Methanol is de eenvoudigste alcohol, het bestaat uit een methyl groep met daaraan een hydroxyl groep (CH3OH). Het is een chemische bouwsteen voor honderden alledaagse producten, waaronder kunststoffen, verf, auto-onderdelen en bouwmaterialen. Er wordt dan ook meer dan 20 miljoen ton geproduceerd per jaar om aan de vraag te kunnen voldoen. Methanol wordt daarnaast ook gebruikt als schone brandstof voor verbrandingsmotoren. In het laboratorium wordt Methanol vooral gebruikt als mobiele fase bij HPLC en LC-MS.
Geschiedenis
Het vroegst bekende gebruik van methanol gaat terug tot de oude Egyptenaren. Zij gebruikten bij hun balsemproces een mengsel van stoffen die ze verkregen uit de pyrolyse van hout. In dit mengsel was methanol een belangrijk bestanddeel. De eerst geïsoleerde zuivere methanol werd echter pas veel later geproduceerd. In 1661 slaagde Robert Boyle erin, toen hij het produceerde via de destillatie van Buxus. Dit destillaat stond later bekend als "pyroxylic spirit". In 1834 bepaalden de Franse chemici Jean-Baptiste Dumas en Eugene Peligot de elementaire samenstelling ervan. Ze introduceerden ook het woord "methylène" in de organische chemie. Dit woord is samengesteld uit het Griekse methy wat “alcoholische vloeistof" betekent, en hȳlē = wat zoiets betekent als "bos of hout". De term "methyl" werd rond 1840 afgeleid door terugvorming uit "methyleen", en werd vervolgens toegepast om "methylalcohol" te beschrijven. Dit werd in 1892 door de Internationale Conferentie over Chemische Nomenclatuur afgekort tot Methanol.
Een synthetische wijze om methanol te produceren werd het eerst ontdekt door de Franse chemicus Paul Sabatier , hij presenteerde dit in 1905. Dit proces suggereerde dat koolstofdioxide en waterstof zouden kunnen reageren om methanol te produceren. De Duitse chemici Alwin Mittasch en Mathias Pier, ontvingen een patent voor het ontwikkelen van een installatie om synthesegas (een mengsel van koolmonoxide, kooldioxide en waterstof) om te zetten in methanol. Zij werkten voor de Badische-Anilin & Soda-Fabrik, het bedrijf wat we nu kennen als BASF. Het BASF-proces werd voor het eerst toegepast in Leuna, Duitsland in 1923. De condities in de installatie bestonden uit een temperatuur van ca 350 °C en een druk van ca. 300 bar. Onder invloed van een zink / chroomoxidekatalysator werd de CO2 en waterstof omgezet in methanol. Tegenwoordig wordt er gebruik gemaakt van een veel efficiënter proces bij lage druk.
Productie
Gisting
De meeste mensen kennen methanol als giftig bijproduct van alcoholische gisting.
Bij alcoholische gisting van mengsels waarin zich naast zeswaardige suikers (maltose en glucose), ook vijfwaardige suikers (arabinose), bevinden kan methanol als bijproduct ontstaan. Sommige giststammen zijn ook in staat om hemicellulose af te breken tot xylose waaruit ook methanol kan ontstaan. De meeste ongelukken met methanol gebeuren echter door het consumeren van soorten alcohol die ongeschikt zijn gemaakt voor consumptie (gedenatureerd), vaak omdat de mythe leeft dat men de methanol eruit kan filteren of door eenvoudige destillatie kan verwijderen. Filteren is niet mogelijk en voor zuivering door destillatie is een gefractioneerde destillatie met een groot scheidend vermogen nodig, omdat de kookpunten van ethanol en methanol vrij dicht bij elkaar liggen.
Chemische synthese
Methanol is behalve door gisting ook te synthetiseren uit chemische grondstoffen, steenkool of biomassa. Veruit de meeste methanol wordt gemaakt uit aardgas. De methaan wordt met stoom over een nikkel-katalysator geleid, waarbij stoom in overmaat aanwezig is. Dit wordt ook wel kraken genoemd en gebeurt bij een temperatuur tussen de 800 en 900°C. CH4 + H2O -> CO + 3 H2
Een deel van het gevormde koolstofmonoxide reageert verder met de stoom:
CO + H2O -> CO2 + H2
Deze reacties zijn endotherm en kosten veel dus veel energie. Dit mengsel wordt vervolgens over een koper-katalysator geleid bij 100 bar. De hoge druk schuift het evenwicht van de reacties naar rechts (Le Chatelier principe). Hierdoor reageren koolstofmonoxide en waterstofgas met elkaar tot methanol: CO + 2 H2 -> CH3OH
Een alternatieve reactie is deze tussen koolstofdioxide en waterstofgas: CO2 + 3 H2 -> CH3OH + H2O
Deze reacties zijn hoofdzakelijk exotherm. De ontstane ruwe methanol wordt via destillatie gezuiverd, waarbij de nevenproducten water, alkanen en ethanol verwijderd worden.
Toepassingen
Methanol is een uitgangspunt voor de synthese van honderden chemicaliën die vervolgens weer gebruikt worden voor de productie van heel veel zaken die onderdeel zijn van ons dagelijks leven. De grootste toepassing is de reactie van methanol met zuurstof wat formaldehyde oplevert, dat verder wordt bewerkt tot harsen. Voorbeelden van alledaagse producten die via deze route tot stand komen zijn lijmen, verf, MDF platen en multiplex. Met koolstofmonoxide vormt methanol azijnzuur, dat voornamelijk wordt gebruikt voor de productie van polyestervezels en PET-kunststoffen. Deze vinden we dan weer terug in flessen voor frisdrank en fleece stof. Productie van methyl methacrylate (MMA) komen we tegen als lichte plastics in de auto en in LCD schermen. Daarnaast wordt er nog Siliconen van gemaakt, voor afdichtingsmateriaal, smeermiddelen, medische apparatuur en isolatie.
MTO (methanol-to-olefines) is een chemisch proces om ethyleen en propyleen te produceren uit methanol. Dit zijn belangrijke grondstoffen voor plastics. Het proces maakt gebruik van de dehydratie tot dimethylether. Het mengsel van methanol en dimethylether wordt dan op hoge temperatuur over een kristallijne aluminiumsilicaat-zeoliet katalysator geleid. Polyethyleen en polypropyleen vind men in heel veel huishoudelijke voorwerpen.
Methanol als brandstof
De Europese richtlijn brandstofkwaliteit staat brandstofproducenten toe om tot 3% methanol, te mengen met benzine die in Europa wordt verkocht. Naast het bijmengen kan methanol ook gebruikt worden om benzine te maken. MTG (methanol-to-gasoline) is een proces om hogere koolwaterstoffen die als brandstof gebruikt kan worden, uit methanol verkrijgen. Dit proces is gelijkaardig aan het MTO-proces, maar de lichte olefines worden verder omgezet in hogere koolwaterstoffen (alkanen, alkenen en naftenen).
Methanol is een alternatieve brandstof voor schepen die de scheepvaart helpt te voldoen aan steeds strengere emissievoorschriften. Het vermindert de uitstoot van zwaveloxiden (SOx), stikstofoxiden (NOx) en fijnstof aanzienlijk. Methanol kan met een hoog rendement worden gebruikt in scheepsdieselmotoren, het starten van motoren dient wel op andere brandstof te gebeuren.
Energiedrager
Methanol is een veelbelovende energiedrager omdat het als vloeistof gemakkelijker op te slaan is dan waterstof en aardgas. In het kader van de toenemende schaarste aan fossiele brandstoffen is methanol een van de stoffen die zou kunnen worden gebruikt om energie chemisch op te slaan en te transporteren. Het zou zowel in verbrandingsmotoren als direct in elektrische brandstofcellen kunnen worden gebruikt. Direct-methanol brandstofcellen zijn uniek in hun werking bij lage temperatuur en atmosferische druk, deze eigenschappen maken een klein ontwerp mogelijk. Methanol is gemakkelijk en veilig op te slaan en te hanteren. Dit biedt kansen voor brandstofcel aangedreven consumentenelektronica. Toshiba heeft in 2005 een brandstofcel ontwikkeld die klein genoeg is voor in een mobiele telefoon, en die eenvoudig met methanol kan worden bijgevuld. Methanol kan ook gebruikt worden om waterstof voor waterstofbrandstofcellen te produceren (bijvoorbeeld in auto's). De zo geproduceerde waterstof zou goedkoper zijn dan wanneer pure waterstof meegenomen wordt in speciale tanks en het kan langer opgeslagen worden zonder verliezen.
Denatureren
Methanol werd vroeger ook gebruikt als denatureringsmiddel voor ethanol. Denatureren is het ongeschikt maken voor consumptie door er toevoegingen aan te doen. Omdat methanol giftig is en de nodige risico’s met zich meebrengt wordt tegenwoordig gebruik gemaakt van Eurodenaturant, dit bestaat uit Isopropylalcohol (IPA), Methylethylketon (MEK) of Denatoniumbenzoaat (Bitrex).
Veiligheid
Methanol is giftig bij inname, kan leiden tot blindheid en eventueel de dood. De dodelijke dosis is ongeveer 25 gram. Bij ondeskundige bereiding van alcohol ontstaat weleens methanol als bijproduct, waardoor een zeer gevaarlijke drank ontstaat. De vergiftigingsverschijnselen van methanol lijken enigszins op dronkenschap door ethanol en zijn zelfs over het algemeen lichter dan die bij een soortgelijke hoeveelheid ethanol. Na ongeveer 30 uur zal de ophoping van mierenzuur (hoofdzakelijk in de vorm van formiaat ionen) ten gevolge van de oxidatie van de methanol in het lichaam leiden tot een giftige bloedspiegel. Men kan plotseling het gezichtsvermogen geheel of gedeeltelijk verliezen en sterft bij een voldoende hoge dosis aan ademstilstand. In februari 2019 overleden meer dan 130 mensen na het drinken van een drank met alcohol en methanol in Assam, India.
Verdere voordelen van methanol zijn de gemakkelijke biologische afbreekbaarheid in aërobe en anaërobe milieus. De halfwaardetijd van methanol in grondwater is slechts één tot zeven dagen, terwijl veel gangbare benzinecomponenten een halfwaardetijd hebben van honderden dagen. Aangezien methanol mengbaar is met water en biologisch afbreekbaar is, is het onwaarschijnlijk dat het zich ophoopt in grondwater, oppervlaktewater, lucht of bodem.
Bij Boom B.V. beschikken we over alle kwaliteiten methanol, voor elke toepassing. Kijk ook eens naar ons eigen boom label, goedkoop en kwalitatief goed!
Lees meer
