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Uso fattibile del metano come materia prima

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Un team di ricercatori finanziati dall'UE ha fatto un passo avanti verso l'uso del metano come materia prima.

Nell'ambito di questo progetto, finanziato attraverso l'invito "Chemical activation of carbon dioxide and methane" e parte del programma Chimica dello Spazio europeo della ricerca, scienziati provenienti da Francia e Spagna sono riusciti a trasformare il metano in una molecola organica più complessa.

Scrivendo sulla rivista Science, il team, formato da ricercatori dell'Università di Valencia, dell'Università di Huelva e dell'Università di Tolosa, hanno spiegato come il metano, che è l'idrocarburo più semplice e il componente principale del gas naturale, può essere usato come fonte per la produzione di composti organici più complessi.

Questa scoperta potrebbe avere implicazioni positive dal punto di vista sia economico che ambientale: il metano potrebbe essere usato come materia prima nell'industria chimica. Per gli ambientalisti, il metano come carburante è uno dei meno dannosi per il pianeta poiché quando brucia produce meno biossido di carbonio per ogni unità di calore rilasciata. Il metano è anche il componente principale del gas naturale compresso, un sostituto pulito dei tradizionali carburanti altamente inquinanti come il petrolio e il gasolio.

Finora però gli scienziati hanno incontrato molti problemi nella loro ricerca sul metano. Poiché il metano ha uno dei più forti legami C-H tra tutti gli alcani, non è facile da manipolare.

Inoltre la natura gassosa del metano e la sua bassa solubilità nei solventi comuni pone ulteriori problemi per la sua trasformazione chimica. Queste caratteristiche rendono difficile far venire in contatto il metano con i catalizzatori e i reagenti che effettuano la reazione chimica; di conseguenza essa avviene con grandi difficoltà o per niente.

A causa di questi problemi pochissimi processi si sono finora rivelati efficaci per la funzionalizzazione di questo idrocarburo, ma adesso il team franco-spagnolo ha risolto questi problemi sviluppando una metodologia per trasformare il metano in molecole organiche più complesse.

La reazione comporta un catalizzatore d'argento che è stato ideato specificamente per attivare i legami C-H del metano, un processo che si è dimostrato in precedenza efficace su idrocarburi più pesanti. La difficoltà di ottenere un contatto effettivo tra il catalizzatore e i reagenti necessari per la trasformazione e il metano è stata superata usando il biossido di carbonio in uno stato supercritico come mezzo di reazione.

Sebbene il biossido di carbonio in condizioni normali sia un gas, a temperature e pressioni al di sopra dei suoi valori critici diventa un fluido simile a un liquido ed è capace di solubilizzare le molecole coinvolte nella reazione. Queste proprietà del biossido di carbonio supercritico hanno trovato ampie applicazioni industriali come, per esempio, la decaffeinazione del caffè. Inoltre l'inerzia chimica del biossido di carbonio ne previene la reazione con il catalizzatore o i reagenti coinvolti nella conversione del metano il che lo rende un solvente ideale per tali reazioni.

Questo studio ha aperto la strada a ulteriori ricerche sul processo di funzionalizzazione del metano e degli idrocarburi in generale.
 

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