Katalyzátor, který umožňuje efektivní přeměnu metanu na metanol, vyvinuli vědci z týmu Jiřího Dědečka z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. V roce 2020 za jeho objev získali prestižní vědecké ocenění Česká hlava. Nový postup je levnější než stávající metoda výroby a umožňuje využití odpadních surovin.
Vědecký tým ve složení Štěpán Sklenák, Jiří Dědeček a Edyta Tabor získal v roce 2020 Českou hlavu. (CC)
Nyní nastává fáze, v níž se bude testovat využití techniky v průmyslových podmínkách. Postará se o to spin-off společnost, jež vznikla majetkovým vstupem Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR do firmy METTOC, SE.
Metanol je důležitou surovinou pro chemický průmysl a předpokládá se, že poptávka po ní dále poroste. V současné době je ale proces její výroby poměrně náročný a finančně nákladný. Metanol se vyrábí ze syntézního plynu – směsi vodíku a oxidu uhelnatého katalytickou hydrogenací oxidu uhelnatého. Syntézní plyn se vyrábí reakcí vody s metanem.
Oba procesy vyžadují vysokou teplotu a tlak. Celý postup je obtížný a vyplácí se pouze ve velkém měřítku. Proto také menší rozptýlené zdroje metanu, například flérovací plyny uvolňované při těžbě ropy nebo bioplynu, zůstávají zcela bez užitku.
Nová metoda
Tým Jiřího Dědečka popsal nová reakční centra, která dovedou aktivovat kyslík dosud neznámým způsobem a použít ho k oxidaci metanu na metanol. Přímá oxidace molekulárním kyslíkem je podle vědců cestou, jak snížit náklady a usnadnit výrobu metanolu.
K rozštěpení kyslíku se používají dva kationty přechodového kovu, například železa, které se umístí naproti sobě do vzdálenosti asi sedmi desetimiliontin milimetru. Zásadní roli zde hraje zeolit, jenž takovou strukturu umožňuje vytvořit. „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,“ vysvětlil Jiří Dědeček před časem v rozhovoru pro časopis A / Věda a výzkum a webové stránky AV ČR.
Uvedení na světový trh
Objev vypadá velmi slibně, ale bude nutné ověřit jeho využít v praxi. K tomu už je potřeba zapojit soukromý sektor, proto ústav hledal vhodného investora. Toho našel v akciové společnosti METTOC, SE. Zástupci firmy pochopili proces, jímž se vědecký tým zabývá, a nabídli ústavu spolupráci. „Cílem je uvedení katalyzátoru na trh v případě, že laboratorní testy prokážou komerční potenciál inovativního katalyzátoru,“ píše se v tiskové zprávě vydané k příležitosti podpisu dohody mezi ústavem a firmou.
Spolupráce je pro Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR velmi přínosná, neboť mu přináší tolik potřebné vazby na chemický a petrochemický průmysl. Ve spin-off společnosti, v níž ústav drží třicetiprocentní podíl, se katalyzátor finálně doladí a připraví pro nasazení v průmyslových podmínkách a aplikacích, případně k dalšímu vývoji a vylepšování platformy, na níž katalyzátory fungují.
Laboratoř Jiřího Dědečka v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR (CC)
„Pracujeme na tom, abychom vyrobili místo modelového katalyzátoru platformu, která bude dostatečně aktivní a robustní. Jsme velmi blízko k dosažení aktivity katalyzátoru, která garantuje uvedení do komerčního provozu. V první fázi se budeme zaměřovat na oblast flérovacích plynů při těžbě ropy a plynu a konverzi bioplynů do kapaliny – biometanolu,“ říká Jiří Dědeček. „Ultimátním cílem je nabídnout na trh katalyzátor, který částečně nahradí klasickou výrobu metanolu,“ doplňuje.
Zakládání spin-off společností je pro Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR jednou z cest, jak dostat objevy a vynálezy do praxe. METTOC, SE je již druhou spin-off společností pracoviště. První je SciCare – Innovations, s. r. o., která se zaměřuje na využití fotokatalytických nátěrů při renovaci a ochraně kulturních památek. O této inovaci si můžete přečíst zde.
O výzkumu týmu Jiřího Dědečka vyšel text i v článku Chemická přeměna světového formátu v časopise A / Věda a výzkum 2/2021.
Text: Leona Matušková
Foto: Jana Plavec
Zdroj: Akademie věd ČR
- Autor článku: ne
- Zdroj: Akademie věd ČR
