Cụ thể, họ đã thành công chuyển đổi metan thành metanol. Đây được coi là một bước tiến có thể thay đổi cách thế giới sử dụng khí tự nhiên.
Metanol được sử dụng để sản xuất các sản phẩm khác nhau, như sơn và nhựa, cũng như làm chất phụ gia cho xăng. Ngoài ra, metanol có thể thúc đẩy các tế bào nhiên liệu đời mới và mang lại những lợi ích đáng kể tới môi trường.
Nếu khí tự nhiên, trong đó metan là thành phần chính, được chuyển đổi thành metanol, nhiên liệu lỏng tạo thành sẽ được lưu trữ và vận chuyển dễ dàng hơn nhiều. Điều đó cũng sẽ làm giảm đáng kể lượng phát thải khí metan từ các nhà máy và đường ống xử lý khí đốt tự nhiên. Ngày nay, metan thoát ra và là một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn nhiều lần so với carbonic.
“Quá trình này sử dụng các tinh thể phổ biến gọi là sắt zeolit, được biết đến để chuyển đổi khí tự nhiên thành metanol ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, đây là một điều vô cùng khó để đạt được ở cấp độ thực tế, vì metan rất trơ về mặt hóa học”, Benjamin Snyder - một trong những tác giả nghiên cứu và đã lấy bằng tiến sĩ tại Stanford, giải thích.
Khi metan được truyền vào sắt zeolit, metanol được sản xuất nhanh chóng ở nhiệt độ phòng mà không cần thêm nhiệt hoặc năng lượng. Trong khi đó, quy trình công nghiệp thông thường để sản xuất metanol từ metan đòi hỏi nhiệt độ 1.000 độ C (1.832 độ F) và áp suất vô cùng cao.
Edward Solomon - Giáo sư Hóa học và Khoa học photon tại Phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia SLAC, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Đó là một quá trình đáng kinh ngạc, nhưng không dễ dàng như vậy. Những rào cản đáng kể ngăn cản việc mở rộng quy trình này lên cấp độ công nghiệp”.
Điều khó khăn là hầu hết các sắt zeolit đều bị vô hiệu hóa nhanh chóng. Không thể xử lý thêm khí metan, quá trình này sẽ ngừng hoạt động. Do đó, các nhà khoa học đã chú trọng nghiên cứu cách cải thiện hiệu suất của sắt zeolit. Điều quan trọng là làm thế nào để lấy metanol ra mà không phá hủy chất xúc tác.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu cấu trúc vật lý của mạng tinh thể xung quanh sắt. Họ phát hiện, khả năng phản ứng thay đổi đáng kể tùy theo kích thước của các lỗ rỗng trong cấu trúc tinh thể xung quanh.
Nếu lỗ rỗng quá lớn, hoạt động chuyển đổi sẽ ngừng chỉ sau một chu kỳ phản ứng và không bao giờ kích hoạt lại. Tuy nhiên, khi lỗ rỗng nhỏ hơn, vị trí hoạt động được tái tạo. Tận dụng yếu tố này, nhóm đã kích hoạt lại 40% các vị trí ngừng hoạt động liên tục.
