σε γραφίτη και τελικά σε διαμάντια.

Τα διαμάντια συνεχίζουν το ταξίδι τους όλο και πιο βαθιά στην ατμόσφαιρα, μέχρι που η θερμοκρασία φτάνει τους 8.000 βαθμούς Κελσίου και κυριολεκτικά τα λιώνει.

Στην περίπτωση του Κρόνου, τα διαμάντια εκτιμάται ότι σχηματίζονται σε βάθος 6.000 χιλιομέτρων μέσα στην ατμόσφαιρα και πέφτουν ως βροχή για ακόμα 30.000 χιλιόμετρα.

Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι ο πλανήτης διαθέτει γύρω στους 10 εκατομμύρια τόνους διαμαντιών σε διάφορα μεγέθη, από ένα χιλιοστό μέχρι 10 εκατοστά.

Οι εκτιμήσεις, όμως, δεν βρίσκουν σύμφωνους άλλους επιστήμονες. Το γεγονός ότι τα διαμάντια μπορούν θεωρητικά να σχηματίζονται στις ατμόσφαιρες του Δία και του Κρόνου δεν σημαίνει απαραίτητα ότι αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα, σχολίασε στο "New Scientist" ο Λούκα Γκιρινγκέλι του Ινστιτούτου "Φριτς Χάμπερ" στη Γερμανία, ο οποίος έχει επίσης αμφισβητήσει τα διαμάντια του Ουρανού και του Ποσειδώνα.

Εξίσου επιφυλακτικός είναι ο Ντέιβιντ Στίβενσον του Ινστιτούτου Τεχνολογίας στην Καλιφόρνια, ο οποίος επισήμανε στο "Nature" ότι το μεθάνιο αντιστοιχεί μόλις στο 0,2 έως 0,5% των ατμοσφαιρών του Δία και του Κρόνου αντίστοιχα. Και, επειδή ο άνθρακας της ατμόσφαιρας είναι πολύ αραιός, τα σωματίδια αιθάλης θα διαλύονταν αμέσως μετά το σχηματισμό τους, πριν μετατραπούν σε διαμάντια.

Πηγή : in.gr

Ενέργεια στο βυθό : φυσικό αέριο από "πάγο" μεθανίου

Η Ιαπωνία ανακοίνωσε ότι έγινε η πρώτη χώρα του κόσμου που απομονώνει φυσικό αέριο από υδρίτη μεθανίου, ενός υλικού στο θαλάσσιο πυθμένα που μοιάζει με πάγο αλλά είναι στην πραγματικότητα εύφλεκτο, και αναμένεται να αποτελέσει σημαντική πηγή υδρογονανθράκων στο μέλλον.

Οι υδρίτες μεθανίου είναι στερεά υλικά που σχηματίζονται από μόρια μεθανίου τα οποία "πακετάρονται" ανάμεσα σε μόρια νερού. Η υπόλευκη, συμπυκνωμένη ουσία καίγεται με μια κοκκινωπή φλόγα αφήνοντας πίσω της μόνο νερό.

Οι επιστήμονες πίστευαν κάποτε ότι οι υδρίτες υπάρχουν μόνο στις παγωμένες συνθήκες του εξώτερου Ηλιακού Συστήματος. Σήμερα όμως γνωρίζουν ότι μεγάλες αποθέσεις υπάρχουν σε πολλά σημεία του θαλάσσιου πυθμένα, ακόμα και στην περιοχή του Αιγαίου.

Το Τόκιο εκτιμά ότι τα αποθέματα που εντοπίστηκαν ανατολικά του νησιού Σικόκου αντιστοιχούν σε 1,1 τρισεκατομμύριο κυβικά μέτρα αέριου μεθανίου, ποσότητα αρκετή για να καλύψει τις ανάγκες της χώρας σε αέριο για 11 χρόνια.

Περίπου 50 χιλιόμετρα από ακτές του Σικόκου, κοινοπραξία πετρελαϊκών εταιρειών ανακοίνωσε ότι κατάφερε να ανακτήσει μεθάνιο από αποθέσεις υδρίτη σε βάθος ενός χιλιομέτρου.

"Είναι το πρώτο πείραμα του κόσμου που παράγει αέριο από υδρίτη του μεθανίου" δήλωσε στο Γαλλικό Πρακτορείο εκπρόσωπος του ιαπωνικού υπουργείου Οικονομίας, Εμπορίου και Βιομηχανίας.
"Σκοπεύουμε να έχουμε αναπτύξει τεχνολογίες για την πρακτική αξιοποίηση των ιδρυτών μεθανίου μέχρι το οικονομικό έτος 2018" πρόσθεσε.

Επικεφαλής της κοινοπραξίας είναι η κρατική Japan Oil, Gas and Metals National Corporation.

Η Ιαπωνία θεωρείται φτωχή σε φυσικούς πόρους. Έπειτα από το πυρηνικό δυστύχημα της Φουκουσίμα το 2011, το οποίο οδήγησε στο κλείσιμο των 48 από τους συνολικά 50 αντιδραστήρες, η χώρα έχει αναγκαστεί να αυξήσει τις εισαγωγές ορυκτών καυσίμων.

Πηγή : in.gr

Τιτάνας : τόσο μακριά, τόσο κοντά

Ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου είναι το πιο συγγενές στη Γη σώμα στο ηλιακό μας σύστημα. Όταν το Cassini που μελετά το σύστημα του Κρόνου από το 2004, έστειλε τα πρώτα δεδομένα από τον Τιτάνα οι ειδικοί διατύπωσαν την άποψη ότι ο δορυφόρος βρίσκεται σε μια κατάσταση (κυρίως ατμοσφαιρικά) ανάλογη με αυτή που βρισκόταν η Γη στα πρώτα στάδια της ζωής της. Για αυτό και αποφασίστηκε να γίνει ενδελεχής παρατήρηση και εξερεύνηση του Τιτάνα.

Ο Τιτάνας και η Γη είναι τα μόνα σώματα του Ηλιακού Συστήματος που επιβεβαιωμένα διαθέτουν ποτάμια και λίμνες. Όμως, ο υδρολογικός κύκλος που καθορίζει τις κλιματικές συνθήκες στη Γη, αντικαθίσταται στον Τιτάνα από τον κύκλο του μεθανίου,  το οποίο εξατμίζεται, σχηματίζει σύννεφα και πέφτει στο έδαφος σαν βροχή. Σε θερμοκρασία γύρω στους –180 βαθμούς Κελσίου, το μεθάνιο σχηματίζει σύννεφα, πέφτει ως βροχή και συγκεντρώνεται σε μεγάλες λίμνες.

Εικόνες που συνέλεξαν τα τελευταία πέντε χρόνια τα φασματόμετρα του Cassini δείχνουν όχι μόνο τις εποχικές ατμοσφαιρικές μεταβολές, αλλά και τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στη μέρα και τη νύχτα (μια μέρα στον Τιτάνα αντιστοιχεί σε περίπου 16 γήινες ημέρες).

Το εσωτερικό του Τιτάνα είναι διαφοροποιημένο. Αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας του είναι πυκνότερος από ό,τι τα εξωτερικά στρώματα. Παρόλα αυτά, ο πυρήνας είναι λιγότερο πυκνός από ό,τι είχε εκτιμηθεί, ίσως επειδή διαθέτει ακόμα μεγάλες ποσότητες πάγου.

Το νέο μοντέλο της δομής του Τιτάνα δείχνει επίσης ότι το μεθάνιο και το αργό-40, δύο σημαντικά αέρια στην ατμόσφαιρα του φεγγαριού, είναι απίθανο να απελευθερώνονται από τον πυρήνα.

Κανείς δεν ξέρει από πού προήλθε το μεθάνιο του Τιτάνα, και όπως φαίνεται οι επιστήμονες δεν πλησιάζουν στη λύση του μυστηρίου. Αυτό μοιάζει με το μυστήριο της προέλευσης του νερού της Γης, το οποίο παραμένει ακόμα και σήμερα αναπάντητο.

Πηγή : in.gr

Σχετικά άρθρα :

Καταιγίδες μεθανίου έρχονται με το καλοκαίρι στον Τιτάνα

Στον μυστηριώδη Τιτάνα, το Cassini παρακολουθεί την εναλλαγή των εποχών