Forskare i USA, har utvecklat en metod att omvandla gasen metan till biopolymerer. Metan bildas bland annat när biomassa ruttnar. Metan bildas också hos kor och andra idisslare, när deras matsmältningssystem bryter ner gräs och annat foder.
(2025-04-03) Metangas räknas liksom koldioxid till växthusgaserna och även om den förekommer i betydligt mindre mängd än koldioxid, så bidrar metan proportionerligt i högre grad till den globala uppvärmningen. Detta beror på att metan på grund av sin molekylära struktur, där fyra väteatomer binds till en kolatom, fångar mer värme i atmosfären. Sammantaget beräknas metangas stå för cirka 15 procent av den globala temperaturökningen.
Nu har forskare och kemiingenjörer vid privatägda universitetet Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge, Massachusetts, USA, designat en speciell katalysator som kan omvandla metan till användbara polymerer, vilket kan bidra till att minska utsläppen av växthusgaser. Forskningen har finansierades av det amerikanska energidepartementet och en uppsats om kemiingenjörernas metod har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Catalysis.
”Vad man ska göra med metan har varit ett långvarigt problem. Det är en källa till kol och vi vill hålla det borta från atmosfären, men också försöka omvandla det till något användbart”, säger Michael Strano, som är professor i kemiteknik vid MIT och huvudförfattare till studien.
Enligt kemiexperter borde metangasmolekylen teoretiskt vara en bra byggsten för att göra användbara produkter som till exempel polymerer. I praktiken har det dock visat sig vara svårt att omvandla metan till andra föreningar eftersom det hittills har krävts höga temperaturer och höga tryck för att få metanmolekylen att reagera med andra molekyler.
Men nu tror sig MIT-forskarna ha löst problemet genom att de kunnat konstruera en hybridkatalysator som arbetar vid rumstemperatur och under normalt atmosfärstryck. Katalysatorn gör metanomvandlingen enklare och billigare och den kan dessutom användas direkt på platser där metan produceras eller uppstår, exempelvis boskapsladugårdar, soptippar, torvmossar, etc.
För att uppnå metanomvandlingen utan att tillföra värmeenergi, designade MIT-teamet en hybridkatalysator med två komponenter: en zeolit och ett naturligt förekommande enzym. Zeoliter är rikliga, billiga lerliknande aluminiummineraler, och tidigare arbeten har funnit att dessa kan användas för att katalysera omvandlingen av metan till koldioxid.
Forskarna använde en zeolit, som kallas järnmodifierat aluminiumsilikat, parat med ett enzym som kallas alkoholoxidas. Bakterier, svampar och växter använder detta enzym för att oxidera alkoholer.
MIT-ingenjörernas katalysator är designad att utföra en tvåstegsreaktion, där zeolit omvandlar metan till metanol. Enzymet alkoholoxidas omvandlar därefter metanolet till formaldehyd, som löst i vatten är känt som formalin och som används industriellt vid framställning av flera olika typer av plaster.
Katalysatorreaktionen genererar också väteperoxid, som i ett kretslopp matas tillbaka till zeoliten och då blir en syrekälla för omvandlingen av metan till metanol.
I katalysatorn kan denna serie av reaktioner inträffa vid rumstemperatur och utan krav på högt tryck. Katalysatorpartiklarna är suspenderade i vatten, som kan absorbera metan från den omgivande luften.
MIT-forskarna har också visat att när formaldehyd väl har producerats i katalysatorn, kan formaldehyden användas för att producera polymerer genom att kombineras med kväveinnehållande urea, som finns naturligt i urin. Resultatet blir urea-formaldehyd, som är en hartsliknande polymer och som sedan tidigare används i spånskivor, textilier och andra produkter.
Forskarna vid MIT ser framför sig olika användningsområden för hybridkatalysatorn och de biopolymerer den kan producera. Ett exempel är att katalysatorn skulle kunna införlivas i långa rörledningar, som används för att transportera naturgas innehållande metan. Inne i dessa rör skulle katalysatorn då kunna generera en biopolymer som skulle kunna fungera som tätningsmedel och per automatik kunna ”läka” sådana sprickor i rören, som är en vanlig källa till metanläckage.
Katalysatorn kan också appliceras som en film på ytor som utsätts för metangas, exempelvis i boskapsladugårdar. Katalysatorn skulle helt enkelt kunna ”målas” på sådana ytor och där fånga in metangasen och omvandla den till biopolymerer, vilka sedan kan samlas in och användas vid tillverkning av olika produkter…
Jerry Pettersson/JP Press Agency © 2025
jp.press@jppa.one
