กระบวนการผลิตฟอร์มัลดีไฮด์จากแก๊สมีเทน

มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน (University College London) ประเทศอังกฤษ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮ่องกง (University of Hong Kong) และมหาวิทยาลัยชิงหัว (Tsinghua University) ประเทศจีน ได้ร่วมกันพัฒนากระบวนการเปลี่ยนแก๊สมีเทน (methane) ให้กลายเป็นฟอร์มัลดีไฮด์ (formaldehyde)  ซึ่งเป็นสารเคมีมีมูลค่าในอุตสาหกรรมการผลิตหลายประเภท

มีเทน เป็นแก๊สไฮโดรคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบหลักในแก๊สธรรมชาติ มักถูกนำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีประเภทอื่นๆ อย่างไรก็ตามมีเทนยังเป็นหนึ่งในแก๊สเรือนกระจกที่มีความรุนแรงมากกว่าแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 70 เท่า การเปลี่ยนมีเทนให้เป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่มชนิดอื่นจึงมีประโยชน์อย่างมากทั้งในด้านสิ่งแวดล้อมและในเชิงเศรษฐกิจ อย่างไรก็ดีการเปลี่ยนมีเทนเป็นสารเคมีชนิดอื่นเป็นกระบวนการที่มีความท้าทายเป็นอย่างมาก เนื่องจากมีเทนเป็นแก๊สที่มีเสถียรภาพสูง จึงไม่ค่อยทำปฏิกิริยากับสารเคมีชนิดอื่น โดยเฉพาะภายใต้สภาวะปกติ

ฟอร์มัลดีไฮด์ เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมการผลิตสินค้าหลายประเภท เช่น ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน ธุรกิจการบิน การแพทย์ และยานยนต์ ในปัจจุบันกระบวนการผลิตฟอร์มัลดีไฮด์ใช้อุณหภูมิที่สูง 500-600 องศาเซลเซียสพร้อมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเงิน (silver) หรือโลหะออกไซด์ (metal oxide) ผ่านกระบวนการ methanol oxidation-dehydrogenation ซึ่งจะทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากและใช้พลังงานสูง

กระบวนการที่ถูกพัฒนาขึ้นใหม่นี้ใช้ทังสเตนไตรออกไซด์ (WO3) ที่มีทองแดง (Cu) และทังสเตน (W) เป็นตำแหน่งกัมมันต์ (active sites) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการ จากการศึกษาพบว่าการใช้ทองแดงผสมกับทังสเตนที่ผ่านการรีดิวซ์บางส่วนบนทังสเตนไตรออกไซด์สามารถให้ผลในการเปลี่ยนมีเทนเป็นฟอร์มัลดีไฮด์ได้ดีภายใต้ช่วงของแสงที่มองเห็นได้ (visible light) และในสภาวะบรรยากาศปกติ โดยให้ค่าการเลือกเกิดจำเพาะ (selectivity) และค่าการเปลี่ยน (conversion) ถึงเกือบ 100 % ซึ่งสูงกว่ากระบวนการที่ได้มีการศึกษาและรายงานอยู่ในปัจจุบัน โดยทองแดงจะทำหน้าที่ในการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนและสร้างโมเลกุลที่สามารถทำปฏิกิริยาได้ ขณะที่ทังสเตนจะช่วยกระตุ้นแก๊สมีเทนให้ทำปฏิกิริยา การค้นพบครั้งนี้ถือเป็นการพัฒนากระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง (photocatalysis) ในอุตสาหกรรมเคมีที่จะนำไปสู่กระบวนการผลิตที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นในอนาคต

(Source : https://www.chemeurope.com/en/news/1180662/let-the-sun-work-its-magic-revolutionary-sunlight-powered-catalyst-transforms-methane-into-valuable-chemicals.html)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *