Η παγκόσμια βιομηχανία πετρελαίου, κατά τη διαδικασία εξόρυξης του, καίει άσκοπα περίπου όσο φυσικό αέριο χρησιμοποιείται σε όλη την Κεντρική και Νότια Αμερική. Ωστόσο, ένας νέος παράγοντας δέσμευσης μεθανίου προσφέρει έναν πιθανό τρόπο ώστε αυτό το αέριο θερμοκηπίου να μετατραπεί με οικονομικό τρόπο σε υγρό καύσιμο.
Το μεθάνιο, αν κα σχετικά βραχύβιο, είναι ένα πολύ ισχυρό αέριο θερμοκηπίου. Σε διάστημα 20 ετών, οι εκπομπές μεθανίου εκτιμάται ότι έχουν δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη 84 έως 87 φορές μεγαλύτερο από αυτό του διοξειδίου του άνθρακα. Οι παγκόσμιες ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις μεθανίου ήταν σχετικά σταθερές τα τελευταία εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, αλλά αυξήθηκαν ραγδαία από τη δεκαετία του 1750 οπότε και άρχισε η βιομηχανική επανάσταση.
Το μεθάνιο βρίσκεται σχεδόν παντού. Όπως αναφέρει ο Adam Voiland από το Earth Observatory της NASA, «Μπορείτε να βρείτε το άοσμο, διαφανές αέριο μίλια κάτω από την επιφάνεια της Γης και μίλια πάνω από αυτήν. Το μεθάνιο αναβλύζει από βάλτους και ποτάμια, από ηφαίστεια, αναδύεται από πυρκαγιές και διαρρέει από τα έντερα των αγελάδων και των τερμιτών (όπου προκύπτει από μικροβιακές διεργασίες). Το μεθάνιο διαρρέει σιωπηλά από πηγάδια και αγωγούς φυσικού αερίου και πετρελαίου, καθώς και ορυχεία. Παράγεται επίσης σε χωματερές, μονάδες επεξεργασίας λυμάτων και ορυζώνες».
Η παραγωγή πετρελαίου είναι, επί του παρόντος, υπεύθυνη, σύμφωνα με το Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (IEA), για περίπου το 40% των εκπομπών μεθανίου στις βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου. Το μεθάνιο που διαφεύγει κατά την εξόρυξη πετρελαίου από τις γεωτρήσεις δεν ενδιαφέρει τις εταιρείες πετρελαίου. Η διοχέτευση του σε υποδομές φυσικού αερίου δεν είναι οικονομικά εφικτή. Είναι επικίνδυνο και δύσκολο στην αποθήκευση και ενώ μπορεί να μετατραπεί καταλυτικά σε πολύ πιο εύκολα χρησιμοποιήσιμα υγρά καύσιμα όπως η μεθανόλη, η διαδικασία είναι πολύ δαπανηρή.
Έτσι, κατά τη διαδικασία της εξόρυξης πετρελαίου, το μεθάνιο καίγεται στην ατμόσφαιρα. Αυτή η διαδικασία βραχυπρόθεσμα είναι πιθανώς περιβαλλοντικά καλύτερη από το να το αφεθεί να διαχυθεί στην ατμόσφαιρα, αλλά έχει ως αποτέλεσμα περίπου 265 εκατ. τόνους εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, ενώ δεν προσφέρει κάτι χρήσιμο. Όσο υπάρχουν πετρελαιοπηγές, αυτή η περίσσεια μεθανίου θα πρέπει να αντιμετωπιστεί, και ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας (UNSW) λένε ότι έχουν κάνει μια σημαντική ανακάλυψη όσον αφορά στη δέσμευση μεθανίου, η οποία δυνητικά θα οδηγήσει σε μία πολύ πιο αποδοτική, αποτελεσματική και οικονομικά εφικτή διαδικασία μετασχηματισμού του μεθανίου. Τα αποτελέσματα της σχετικής μελέτης δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Chemistry.
Σε επίπεδο έρευνας, το πρόβλημα μέχρι τώρα, ήταν η διατήρηση μορίων μεθανίου σε ακινησία με σκοπό τη μελέτη τους. Οι ερευνητές του UNSW κατάφεραν να δεσμεύσουν το μεθάνιο σε μια μοριακή «μέγγενη» χρησιμοποιώντας σύμπλοκα μετάλλου-μεθανίου, αλλά μόνο για λίγα μικροδευτερόλεπτα. Αυτό το χρονικό διάστημα απέχει σημαντικά από τα λίγα λεπτά που χρειάζονται για να αναλυθούν σωστά αυτά τα είδη μορίων σε μια συσκευή φασματοσκοπίας μαγνητικού συντονισμού.
Η ομάδα του UNSW χρησιμοποίησε υπολογιστική μοντελοποίηση στην προσπάθεια της να προβλέψει εάν άλλα μέταλλα ενδέχεται να δεσμεύουν το μεθάνιο για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και τα αποτελέσματα έδειξαν το όσμιο, το στοιχείο με την υψηλότερη πυκνότητα στη φύση. Η ομάδα προχώρησε σε πειράματα και τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. «Διαπιστώσαμε ότι το μεθάνιο, το οποίο είναι γενικά αδρανές, θα αλληλεπιδράσει με μία ένωση με επίκεντρο το όσμιο για να σχηματίσει ένα σχετικά σταθερό σύμπλοκο οσμίου-μεθανίου. Το σύμπλοκο μας έχει χρόνο ημιζωής περίπου 13 ωρών», λέει ο James Watson, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
«Αυτό σημαίνει ότι χρειάζονται 13 ώρες για να αποσυντεθεί η μισή ποσότητα του συμπλόκου. Αυτή η σταθερότητα, σε συνδυασμό με τη σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής του συμπλόκου, επιτρέπουν την σε βάθος ανάλυση της δομής, του σχηματισμού και της αντιδραστικότητας αυτής της κατηγορίας συμπλόκων που βασίζονται στο όσμιο και βοηθούν στο σχεδιασμό καταλυτών που έχουν τη δυνατότητα να μετασχηματίσουν το μεθάνιο σε πιο χρήσιμες ενώσεις».
Το όσμιο είναι ένα από τα πιο σπάνια στοιχεία της Γης, αλλά το γεγονός αυτό μάλλον δε θα αποτελέσει κρίσιμο παράγοντα. Αυτό που είναι σημαντικό είναι ότι, για πρώτη φορά, τα σύμπλοκα οσμίου επιτρέπουν την εις βάθος μοριακή ανάλυση που θα οδηγήσει σε νέες καταλυτικές διαδικασίες με τη χρήση πολύ φθηνότερων και διαθέσιμων στοιχείων που θα μπορούσαν να μετατρέψουν γρήγορα και οικονομικά το μεθάνιο σε υγρά καύσιμα.
«Ένας τρόπος μετατροπής του μεθανίου σε υγρά καύσιμα είναι μέσω της χρήσης καταλυτών που περιέχουν μεταλλικά στοιχεία μετάπτωσης», εξηγεί ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο αναπληρωτής καθηγητής Graham Ball. «Τα υγρά καύσιμα όχι μόνο είναι πολύ πιο βολικά και πολύ πιο ασφαλή σε σχέση με την αποθήκευση αερίων, αλλά διακρίνονται και από πολύ χαμηλότερο ενεργειακό κόστος».
Ο Ball συνεχίζει σημειώνοντας ότι «Τα υγρά καύσιμα μεταφέρονται ευκολότερα και θα ενσωματώνονταν εύκολα στην υπάρχουσα υποδομή διαχείρισης καυσίμων. Η βενζίνη E10 περιέχει ήδη 10% αιθανόλη. Εάν υπήρχαν αποτελεσματικές, εμπορικά βιώσιμες μέθοδοι για τη μετατροπή του μεθανίου σε μεθανόλη, για παράδειγμα, αυτό θα παρείχε επίσης ένα κίνητρο για τη διατήρηση του μεθανίου για μετατροπή και για την αποφυγή της άσκοπης καύσης του, μειώνοντας τη συνολική χρήση ορυκτών καυσίμων και τις βλαβερές εκπομπές. Ελπίζουμε ότι η ανακάλυψη μας θα συμβάλει στο σχεδιασμό επόμενης γενιάς, πιο αποτελεσματικών καταλυτών που μπορούν να είναι εμπορικά βιώσιμοι».
Επί του παρόντος, κανένα υγρό καύσιμο υδρογονάνθρακα, συμπεριλαμβανομένης της μεθανόλης, δε μπορεί να θεωρηθεί φιλικό προς το περιβάλλον, καθώς η καύση του θα έχει ως αποτέλεσμα εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Αλλά αν πρόκειται να καεί, όπως ο τεράστιος όγκος μεθανίου που αναφλέγεται αυτή τη στιγμή κατά την εξόρυξη πετρελαίου, η μετατροπή του σε χρήσιμα προϊόντα, μπορεί να ισοσταθμίσει τις προκύπτουσες εκπομπές άνθρακα. Είναι ένα μεταβατικό βήμα στον αγώνα της ανθρωπότητας να περιορίσει τις εκπομπές άνθρακα, αλλά έχει τη δυνατότητα να έχει τεράστιο αντίκτυπο εάν η περαιτέρω έρευνα αποδειχθεί τόσο θετική όσο υποστηρίζει η ομάδα μελέτης.
Με πληροφορίες από newatlas.com
