Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago ont découvert un moyen de convertir le méthane du gaz naturel en méthanol liquide à température ambiante.

Cette découverte, rapporté dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences , pourrait potentiellement fournir une source d'énergie plus propre pour bon nombre de nos activités quotidiennes.

Lorsqu'il est brûlé, le gaz naturel — le combustible utilisé pour chauffer les maisons, cuire les aliments et produire de l'électricité — produit du dioxyde de carbone, un puissant gaz à effet de serre.

Selon l'Energy Information Administration des États-Unis, les États-Unis ont consommé environ 31 000 milliards de pieds cubes de gaz naturel en 2019, contribuant à environ 1,6 gigatonne de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Une meilleure façon d'utiliser le gaz naturel serait de le convertir en méthanol, un carburant liquide qui brûle plus proprement et peut être utilisé pour produire de l'essence et des plastiques. Mais convertir le méthane présent dans le gaz naturel en méthanol nécessite beaucoup de chaleur et de pression et génère lui-même une quantité importante de dioxyde de carbone.

« Les chercheurs se sont intéressés aux moyens de convertir le méthane en méthanol à température ambiante pour éviter toute la chaleur et la pression actuellement requises dans les processus industriels pour effectuer cette conversion, " dit Meenesh Singh, professeur assistant de génie chimique à l'UIC College of Engineering et auteur correspondant de l'article.

Le méthanol est également considéré comme le « carburant du futur, " conduire une " économie du méthanol " où il remplace les combustibles fossiles dans les transports, stockage d'énergie et comme matériau précurseur dominant pour les produits chimiques synthétiques et d'autres produits. Le méthanol est actuellement utilisé dans la technologie des piles à combustible qui alimente certains autobus urbains et autres véhicules. Ses potentiels d'émission plus faibles et sa densité énergétique volumétrique plus élevée en font une alternative intéressante aux combustibles fossiles, dit Singh.

"En plus d'être un carburant à combustion plus propre, le méthane peut également être stocké en toute sécurité dans des conteneurs ordinaires, contrairement au gaz naturel, qui doit être stocké sous pression et qui est beaucoup plus cher, " a déclaré Singh.

Des quantités élevées de chaleur et de pression sont nécessaires pour rompre les liaisons hydrocarbures dans le gaz méthane, la première étape de la production de méthanol. Mais Singh et Aditya Prajapati, étudiant diplômé de l'UIC, ont identifié un matériau catalyseur qui aide à réduire l'énergie nécessaire pour rompre ces liaisons afin que la réaction puisse avoir lieu à température ambiante.

« Nous avons pu réduire la température du processus industriel de plus de 200 degrés Celsius à la température ambiante, qui est d'environ 20 degrés Celsius, " a déclaré Prajapati.

Leur catalyseur est composé de titane et de cuivre. Le catalyseur, avec une petite quantité d'électricité, facilite la rupture des liaisons hydrocarbonées du méthane et la formation de méthanol. Le processus utilise beaucoup moins d'énergie que les méthodes traditionnelles, et parce qu'il ne nécessite pas de machines pour produire de la haute pression et de la chaleur, il peut être mis en place rapidement et à peu de frais.

"Notre processus n'a pas besoin d'être centralisé, " Singh a dit. " Il peut être mis en œuvre dans un espace aussi petit qu'une camionnette et est portable pour l'utilisation distribuée du gaz naturel et la fabrication de méthanol. "

Singh et ses collègues ont déposé un brevet provisoire pour le procédé et s'attendent à ce qu'il puisse convertir quelques litres de méthanol par jour. Le brevet est géré par l'Office of Technology Management de l'UIC.