甲烷在自然界的分布很廣，甲烷是最簡單的有機物，是天然氣，沼氣，坑氣等的主要成分，俗稱瓦斯。也是含碳量最小（含氫量最大）的烴，也是天然氣、沼氣、油田氣及煤礦坑道氣的主要成分。它可用來作為燃料及制造氫氣、炭黑、一氧化碳、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質(zhì)的原料。

南加州大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開啟了一種新的更有效的途徑來轉(zhuǎn)化甲烷——一種對氣候變化產(chǎn)生影響的有效氣體——直接轉(zhuǎn)化為制造塑料、農(nóng)藥和藥品的基本化學(xué)物質(zhì)。

12月4日發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會期刊》上的一項研究中，USC Loker Carbon research Institute的化學(xué)家們表示，他們找到了一種方法，可以幫助利用這種豐富而危險的溫室氣體，這種氣體通常會被燃燒或燃燒后產(chǎn)生能量。

在常見的溫室氣體中，二氧化碳常常被認為是地球上熱量捕獲的罪魁禍首，它導(dǎo)致了氣候變化。然而，它并不是最有力的。

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會的資料，在20年的時間里，甲烷吸收熱量并使地球變暖86倍。

更多的燃料，更少的排放，減少能源使用

首席作者Patrice T. D. Batamack、美國大學(xué)洛克爾碳氫化合物研究所的高級作者G. K. Surya Prakash和Thomas Mathew使用一種名為H-SAPO-34的催化劑，該催化劑由一種稱為沸石的納米孔晶體衍生而來。

這種直接將甲烷轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯或烯烴的簡單方法，將取代傳統(tǒng)上困難、昂貴以及低效的向大氣中排放溫室氣體的過程。乙烯和丙烯主要來自石油和頁巖液體裂解，消耗了大量的能源。

1985年，當南加州大學(xué)第一位諾貝爾獎得主George Olah把甲烷轉(zhuǎn)化成烯烴時，這個過程需要三個步驟。從那以后，研究人員將其簡化為兩個步驟，但Loker團隊是第一個實現(xiàn)基于沸石的單一催化劑轉(zhuǎn)化的。

“接觸時間是有效和簡單的催化劑從甲烷中產(chǎn)生可用燃料的關(guān)鍵。在房地產(chǎn)方面，他們說，位置、位置、位置。在化學(xué)中，一切都關(guān)于條件、條件、條件。”Prakash說。

自2007年以來，全球甲烷排放量大幅上升，美國的產(chǎn)量尤其糟糕。根據(jù)哈佛大學(xué)最近的一項研究，在本世紀，由人類引起的大氣甲烷排放量的全球增長中，有60%是由美國承擔(dān)的。

世界銀行的數(shù)據(jù)顯示，印度和中國等國家的牲畜和稻田供應(yīng)增加，是導(dǎo)致全球甲烷總產(chǎn)量上升的原因之一。

“如果碳是問題所在，那么碳必須是解決問題的辦法。”

雖然甲烷是我們最受歡迎的溫室氣體，即使是在幾年前在美國歷史上最大規(guī)模的甲烷泄露事件發(fā)生之后，也沒有跡象表明甲烷的大量生產(chǎn)會在近期內(nèi)減緩。

頁巖氣開采和其他資源開采技術(shù)正在增加天然氣儲量。Loker科學(xué)家認為，甲烷可能很快會成為所有石化產(chǎn)品生產(chǎn)原料中最受歡迎的。

大約30年前，Prakash和他的導(dǎo)師Olah首先開始完善“甲醇經(jīng)濟”的概念。甲醇經(jīng)濟是一系列基于甲醇的解決方案，緩解了加速氣候變化的溫室氣體的生產(chǎn)周期。

雖然甲烷在結(jié)構(gòu)和名稱上同甲醇相似，但它不能直接與甲醇互換，盡管大部分甲醇是由甲烷合成的。甲烷是一種天然生成的氣體，是最簡單的含烴單碳化合物。

通過進一步減少有效地將甲烷轉(zhuǎn)化為烯烴所必需的步驟，Loker的科學(xué)家們可能已經(jīng)使我們離實現(xiàn)“甲醇經(jīng)濟”中提出的最初步驟更近了一步。

“如果碳是問題所在，那么碳就是解決問題的辦法。”“世界上有大量的甲烷可以使用，把它變成我們真正能使用的產(chǎn)品變得越來越容易，也更安全。””Prakash說。

這項研究是在南加州大學(xué)洛克油氣研究所和美國能源部的支持下進行的。