USC -forskare har låst upp en ny, mer effektiv väg för omvandling av metan - en potent gas som bidrar till klimatförändringar - direkt till baskemikalier för tillverkning av plast, jordbrukskemikalier och läkemedel.

I forskning publicerad den 4 december i Journal of the American Chemical Society , kemister vid USC Loker Hydrocarbon Research Institute säger att de har hittat ett sätt att hjälpa till att utnyttja denna rikliga och farliga växthusgas, som i allmänhet bränns eller flammas för att producera energi.

Bland vanliga växthusgaser, koldioxid anges ofta som den största boven för att fånga värme på jorden, bidrar till klimatförändringarna. Dock, det är inte det mest kraftfulla.

Den skillnaden tillhör metan. Enligt mellanstatliga panelen för klimatförändringar, metan fångar upp värme och värmer planeten 86 gånger mer än koldioxid över en 20-årig horisont.

Mer bränsle, färre utsläpp, minskad energianvändning

Huvudförfattaren Patrice T. D. Batamack, seniorförfattaren GK Surya Prakash och Thomas Mathew från USC Loker Hydrocarbon Research Institute använde en katalysator som heter H-SAPO-34, härrör från en klass av nanoporösa kristaller som kallas zeoliter.

Denna enkla metod för att omvandla metan direkt till eten och propen, eller olefiner, skulle ersätta det som traditionellt är svårt, dyr, och ineffektiva processer som tillför växthusgaser till atmosfären. Majoriteten av eten och propen produceras av petroleumolja och sprickvätska, som förbrukar enorma mängder energi.

När USC:s första nobelprisvinnare, George Olah, omvandlade metan till olefiner 1985, processen krävde tre steg. Sedan dess, forskare har reducerat det till två steg, men Loker -teamet är det första som inser omvandlingen med en enda katalysator baserad på zeoliter.

"Kontakttid är nyckeln för denna effektiva och enkla katalysator för att producera användbart bränsle från metan. I fastigheter, de säger, plats, plats, plats. Inom kemi, allt handlar om skick, skick, skick, sa Prakash.

De globala metanutsläppen har ökat sedan 2007 och produktionen är särskilt dålig i USA. Enligt en ny studie från Harvard University, USA kan vara ensamt ansvarigt för så mycket som 60 procent av den globala tillväxten i metanutsläpp från människor orsakade av människor under detta århundrade.

Bidrag till den globala ökningen är det ökade utbudet av boskap och risfält i länder som Indien och Kina, de två ledarna i total metanproduktion, enligt Världsbanken.

'Om kol är problemet, kol måste vara lösningen '

Även om det är den mest kraftfulla av våra populära växthusgaser, och även efter den största metanläckan i USA:s historia vid lagringen av naturgas i Aliso Canyon för några år sedan, det finns inga tecken på att metans överflödiga produktion kommer att bromsa när som helst snart.

Skifferfrackning och andra tekniker för utvinning av resurser ökar naturgasreserverna, och Loker -forskarna tror att metan snart kan bli det mest populära av alla råvaror för att producera petrokemiska produkter.

För ungefär 30 år sedan, Prakash och hans mentor Olah började först förfina begreppet "The Methanol Economy, "en mängd metanolbaserade lösningar som mildrar produktionscykeln för växthusgaserna som accelererar klimatförändringarna.

Även om det är liknande i struktur och namn, metan är inte direkt utbytbar med metanol, även om de flesta metanol är syntetiskt framställda av metan. Metan är en naturligt förekommande gas och den enklaste enkolföreningen som innehåller kolväte.

Genom att ytterligare minska de steg som krävs för att effektivt omvandla metan till olefiner, forskarna på Loker kan ha fört oss så mycket närmare att förverkliga ett av de ursprungliga stegen i "Metanolekonomin".

"Om kol är problemet, kol måste vara lösningen. Det finns gott om metan att gå runt i världen och det har blivit lättare och säkrare att göra det till produkter som vi faktiskt kan använda, sa Prakash.