Dal Metano al Metanolo: una scoperta scientifica può rilanciare il settore dell’estrazione petrolifera e anche portare a innovazioni nei biocarburanti

Il Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) e gli scienziati di diverse istituzioni che collaborano tra loro hanno messo a punto un catalizzatore altamente selettivo in grado di convertire il metano in metanolo in un’unica reazione e a bassa temperatura. Il metanolo, a sua volta, può essere la base per tutta la produzione chimica organica.

Questa scoperta segna un grande passo avanti rispetto alle conversioni tradizionali più complesse, che in genere richiedono tre reazioni separate, che avvengono a temperature molto più elevate. Su scala industriale, la semplicità del sistema potrebbe segnare una svolta nello sfruttamento delle riserve di gas naturale “incagliate” in aree rurali isolate, lontane da raffinerie chimiche e altre costose infrastrutture, afferma il chimico di Brookhaven e coautore dello studio Sanjaya Senanayake.

Questo rende la soluzione perfetta per gli impianti di estrazione di petrolio, che ottengono metano come sottoprodotto che attualmente viene o bruciato o diseprso nell’atmosfera. 

Eliminata la necessità di trasportare gas naturale liquefatto

Secondo gli scienziati, queste installazioni locali eliminerebbero la necessità di trasportare gas naturale liquefatto ad alta pressione e infiammabile. Il metano è uno dei principali componenti del gas naturale e un potente gas serra, mentre il metanolo è utilizzato come biocarburante alternativo per i motori a combustione interna e altri motori ed è la materia prima per altre trasformazioni di carattere chimico. “Potremmo scalare questa tecnologia e implementarla a livello locale per produrre metanolo che può essere utilizzato per il carburante, l’elettricità e la produzione di sostanze chimiche”, ha detto Senanayake.

La Brookhaven Science Associates, che gestisce il Brookhaven Lab per conto del Dipartimento dell’Energia USA (DOE), e l’Università di Udine hanno depositato una domanda di brevetto di cooperazione sull’uso del catalizzatore per la conversione del metano in un solo passaggio e stanno esplorando modi per lavorare con partner imprenditoriali per portare la tecnologia sul mercato.

Questa scoperta si basa sui risultati di studi precedenti, con la nuova ricetta del catalizzatore che contiene un ingrediente aggiuntivo: un sottile strato di carbonio “interfacciale” tra il metallo e l’ossido. Correlati: Le giacenze di greggio e di prodotti negli Stati Uniti presentano un netto calo di vendite

Combustione del metno da estrazione petrolifera

“Il carbonio è spesso trascurato come catalizzatore. Ma in questo studio abbiamo condotto una serie di esperimenti e lavori teorici che hanno rivelato che un sottile strato di carbonio tra il palladio e l’ossido di cerio guidava davvero la reazione chimica. Era praticamente la salsa segreta. Aiuta il metallo attivo, il palladio, a convertire il metano in metanolo“, ha dichiarato l’ingegnere chimico Juan Jimenez, borsista postdottorato Goldhaber presso la Divisione Chimica del Brookhaven Lab e autore principale dell’articolo pubblicato sul Journal of the American Chemical Society.

Conosciuto anche come alcol di legno, il metanolo (CH3OH) è considerato un carburante alternativo ai sensi dell’Energy Policy Act del 1992, con proprietà chimiche e fisiche simili all’etanolo. Il metanolo è stato utilizzato negli anni ’90 come carburante alternativo per veicoli compatibili; tuttavia, la ricerca attuale si concentra principalmente sul suo potenziale utilizzo come carburante marino sostenibile. Inoltre il metanolo può essere la base di ulteriori trasformazioni in materiali plastici.

È troppo presto per determinare la scalabilità e la redditività economica della tecnologia di conversione catalitica in un’unica fase. Tuttavia, in caso di successo, potrebbe rivelarsi utile per aiutare lo shale patch statunitense a ripulirsi riducendo le emissioni di metano.

Il settore petrolifero e del gas degli Stati Uniti produce un volume di metano 8 volte superiore a quello che molti operatori si sono impegnati a produrre entro il 2030 per raggiungere i loro obiettivi climatici, come ha recentemente rivelato un nuovo studio dell’organizzazione no-profit Environmental Defense Fund.

Il gruppo di difesa ambientale ha condotto ~30 voli tra giugno e ottobre 2023, coprendo i bacini di petrolio e gas che rappresentano quasi i tre quarti della produzione onshore. I dati raccolti hanno mostrato che, in media, circa l’1,6% della produzione lorda di gas viene rilasciata nell’atmosfera sotto forma di metano, una percentuale circa otto volte superiore a quella promessa dai produttori nell’ambito della Oil and Gas Climate Initiative e della Oil & Gas Decarbonization Charter.

L’anno scorso, l’autorità statunitense di regolamentazione dei gasdotti ha presentato nuove regole volte a ridurre le perdite di metano dalla vasta rete di 2,7 milioni di chilometri di gasdotti naturali del Paese. La proposta potrebbe “migliorare significativamente l’individuazione e la riparazione delle perdite dai gasdotti… impiegare i lavoratori dei gasdotti in tutto il Paese per mantenere più prodotto nelle tubature e prevenire incidenti pericolosi”, ha dichiarato la Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration del Dipartimento dei Trasporti.