Chloorchemie als goedkoop alternatief voor Fischer-Tropschreactie

Met zoutzuur, zuurstof en een katalysator op basis van lanthaan kan methaan (aardgas) eenvoudig worden omgezet in methylchloride. Die verbinding is weer te gebruiken als grondstof voor etheen, propeen en andere verbindingen die relatief gemakkelijk zijn te transporteren. Het zoutzuur kan dan gelijk worden teruggewonnen voor hergebruik. Chloorchemie is, kortom, een interessant alternatief voor gas-to -iquidsprocessen, zo stellen onderzoekers van Dow Chemical en de Technische Universität München in het Journal of the American Chemical Society.

Als katalysator kan lanthaanchloride (LaCl₃) of lanthaanoxychloride (LaOCl). worden gebruikt. Bijzonder is dat lanthaan aan geen enkele redoxreactie meedoet: het blijft altijd 3⁺. De omzetting van methaan in methylchloride verloopt aan het katalysatoroppervlak. Het is een oxidatief proces, waarvoor de aanwezigheid van gasvormige zuurstof essentieel is.

HCl dient als choorbron. LaCl₃ werkt echte ook als een soort chloorreservoir. Bij afwezigheid van HCl kan de reactie nog vrij lang doorlopen, waarbij chloor uit de katalysator wordt vervangen door zuurstof. Dat opent de mogelijkheid om met twee reactoren te werken, waarbij er één methaan omzet terwijl de andere met zoutzuur wordt geregenereerd. Dat zou weer een zoutzuurafscheider schelen.

De onderzoekers denken deze reactie te kunnen gebruiken als manier om methaan uit afgelegen bronnen nuttig te kunnen gebruiken. Bij de aardoliewinning komt meestal methaan mee naar boven. Nu wordt dat gas nog vaak afgefakkeld omdat de aanleg van een pijpleiding naar de bewoonde wereld te duur is. Om dezelfde reden neemt men afgelegen gasbellen gewoon niet in exploitatie.

De afgelopen jaren is veel gediscussieerd over de mogelijkheid om er ter plekke vloeibare chemicaliën van te maken via gas-to-liquidsprocessen, oftewel een combinatie van een vergasser (die methaan omzet in H₂ en CO) en een Fischer-Tropschreactor. Je praat bij die afgelegen velden echter over een tamelijk kleinschalig proces, en voorlopig is het nog zeer de vraag of gas-to-liquids in zo’n situatie ooit betaalbaar kan zijn.

Het methylchlorideproces vormt mogelijk een veel goedkoper alternatief. Grootste nadeel is dat er met chloor gewerkt wordt. In een commentaar in MIT Technology Review voorspelt de Utrechtse hoogleraar Bert Weckhuysen dat dit een drempel kan zijn: “Bij Dow hebben ze veel ervaring met chloorchemie, dus voor hen is het niet zo’n punt. Maar andere bedrijven worden wellicht afgeschrikt door de noodzaak om over een chloor-infrastructuur te beschikken.”

Gas Reaction Technologies uit Santa Barbara, Californië, werkt trouwens al jaren aan een vergelijkbaar proces. Alleen gebruiken ze daar broom in plaats van chloor.

bron: MIT Technology Review