In China is een katalysator bedacht die methaan rechtstreeks omzet in etheen, aromaten en waterstof, zonder roet en koolstofdioxide als ongewenste bijproducten. Als het opschaalbaar is hebben ze een heilige graal van de aardgasverwerkende industrie te pakken.

Het probleem met dat methaan is namelijk dat het heel moeilijk is om er slechts één van de vier waterstofkernen af te wrikken. Je moet zo veel geweld gebruiken dat de kans groot is dat de andere drie H’s ook mee komen en je, afhankelijk van het soort geweld, CO₂ of pure koolstof overhoudt.

Vandaar dat men bij de verwerking van methaan tot nu toe altijd een omweg maakt via synthesegas (CO + H₂), meestal met methanol als tweede tussenstap. Op die manier is het onvermijdelijk dat een tamelijk groot deel van de koolstof alsnog de schoorsteen uit gaat in de vorm van CO₂, maar je houdt tenminste nog een redelijke hoeveelheid product over.

In Science melden Xinhe Bao en collega’s van het Institute of Chemical Physics in Dalian nu iets te hebben bedacht dat wél die ene H weet los te krijgen. Ze laten het werk doen door ijzeratomen, ingebed in een siliciumdioxiderooster. Het idee is dat die ijzeratomen zo ver uit elkaar liggen dat de gevormde methylradicalen niet de kans krijgen om op het oppervlak met elkaar en met het ijzer verder te reageren.

In plaats daarvan desorberen die radicalen en reageren ze verder in de gasfase, zónder ijzer. In eerste instantie krijg je dan ethaan. Maar die reactie is styerk exotherm en de reactortemperatuur was al heel hoog, dus dat ethaan wordt vanzelf gedehydrogeneerd tot etheen of nog verder tot een *C₂H₃-radicaal. Eindproduct is een sterk onverzadigd mengsel van etheen, benzeen, naftaleen en waterstof. De mengverhouding hangt sterk van de procescondities af.

Bij proeven met SiO₂ dat een halve massaprocent ijzer bevatte, werd bij 1.363 K 48 procent van het toegevoerde methaan omgezet in andere koolwaterstoffen. Daarbij kwam 52 procent van de omgezette koolstof in etheen terecht. De katalysator hield het minstens 60 uur uit zonder merkbaar achteruit te gaan.

Als het Bao lukt om dit op te schalen tot raffinaderijformaat, dan is hij spekkoper.

bron: Science