امکان تولید سوخت از گازهای گلخانه ای

بحران انرژی یکی از مشکلات پیش روی بشریت در عصر حاضر است. افزایش سریع جمعیت و مصرف انرژی صنایع در چند دهه‌ی گذشته سبب افزایش میزان تقاضا برای انرژی شده است، بطوریکه برآورده می‌شود این میزان از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۳۰ افزایش ۵۷ درصدی داشته باشد. به همین دلیل استفاده بهینه از همه‌ی منابع انرژی امری بسیار مهم تلقی می‌شود، از طرف دیگر انتشار گازهای گلخانه‌ای نیز باعث آلودگی گسترده‌ زیست ‌محیطی و نازک شدن لایه ازن می‌گردد. دی‌اکسید کربن و متان قسمت عمده‌ی گازهای گلخانه‌ای را تشکیل می‌دهند و در تغییرات اقلیمی نقش حائز اهمیتی را ایفا می‌کنند. از اینرو، تبدیل کردن این گازها به یک ترکیب گازی مناسب می‌تواند راهکار مناسبی برای مقابله‌ با بحران انرژی و آلودگی زیست‌ محیطی باشد.

مهندس احسان اکبری، محقق این طرح گاز سنتز را به ‌عنوان یک گاز پر مصرف در فرایندهای مختلف صنایع شیمیایی و متالورژی ذکر کرد. وی در ادامه افزود گاز سنتز ترکیبی از هیدروژن و دی‌اکسید کربن است که در صنایع شیمیایی و متالورژی کاربرد فراوان دارد.

این گاز پر استفاده را می‌توان از گاز طبیعی به دست آورد، برای این منظور شیوه‌های متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در بین این روش‌ها، تولید گاز سنتز به استفاده از فرآیند ریفرمینگ خشک گاز متان از لحاظ صنعتی و زیست‌محیطی بسیار مهم و حائز اهمیت است.

مهندس اکبری در ارتباط با مهم‌ترین مانع برسر راه صنعتی شدن این فرایند گفت: مهم‌ترین اشکال این فرآیند، غیر فعال شدن کاتالیست‌های مورد استفاده در اثر تشکیل کک بوده که در این طرح تلاش شده تا با بهره‌گیری از فناوری نانو این مشکل حل گردد. هم اکنون یک نانوکاتالیست نانوکامپوزیتی ارزان سنتز شده است که مقاومت زیادی نیز نسبت به کاتالیست‌های معمول در برابر غیر فعال شدن، دارد.

وی ادامه داد: در این طرح سنتز نانوکاتالیست Ni-MgO-Al2O3 با نسبت مولی MgO/Al2O3 برابر یک به شیوه هم رسوبی تحت بررسی قرار گرفت. شناخت ویژگی‌های نانوکاتالیست‌های تهیه شده برای بررسی شیوه عملکرد آن‌ها در فرایند ریفرمینگ خشک گاز متان حائز اهمیت است، با شناخت دقیق ساختار کاتالیست می‌توان عملکرد آن‌ها را در فرایند پیش‌بینی نمود. بنابراین در این طرح علاوه بر آزمون‌ راکتوری، از آنالیزهای BET برای اندازه‌گیری مساحت سطح و مشخص کردن اندازه‌ خلل و فرج‌ها، آزمون XRD جهت شناسایی نوع فاز بلوری کاتالیست، آزمون TPR به منظور بررسی شرایط احیای گونه‌های اکسیدی در نانوکاتالیست پایه‌دار، آزمون TPO برای بررسی میزان کربن تشکیل شده بر روی سطح کاتالیست مستعمل و همچنین میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مشخص کردن مورفولوژی سطح، مقدار، نحوه‌ تجمع ذرات و اندازه‌ آن‌ها استفاده شده است.

این پژوهشگر افزایش سطح فعال ذرات به علت کاهش ابعاد آن‌ها را دلیل اصلی بهبود عملکرد کاتالیستی ذکر کرد و افزود: نتایج آنالیز BET حاکی از آن است که ساختار نانوبلوری نانوکاتالیست سنتز شده دارای سطح ویژه بالای ۱۹۰ مترمربع بر گرم بوده که این موضوع باعث بهبود عملکرد کاتالیستی آنها شده است. به علاوه این نانوکاتالیست‌ها در طول زمان واکنش ۷۰۰ دقیقه پایداری بالایی از خود به نمایش گذاشتند.

این پژوه با همکاری مهندس احسان اکبری دانش‌آموخته‌ مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه علم و صنعت ایران، دکتر سید مهدی علوی عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و دکتر مهران رضایی عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان صورت گرفته و نتایج حاصل از آن نیز در مجله‌ Fuel با ضریب تأثیر ۴/۶۰۱ منتشر شده است.