На фото ви бачите не зоряне небо, а поверхню Землі, зокрема, Північну Дакоту. Яскраве світіння в районі Bakken formation, що перевершує по інтенсивності вогні міста Міннеаполіс, – це факели метану, що спалюється на сланцевих родовищах. Згорає на області Bakken метан справляє такий самий парниковий ефект, як річний дохід 1 млн автомобілів.
“Це – величезна проблема, тому що спалювання метану не тільки призводить до марної витрати енергоресурсів, але і збільшує емісію CO2”, – каже Су Ха, ад’юнкт-професор кафедри хімічного машинобудування Університету штату Вашингтон (Washington State University) і директор O. H. Reaugh Laboratory for Oil and Gas Research.
Су Ха зазначає, що разом з іншим вченим WSU, старшим викладачем кафедри хімічного машинобудування Жаном-Сабином МакИвэном, він знайшов рішення метанової проблеми. Дослідники розробили компактний агрегат, який за допомогою води перетворює метан в чадний газ і водень, про що повідомили в журналі ACS Catalysis.
Нагадаємо, що метан, основний компонент природного газу, часто стає побічним продуктом буріння нафтових свердловин. Причому цей газ дає в 34 рази більше сильний парниковий ефект, ніж вуглекислий. Перекачувати його куди-небудь по газопроводах зі сланцевих розробок – дорого і невигідно.
Переробка метану на місці – складний і витратний процес, займатися яким нафтодобувачі не хочуть. Молекула метану має такі міцні зв’язки, що її розкладання вимагає величезної кількості води і температур близько 1000 градусів Цельсія.
В результаті компанії просто спалюють попутний метан. Саме це полум’я і видно на супутникової фотографії на початку матеріалу. У 2015 році було опубліковано дослідження, згідно з яким у таких факелах згорає 3,5% від загальносвітового споживання природного газу, зазначає видання Science Daily.
Однак Су Ха і МакИвэн зуміли обійти ці труднощі, в результаті чого процес вимагає значно менших температур і зовсім невеликої кількості води. Домогтися такого ефекту вони змогли завдяки нікелевому каталізатору та електромагнітному полю. «Це схоже на кодовий замок, – пояснює професор Су Ха. – Якщо скласти правильну комбінацію електромагнітного поля і каталітичної реакції, то молекула метану як би розблокується і «відкривається».
Продуктами процесу розкладання метану стають CO (чадний газ) і водень, які можна використовувати при виробництві, наприклад, бензину. Чи агрегат можна підключити до водневого паливного елементу. «Головна перевага нашої розробки полягає в тому, що її можна легко встановити прямо на сланцевих родовищах, на відміну від великогабаритного обладнання, яке існує зараз», – підсумовує МакИвэн.