Zahlavi

Česká hlava pro AV ČR za unikátní přeměnu metanu v metanol

26. 11. 2020

Metanol je čirá alkoholicky páchnoucí kapalina. Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR nyní vytvořili a popsali nový způsob, jak ho levně vyrábět. Za svůj objev získali ocenění Česká hlava v kategorii Invence. Když se podaří metanol produkovat ekonomicky výhodně, mohl by částečně nahradit stávající paliva do motorů.

Metan a metanol. První je netoxický plyn bez barvy a zápachu. Druhý je bezbarvou kapalinou. Jiří Dědeček, Edyta Tabor a Štěpán Sklenák z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR vytvořili a popsali nová, unikátní reakční centra, která dovedou aktivovat kyslík dosud neznámým způsobem – rozštěpit ho. Následně ho lze použít k oxidaci metanu na metanol, který nabízí široké využití jako surovina pro chemickou výrobu nebo jako alternativní palivo.

Stačí pokojová teplota
Metan je hlavní složkou zemního plynu, je levný a snadno dostupný ve velkém množství. Jenže přeprava plynu a jeho skladování bývá o hodně komplikovanější než v případě ropy. S plynem se zkrátka špatně manipuluje. Tým Jiřího Dědečka ale dokáže přeměnit metan na metanol pomocí molekulárního kyslíku. „Přímá oxidace metanu na metanol molekulárním kyslíkem představuje cestu, jak výrazně snížit náklady na výrobu metanolu, a přibližuje nás tak k získání technologií pro výrobu levnějších paliv, ale i mnoha dalších průmyslově využitelných produktů,“ říká chemik.


Jiří Dědeček, Edyta Tabor a Štěpán Sklenák (zleva doprava)

Nová metoda spočívá ve štěpení molekuly kyslíku. Dochází k němu prostřednictvím dvou kationtů přechodového kovu (například železa), které jsou naproti sobě ve vzdálenosti asi sedmi desetimiliontin milimetru. „Podařilo se nám aktivovat kyslík tím, že ho rozštěpíme, dokonce za pokojové teploty, což ještě nikdo nedokázal,“ poznamenává Jiří Dědeček. Díky své vysoké reaktivitě a nízké ceně by se takto rozštěpený kyslík mohl stát klíčem k řadě chemických výrobních technologií.

Vývoj na deset let
Zásadní roli v popsaném procesu hraje materiál s názvem zeolit. „Zjednodušeně jde o děravý křemen a jeho jedinečnost spočívá v tom, že atomy křemíku a kyslíku vytvářejí propojenou strukturu kanálků a dutin, do kterých se vejdou menší molekuly. Když jsou v jeho kanálech přítomná reakční centra, stávají se zeolity ideálním materiálem pro využití v katalýze,“ vysvětluje vědec.


Přímá oxidace metanu (CH₄) na metanol (CH₃OH) molekulárním kyslíkem (O₂)

O tom, zda nová metoda najde praktické uplatnění, nechce příliš spekulovat. Podle jeho slov už ale začala vyjednávání s komerčním sektorem. „Zatím jsme na začátku. Ale věříme, že by se náš objev mohl uplatnit jako základ technologie. Nyní to však nedokážeme najisto předpovědět. Na základě tohoto objevu jsme otevřeli možnost pro vývoj technologie na využití metanu. Samotný vývoj může trvat dalších pět nebo deset let.“

Tým badatelů z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR za svůj objev obdržel cenu Česká hlava 2020 v kategorii Invence. Soutěž každoročně vyhlašuje společnost Česká hlava spolu s Úřadem vlády České republiky. Ocenění Jiřího Dědečka potěšilo: „Je pro nás závazek dostat se do společnosti osobností, které cenu v minulosti dostaly. Máme opravdu velkou radost za celý tým, který na tomto objevu pracoval, nejde jen o nás tři.“

Připravil: Jan Klika, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, ve spolupráci s Danielem Jakešem, Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
Foto: Shutterstock, Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, Jiří Dědeček