Le méthanol liquide est largement utilisé comme matière première pour d'autres produits chimiques et a également un potentiel considérable en tant que source de carburant alternative. Cependant, la conversion du méthane - le composant principal du gaz naturel abondant - en méthanol est actuellement réalisée par un processus indirect qui nécessite une chaleur et une pression élevées.

Les chercheurs ont maintenant découvert une nouvelle approche qui permet la conversion directe du méthane en méthanol en utilisant de l'oxygène moléculaire dans des conditions de réaction beaucoup plus douces.

Une équipe collaborative dirigée par Graham J. Hutchings au Cardiff Catalysis Institute, et Christopher J. Kiely à l'Université Lehigh, ont utilisé des nanoparticules colloïdales d'or-palladium (Au-Pd) pour oxyder directement le méthane en méthanol avec une sélectivité élevée en solution aqueuse à basse température. Leurs conclusions ont été publiées dans un article de Science aujourd'hui :"Les colloïdes Au-Pd aqueux catalysent l'oxydation sélective du CH4 en CH3OH avec de l'O2 dans des conditions douces."

« Notre travail a montré que si un approvisionnement stable en radicaux méthyle peut être établi, par exemple, en incorporant une très petite quantité de peroxyde d'hydrogène dans le mélange réactionnel - alors l'oxydation sélective du méthane en méthanol à l'aide d'oxygène moléculaire est tout à fait réalisable, " dit Kiely, le professeur principal Harold B. Chambers Science des matériaux et génie chimique à Lehigh.

Cette dernière découverte a été guidée par la collaboration de longue date de Kiely et Hutchings sur le développement de nanoparticules Au-Pd en tant que catalyseurs efficaces pour de nombreuses autres réactions.

Selon Kiely, les chercheurs ont été surpris de constater que pour que cette réaction particulière se déroule, ils avaient besoin que les nanoparticules Au-Pd existent sous forme de colloïdes flottant librement dans une solution de peroxyde d'hydrogène très faible dans laquelle ils ont injecté du méthane sous pression et de l'oxygène gazeux.

"Habituellement, lorsque nous utilisons des nanoparticules Au-Pd comme catalyseurs, elles sont presque toujours dispersées sur des supports d'oxyde à grande surface spécifique tels que l'oxyde de titane, " dit Kiely. " Dans ce cas cependant, la présence du support en céramique s'est avérée très préjudiciable."

Dans l'industrie chimique, le méthane est actuellement converti indirectement en méthanol via la production de gaz de synthèse (CO + H2) à hautes températures et pressions, qui est un processus coûteux et énergivore. Les procédés candidats les plus prometteurs découverts à ce jour pour la conversion directe du méthane en méthanol ont tendance à être complexes, inefficace, et nécessitent souvent des températures très élevées et des environnements de réaction agressifs.

« La nouvelle approche simplifiée que nous avons démontrée nous rapproche de la conversion directe du méthane en méthanol en une proposition pratiquement viable, " dit Kiely.