El acoplamiento oxidativo de metano ( OCM ) es una reacción química descubierta en la década de 1980 para la conversión directa de gas natural , que consiste principalmente en metano , en productos químicos de valor agregado. El proceso OCM no se ha practicado comercialmente.
El principal producto deseado de OCM es el etileno , el producto químico básico más grande del mundo y el componente fundamental de la industria química. Si bien la conversión de metano en etileno ofrecería enormes beneficios económicos, es un gran desafío científico. Treinta años de investigación no lograron producir un catalizador OCM comercial, lo que impidió que este proceso tuviera aplicaciones comerciales.
Los derivados del etileno se encuentran en envases de alimentos, anteojos, automóviles, dispositivos médicos, lubricantes, refrigerantes de motor y pantallas de cristal líquido. La producción de etileno mediante craqueo a vapor consume grandes cantidades de energía y utiliza fracciones de petróleo y gas natural como nafta y etano .
La reacción es exotérmica (∆H = -280 kJ / mol) y ocurre a altas temperaturas (750–950 ˚C). [3] En la reacción, el metano ( CH
4) se activa heterogéneamente en la superficie del catalizador, formando radicales libres de metilo , que luego se acoplan en la fase gaseosa para formar etano ( C
2H
6). El etano posteriormente se somete a deshidrogenación a la forma de etileno ( C
2H
4). El rendimiento de la C deseada
2Los productos se reducen mediante reacciones no selectivas de los radicales metilo con la superficie y el oxígeno en la fase gaseosa, que producen (indeseables) monóxido de carbono y dióxido de carbono.
La conversión directa de metano en otros productos útiles es uno de los temas más desafiantes para estudiar en catálisis heterogénea . [4] La activación del metano es difícil debido a su estabilidad termodinámica con una configuración electrónica similar a un gas noble . La disposición tetraédrica de enlaces C – H fuertes (435 kJ / mol) no ofrece grupos funcionales , momentos magnéticos o distribuciones polares para sufrir un ataque químico. Esto hace que el metano sea menos reactivo que casi todos sus productos de conversión, lo que limita la utilización eficiente del gas natural, el recurso petroquímico más abundante del mundo.
La promesa económica de OCM ha atraído un interés industrial significativo. En las décadas de 1980 y 1990, los investigadores académicos y las empresas petroquímicas realizaron múltiples esfuerzos de investigación. Se han probado cientos de catalizadores y se han estudiado exhaustivamente varios candidatos prometedores. Los investigadores no pudieron lograr la quimioselectividad requerida para la operación económica. En lugar de producir etileno, la mayor parte del metano se oxidó de forma no selectiva a dióxido de carbono .