Βελτίωση μεθόδου παραγωγής αιθυλενίου από μεθάνιο χρησιμοποιώντας έναν ιό

Παρασκευή, Ιουλίου 02, 2010

Αναζήτηση Θέματος

ομάδα μοριακών βιολόγων και επιστήμονες υλικών ανέφεραν ότι κατάφεραν έναν ιό, με τη βοήθεια της γενετικής, να μετατρέψει μεθάνιο σε αιθυλένιο πιο αποτελεσματικά και σε σημαντικά χαμηλότερη θερμοκρασία από ό,τι ήταν μέχρι πρότινος εφικτό.

Genetics

Αν επιτευχθεί η εμπορική εκμετάλλευση του νέου υλικού, αυτό θα σημάνει την άφιξη μιας σειράς από νέες τεχνολογίες, που θα αποτελούν μια σύνθεση της μοριακής βιολογίας και της βιομηχανικής χημείας.

Το αιθυλένιο, ένα αέριο με χαρακτηριστική γλυκιά οσμή και το οποίο κάποτε μπορεί να έδινε τις ιδέες στο Μαντείο των Δελφών, χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή πλαστικών, διαλυτών και ινών, ενώ είναι απαραίτητο για μια σειρά καταναλωτικών και βιομηχανικών προϊόντων. Αλλά εξακολουθεί να παράγεται από ατμοπυρόλυση, σε υψηλή θερμοκρασία και με πολύ ενέργεια και δαπανηρή βιομηχανική διαδικασία, που αναπτύχθηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα. Σε αυτή τη διαδικασία, οι υδρογονάνθρακες που βρίσκονται στο αργό πετρέλαιο αναλύονται σε μια σειρά απλούστερων χημικών ενώσεων.

Η αναζήτηση μιας πιο αποτελεσματικής και λιγότερο δαπανηρής διαδικασίας για την παραγωγή του αιθυλενίου συνεχίζεται για περισσότερο από τρεις δεκαετίες τώρα, αλλά παρά την πρόοδο που έχει σημειωθεί δεν υπάρχουν νέες τεχνικές που να έχουν αποδειχθεί εμπορικά βιώσιμες.

Μια μικρή, όμως, ομάδα ερευνητών στην εταιρεία "Siluria Technologies" ανάφεραν ότι βελτίωσαν τη μέθοδο παρασκευής του αιθυλενίου βάση μιας νανοεπιστημονικής προσέγγισης.

Αιθυλένιο

Η τεχνική τους για την παραγωγή του αιθυλενίου εξαρτάται από την ικανότητα γενετικά τροποποιημένων ιών να επικαλυφθούν με ένα μέταλλο που χρησιμεύει ως καταλύτης στην χημική αντίδραση για την παραγωγή αιθυλενίου. Το κλειδί εδώ οφείλεται στο ότι ο ιός μπορεί να δημιουργήσει ένα “κουβάρι από νανοσύρματα του καταλύτη” – που οι ερευνητές ονόμασαν "hairball" (κουβάρι)- που προσφέρει μεγάλες επιφάνειας για να γίνουν οι χημικές αντιδράσεις, έτσι η ενέργεια που απαιτείται για την παραγωγή των αντιδράσεων αυτών να είναι πολύ μειωμένη.

Η βασική διαδικασία, ή η χημική αντίδραση, γνωστή ως οξειδωτική σύζευξη του μεθανίου, ήταν μια περιοχή έντονης έρευνας για την πετροχημική βιομηχανία από τα τέλη της δεκαετίας του 1980. Οι ερευνητές είχαν κάποια επιτυχία, αλλά ποτέ δεν επιτεύχθηκε αρκετή βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης ώστε να δικαιολογείται η απόσυρση της παραδοσιακής διαδικασίας ατμοπυρόλυσης.

Με το κουβάρι των νανοσυρμάτων φτιαγμένο από τον ιό, οι ερευνητές της Siluria ήταν σε θέση να δημιουργήσουν αντιδράσεις που παρήγαγαν αιθυλένιο, σε θερμοκρασίες 200 με 300 βαθμούς χαμηλότερα από ό, τι είχαν προηγουμένως επιτευχθεί. Η εταιρεία δεν λέει τι συγκεκριμένα είναι το επικάλυμμα των ιών, αλλά λένε ότι βασικό ρόλο παίζει το οξείδιο του μαγνησίου.

Η εργασία βασίζεται σε μια τεχνική για την χρήση γενετικής μηχανικής με ιούς, που για πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκε από την Angela Belcher, που ηγείται της ομάδας Βιομοριακών Υλικών στο MIT. Η τεχνική τους περιλαμβάνει το χειρισμό των γονιδίων του ιού, σε αυτή την περίπτωση ένα που συνήθως κτυπάει τα βακτήρια, έτσι ώστε να συλλέξει και να τυλιχτεί το ίδια με ανόργανα υλικά, όπως είναι τα μέταλλα, ακόμη και με νανοσωλήνες από άνθρακα.

Μόριο Μεθανίου

Οι ιοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ενός πυκνού ιστού νανοσυρμάτων, και οι πιθανές εφαρμογές για τα εν λόγω μηχανικά υλικά είναι εξαιρετικά ποικίλες. Το εργαστήριο της Angela Belcher απασχολείται με την έρευνα για πιο αποτελεσματικές μπαταρίες καθώς και για ηλιακές κυψέλες, βιοκαύσιμα, τον διαχωρισμό του υδρογόνου και άλλων τεχνολογιών κυψελών καυσίμου, την παγίδευση του CO2, διαγνωστικές και θεραπευτικές προσεγγίσεις του καρκίνου. Τέλος, με μία προσπάθεια για τη δημιουργία ενός καταλύτη που να μπορεί να μετατρέψει την αιθανόλη σε υδρογόνο σε θερμοκρασία δωματίου.

Τον περασμένο χρόνο το εργαστήριό της δημοσίευσε μια εργασία στο περιοδικό "Science" που περιγράφει την χρήση ενός ιού για να συνθέσουν νανοσύρματα από οξείδιο του κοβαλτίου σε θερμοκρασία δωματίου με σκοπό να βελτιωθεί η χωρητικότητα των λεπτών, εύκαμπτων μπαταριών ιόντων λιθίου. Τον Απρίλιο ερευνητές του M.I.T. χρησιμοποίησαν έναν ιό για να μιμηθεί τη φωτοσύνθεση και την παραγωγή υδρογόνου σε θερμοκρασία δωματίου με τον διαχωρισμό των μορίων του νερού.

Πηγές: New York Times , physics4u.gr