A metánt mint a földgáz legfontosabb összetevőjét vizsgálja az ELTE Természettudományi Kar kutatócsoportja.

Magyarországon a háztartások nagy része földgázt használ fűtésre. Ez az egyik legkörnyezetkímélőbb megoldás otthonaink melegének biztosítására. A metán-levegő elegyek gyulladásával kapcsolatos vizsgálatok legújabb eredménye hozzájárul a fűtés és az áramtermelés hatékonyságának növeléséhez. Illetve a környezeti terhelés csökkentéséhez. Emellett a kutatás az ipari biztonságtechnikában, a vegyiparban és az energetikában is további fejlesztésekhez vezethet. De a földgáznak fontos szerepe van az áramtermelésben, a környezetbarát áramtermelés esetén is. A nap- és szélenergián alapuló energiatermelés ugyanis nem egyenletes, hiszen nagy ingadozások jellemzik. Az így megtermelt áram kiegyenlítésének egyik hatékony módszere a földgáztüzelésen alapuló gázturbinák és gázmotorok használata, amelyek gyorsan tudják pótolni a kieső árammennyiséget.

A földgáz jelentős része – területenként eltérő mértékben, de hazánkban közel kilencvenhét százalékban – metán. Hogy ezt a színtelen, szagtalan, de gyúlékony anyagot egyre hatékonyabban lehessen használni a környezetbarát áramtermelés során, fontos a metán-levegő elegyek robbanásának, a láng terjedésének vizsgálata a gázmotorokban, valamint a káros anyagok keletkezésének leírása a földgáz égése során.

Az ELTE Reakciókinetikai Laboratóriuma és az Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék munkatársai – Valkó Éva, Papp Máté, Zhang Peng és Turányi Tamás – a metán-levegő elegyek gyulladását vizsgálták részletes reakciókinetikai modell alapján. A gyulladási idő érzékenységi vektorát számították ki úgy, hogy széles tartományban változtatták a kezdeti (T) hőmérsékletet, a (p) nyomást és a (ϕ) metán-levegő arányt. A kapott több mint 14 ezer érzékenységi vektor klaszteranalízise megmutatta, hogy a (T, p, ϕ) térben öt tartomány jelölhető ki, és mindegyik tartományban más kémiai reakciók sorozata vezet a metán gyulladásához.

A gázmotorok működése során földgáz-levegő elegyet nyomnak össze, és így gyorsan elérnek egy adott hőmérsékletet és nyomást. Kritikus, hogy ez a nagy nyomású, forró gázelegy mennyi idő alatt robban fel. Ha megbízható, részletes reakciómechanizmuson alapuló modell áll rendelkezésre, akkor az arra épülő számítógépes modellel eldönthető, hogy bekövetkezik-e robbanás vagy sem – mondja Turányi Tamás egyetemi tanár, a kutatás vezetője.

A kifejlesztett kémiai modellekre mérnöki tervező programok épülhetnek, amelyek a gázmotorok működését még hatékonyabbá teszik.

Turányi Tamás kutatócsoportja évek óta vizsgál úgynevezett e-üzemanyagokat is. Ezekkel feloldható a megújuló energiatermelés említett korlátja és a megtermelt árammennyiség erős ingadozása. Az e-üzemanyagokban a feleslegben megtermelt áram energiatartalmát lehet raktározni, majd onnan előhívva, újra árammá átalakítani. Az egyik ilyen anyag az ammónia, amelynek előnye, hogy előállítása kiforrott technológián alapul, könnyű szállítani és tárolni is.