Nieuwe synthese brengt benzine uit steenkool naderbij

Goed nieuws voor de automobilist. Er wordt steeds meer energie gestoken in onderzoek naar de mogelijkheid om brandstoffen als benzine en - vooral - diesel uit andere grondstoffen te bereiden dan aardolie. Chemici van Rutgers University, de University of North Carolina en Chevron denken nu een interessante syntheseroute gevonden te hebben. Zij rapporteren erover in Science (14 april).

De literprijs van dieselolie ligt inmiddels boven de euro. Synthese van minder bruikbare raffinage-fracties is dan ook zeer welkom. DIESEL PRIJS De prijs van dieselolie is tot een record hoogte van meer dan een euro gestegen. Marktleider Shell verhoogde de prijs vandaag met een cent tot e.1,009. De prijs van benzine is niet verhoogd. Dijkstra bv

De aardolie is zo duur geworden dat het aantrekkelijk wordt ook de minder bruikbare fracties uit de raffinaderijen om te zetten in benzine of diesel. Bovendien moet zoetjesaan worden uitgekeken naar de mogelijkheid op economische wijze schone diesel of benzine te produceren uit steenkool, bruinkool en teerzand, want daarvan bestaan enorme voorraden. Het kàn, want Duitsland produceerde al in de tweede wereldoorlog synthetische brandstof uit steenkool in het zogenoemde Fischer-Tropsch procédé. Aan de basis ervan staat de bereiding uit steenkool van 'synthesegas', een mengsel van koolmonoxide (CO) en waterstof (H2) en de productie van lineaire koolwaterstoffen (alkanen) uit een reactie tussen CO en H2. Zuid-Afrika (Sasol) is ermee doorgegaan, Shell doet het in Maleisië met aardgas als grondstof.

Het probleem is dat niet vanzelf het mengsel aan alkanen ontstaat dat voor diesel kan doorgaan. Diesel, aantrekkelijk omdat het in de motor zo'n hoog rendement heeft, bestaat uit alkanen met ketenlengtes tussen ruwweg 9 en 20 koolstofatomen. Het Fischer-Tropsch procédé levert ook veel kortere ketens op, en ook in raffinaderijen ontstaan restfracties met te korte alkanen.

Alan S. Goldman c.s. heeft gecompliceerde katalysatoren gevonden die in combinatie (als 'tandem') in staat blijken alkanen met elkaar te laten reageren tot nieuwe alkanen met andere ketenlengtes (zoals: C6 + C10 -> C14 + C2). Sinds 1964 is de aanduiding voor dit soort stuivertjewisselen 'metathese'. Vorig jaar kregen Chauvin, Grubbs en Schrock de Nobelprijs voor het onderzoek naar de werking van de erbij betrokken katalysatoren.

De mogelijkheid om katalysatoren 'als combo' te laten werken werd bij toeval ontdekt. In een zeker stadium had Goldman c.s. een katalysator op basis van iridium gevonden die waterstof onttrok aan de twee laatste koolstofatomen van een alkaan-keten (een dehydrogenatie). Daartussen ontstaat dan een zogenoemde dubbele binding en de nieuwe stof heet in deze toestand een alkeen, een alkeen met eindstandige dubbele binding. Alkenen zijn veel reactiever en de hoop was langs deze weg ketenlengtes te veranderen. Maar ophoping van alkenen remde de gebruikte katalysator. Het besluit viel de alkenen continu af te voeren langs de weg van alkeen-metathese waarvoor de tweede katalysator nodig was. Men koos een kant-en-klare Schrock-katalysator (met molybdeen). De metathese kwam tot stand en de verkregen nieuwe alkenen werden door de eerste katalysator weer omgezet in alkanen. Allemaal in één oplossing naast elkaar. Uitgaande van hexaan (een C6-keten) werden bij een bescheiden temperatuur van 125 °C alkanen gevonden met ketenlengtes tussen C2 en C15. De ongewenste cyclische verbindingen (aromaten) kwamen niet voor. Helaas is de gevonden tandem-katalyse nogal traag en blijkt de Schrock-katalysator tamelijk kwetsbaar. Maar in vervolgonderzoek is al een katalysator-combinatie gevonden waarbij in hoofdzaak C10-alkanen worden opgehoopt. Dat is ultraschone diesel, zegt Science. Karel Knip