חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון ומאוניברסיטת צפון קרוליינה פיתחו שלב חשוב בהמרת גז מתאן לנוזל, צעד אפשרי להפיכתו של גז זה לשימושי יותר בתור דלק וכמקור להכנת כימיקלים אחרים.
מתאן, המרכיב העיקרי של גז טבעי, קיים בשפע ומהווה יעד מבוקש לשימוש כדלק וכחומר-גלם לכימיקלים מאחר והוא יעיל יותר מנפט, מפיק פחות זיהום ויכול לשמש כתחליף ראוי לדלקים מבוססי-נפט עד אשר דלקים ממקורות מתחדשים יהיו זמינים וישימים.
אולם, שינועו של גז המתאן יקר ומורכב מאחר והוא נותר במצבו הגזי בטמפרטורות ובלחצים הקיימים בכדור-הארץ.
עתה, החוקרים הצליחו להתקרב לעבר הפיתרון – דרך להמרת המתאן הגזי למתאנול (הנוזלי) או לנוזלים אחרים שניתן לשנע אותם ביתר קלות, בעיקר מהאתרים הנידחים שבהם מתגלה המתאן. הממצאים פורסמו בכתב-העת המדעי Science.
מתאן חשוב בזכות קשרי הפחמן-מימן עתירי-האנרגיה שבו, המורכבים מאטום פחמן הקשור לארבעה אטומי מימן. הגז אינו מגיב בקלות עם חומרים אחרים כך שלרוב הוא בוער כמות שהוא בתור דלק. הבעירה מפרקת את כל ארבעת הקשרים פחמן-מימן ומביאה להיווצרות פחמן דו-חמצני ומים.
ההמרה של מתאן לכימיקלים שימושיים, ביניהם נוזלים המשונעים בקלות, מחייבת כיום טמפרטורות גבוהות וצריכה של אנרגיה רבה. אומנם, פותחו זרזים הממירים מתאן לכימיקלים אחרים בטמפרטורות נמוכות יותר, אולם שימושם הוכח כאיטי, בלתי-יעיל ויקר מידי ליישומים תעשייתיים.
קשירת מתאן לזרז מתכתי הינה השלב הראשון הדרוש לפרוק בררני של אחד מקשרי הפחמן-מימן בתהליך הממיר את הגז למתאנול או לנוזלים אחרים. בפרסום שלהם, החוקרים מתארים את התצפית הראשונה אי-פעם של תצמיד מתכתי (תרכובת המכילה אטום מתכת מרכזי הקשור לאטומים או פרודות אחרות סביבו) הנקשר למתאן בתמיסה. תרכובת זו משמשת כמודל לתצמידי מתאן אפשריים אחרים. בתצמיד המדובר, קשרי הפחמן-מימן של המתאן נותרים ללא שינוי בעודם נקשרים למתכת נדירה הקרויה רודיום.
מחקר זה יאיץ התקדמויות נוספות בפיתוח של זרזים להמרת מתאן למתאנול או לנוזלים אחרים, מציינים החוקרים, למרות שהפיתוח של תהליך מעשי להמרת גז לכימיקל נוזלי בטמפרטורות סבירות עדיין רחוק ממימוש קרוב, מודים החוקרים.
"הרעיון הינו להמיר מתאן לנוזל כך שעדיין נשמרים רוב קשרי הפחמן-מימן ובעצם נשמרת גם מרבית האנרגיה האגורה בו," מסבירה אחת מהחוקרות. "הממצא מספק לנו רמז כיצד נראה השלב הראשון הנדרש בתגובה שבין המתאן לבין המתכת."
אחד מהחוקרים, פרופסור לכימיה באוניברסיטת צפון קרוליינה, מציין כי הקשרים פחמן-מימן חזקים ביותר וקשים לפרוק, אולם בתצמידי מתאן פרוק זה נעשה קל יותר." "השלב הבא הינו להשתמש בידע שנצבר מתגלית זו לפיתוח תצמידים ותנאים אחרים שיאפשרו לנו להמיר קטליטית את אחד מאטומי המימן במתאן לקבוצה או אטום אחרים ולקבל כימיקלים נוזליים כמתאנול," הוא מציין.