۱۴ نوامبر ۲۰۲۵، امیر خُلَم -خط لوله گاز طبیعی تصویر نمایشیSMCE اروپا
گاز طبیعی بخش عمده‌ای از جهان را تغذیه می‌کند، اما اجزای اصلی آن، متان، اتان و پروپان، در برابر تبدیل مستقیم به مواد شیمیایی مفید مقاومت کرده‌اند.پایداری مولکولی آنها باعث می‌شود که در شرایط شدید در برابر تبدیل مقاوم باشند.
این محدودیت مانع از استفاده صنایع شیمیایی از این هیدروکربن‌های ارزان قیمت به عنوان خوراک پایدار شده است. یک تیم تحقیقاتی در اسپانیا اکنون ادعا می‌کند که به پیشرفتی دست یافته است که می‌تواند این چشم‌انداز را تغییر دهد.
تیمی به رهبری مارتین فانیاناس در مرکز تحقیقات شیمی زیستی و مواد مولکولی (CiQUS) روشی را برای تبدیل متان و سایر اجزای گاز طبیعی به “بلوک‌های سازنده” شیمیایی سازگار توسعه داده‌اند.این روش امکان سنتز مستقیم محصولات با ارزش بالا، از جمله مواد دارویی را فراهم می‌کند.این تیم با ساخت یک ماده دارویی واقعی، رویکرد خود را تأیید کرد. آنها دی‌مسترول، یک استروژن غیراستروئیدی مورد استفاده در هورمون درمانی، را با شروع از متان ساختند.
این اولین باری است که محققان یک ترکیب زیست فعال را مستقیماً از این گاز فراوان ساخته‌اند.این نتیجه نشان می‌دهد که گاز طبیعی می‌تواند از تولید گسترده‌تر مواد شیمیایی بدون تکیه بر مراحل پیچیده پالایشگاه پشتیبانی کند.
دانشمندان دهه‌هاست که این ایده را دنبال می‌کنند. آنها به دنبال استفاده از گاز طبیعی به عنوان یک ماده اولیه کم کربن بودند، اما موانع واکنش‌پذیری پیشرفت را متوقف کرد.
پیوندهای قوی متان، عامل‌دار کردن آن را بدون تولید زباله یا محصولات جانبی ناخواسته دشوار می‌کند.بسیاری از تلاش‌ها منجر به تولید باقیمانده‌های کلردار یا نیاز به شرایط عملیاتی سخت شد. روش CiQUS با هدف دور زدن این مشکلات طراحی شده است.
این تیم استراتژی خود را حول واکنشی به نام آلیلاسیون بنا نهاد. این فرآیند یک گروه آلیل را به هیدروکربن متصل می‌کند و به شیمیدانان امکانی برای تبدیل‌های بعدی می‌دهد.این انعطاف‌پذیری مهم است. با وجود این امکان، محققان می‌توانند مولکول‌های متنوعی از جمله داربست‌های دارویی و مواد شیمیایی صنعتی روزمره بسازند.
تلاش‌های قبلی به دلیل تولید بیش از حد محصولات جانبی کلرزنی توسط کاتالیزورها شکست خوردند.
این واکنش‌های جانبی باعث کاهش بازده و محدود شدن کاربرد عملی شدند. فانیاناس و همکارانش با طراحی یک کاتالیزور فوق مولکولی که رفتار رادیکالی را در داخل واکنش تنظیم می‌کند، به این مشکل پرداختند.
فانیاناس می‌گوید: “هسته اصلی این پیشرفت در طراحی کاتالیزوری مبتنی بر آنیون تتراکلروفرات تثبیت شده توسط کاتیون‌های کولیدینیوم نهفته است.” او می‌افزاید که این سیستم “به طور مؤثر واکنش‌پذیری گونه‌های رادیکالی تولید شده در محیط واکنش را تعدیل می‌کند.”
کاتالیزور تنظیم شده مانند یک مکانیسم کنترل عمل می‌کند و واسطه‌های واکنش‌پذیر را به سمت مرحله آلیلاسیون هدایت می‌کند.
سیستم آنها همچنین از دماها یا فشارهای شدید جلوگیری می‌کند. این سیستم در شرایط نسبتاً ملایم کار می‌کند که می‌تواند مقیاس‌پذیری را آسان‌تر کند. این رویکرد از زیرلایه‌های گازی مختلف، نه تنها متان، پشتیبانی می‌کند.این تطبیق‌پذیری، چشم‌انداز تبدیل بخش‌های بزرگتری از جریان‌های گاز طبیعی به واسطه‌های ارزشمند را افزایش می‌دهد.
محققان می‌گویند این کار به آینده‌ای اشاره دارد که در آن گاز طبیعی به جای احتراق، تولیدات با ارزش بالاتر را تغذیه می‌کند.متان همچنان فراوان و ارزان است، اما تأثیر اقلیمی آن شدید است. تبدیل آن به مواد شیمیایی پایدار می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش داده و از یک اقتصاد شیمیایی چرخشی پشتیبانی کند.
تیم CiQUS همچنان به آزمایش مولکول‌های جدید و اصلاح طرح‌های کاتالیزور ادامه می‌دهد. آنها استدلال می‌کنند که این روش طرحی برای شیمی صنعتی پاک‌تر ارائه می‌دهد. گروه‌های صنعتی نیز در حال بررسی هستند.
یک مسیر مستقیم از گاز طبیعی به مواد تشکیل‌دهنده دارو می‌تواند زنجیره‌های تأمین را تغییر شکل داده و مراحل پردازش را کاهش دهد.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
