Un team di coautori provenienti da cinque paesi diversi ha scoperto un nuovo concetto di progettazione per i catalizzatori utilizzati nel processo di trasformazione da metanolo a idrocarburo (MTH), cruciale a livello industriale, consentendo la produzione di prodotti chimici altamente richiesti da metanolo abbondante alla fonte. /P>
"Un notevole aumento di 14 volte della durata del catalizzatore è stato ottenuto impiegando il gallio liquido come promotore, i cui effetti a livello molecolare sul catalizzatore funzionante sono stati scoperti attraverso meticolosi studi spettroscopici in situ condotti presso la Charles University", ha affermato uno degli autori di lo studio Mariya Shamzhy del Centro di Materiali Avanzati della Charles University, Facoltà di Scienze.
Con un progresso significativo nel campo dell'ingegneria chimica, gli scienziati hanno svelato un nuovo approccio per migliorare l'efficienza e la sostenibilità del processo MTH, un metodo chiave per convertire il metanolo in preziosi prodotti chimici e combustibili. Questa ricerca dimostra l'uso di metalli a basso punto di fusione, come il gallio (Ga), per migliorare significativamente le prestazioni e la durata dei catalizzatori coinvolti nel processo MTH. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nature Communications .
Tradizionalmente, il processo MTH si basa su catalizzatori zeolitici. Sebbene efficaci, questi catalizzatori soffrono di una rapida disattivazione causata dalla deposizione di coke, rendendo necessari trattamenti di rigenerazione frequenti e costosi. L'approccio innovativo introdotto dal gruppo di ricerca sfrutta le proprietà uniche del gallio per rallentare la deposizione di coke e migliorare il desorbimento delle specie carboniose dai catalizzatori zeolitici. Ciò non solo prolunga la vita operativa dei catalizzatori, ma aumenta anche l'efficienza e la sostenibilità complessive del processo.
Una scoperta chiave della ricerca è stata che la miscelazione fisica della zeolite ZSM-5 con gallio liquido ha prodotto un catalizzatore che ha dimostrato una maggiore durata nella reazione MTH, aumentando di un fattore fino a circa 14 volte rispetto ai tradizionali catalizzatori zeolitici ZSM-5 . Questo notevole miglioramento apre le porte a processi di produzione chimica più convenienti e rispettosi dell'ambiente.
Le implicazioni di questa ricerca sono profonde e offrono un percorso alternativo alla progettazione e preparazione di catalizzatori zeolitici resistenti alla disattivazione. Riducendo la necessità di trattamenti di rigenerazione regolari, questo metodo non solo abbassa i costi di produzione ma diminuisce anche l'impatto ambientale associato alla produzione chimica.
Questa svolta rappresenta un passo avanti fondamentale nella ricerca di metodi di produzione chimica più sostenibili ed efficienti. Sottolinea il potenziale dell'integrazione di nuovi materiali e tecniche innovative per superare le sfide di lunga data del settore.
I risultati del gruppo di ricerca offrono un percorso promettente per lo sviluppo di catalizzatori di prossima generazione che svolgeranno un ruolo cruciale nella produzione sostenibile di preziosi prodotti chimici a partire dal metanolo.
"Il nuovo concetto di utilizzo dei metalli liquidi come promotori di catalizzatori zeolitici introduce interessanti possibilità per lo sviluppo di sistemi catalitici più efficienti e robusti per un'ampia gamma di processi industriali", ha concluso uno degli autori corrispondenti, Vitaly V. Ordomsky dell'Université de Lille, Unité de Catalyze et Chimie du Solide.
Ulteriori informazioni: Yong Zhou et al, Metalli liquidi per aumentare la stabilità dei catalizzatori zeolitici nella conversione del metanolo in idrocarburi, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46232-9
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dalla Charles University
