Através de reações catalíticas o gás natural pode ser convertido em produtos mais valiosos. Muitas maneiras foram sugeridas para a conversão do metano. As rotas clássicas, utilizando, principalmente, catalisadores de níquel, consistem na transformação do metano em gás de síntese (uma mistura de CO e H2), para posterior produção de hidrocarbonetos líquidos via reação de Fischer-Tropsch com catalisadores de cobalto. São elas: reforma à vapor, reforma com CO2, oxidação parcial e reforma autotérmica. Uma nova rota, o acoplamento oxidativo, que consiste em transformar o metano em hidrocarbonetos líquidos em uma única etapa, com catalisadores de metais de transição do grupo VIII, também tem sido estudada. Mais recentemente, o acoplamento não oxidativo, em dois estágios, utilizando catalisadores de Co, Ni, e Pd passou a ser uma rota promissora. No primeiro estágio, ocorre a decomposição do metano formando hidrogênio e depósitos carboníferos na superfície do catalisador. Portanto, neste contexto, é uma rota interessante para geração de hidrogênio. No segundo estágio, realiza-se a hidrogenação do carbono depositado, podendo formar hidrocarbonetos de pesos moleculares mais elevados. No entanto, diversos fatores, ainda não entendidos, afetam as reações envolvidas. De qualquer forma, esta última rota tem vantagens quando comparada a oxidação parcial ou acoplamento oxidativo do metano, pois as temperaturas das reações são menores e os produtos da oxidação indesejada do metano são evitados, uma vez que o oxigênio não está presente no sistema reacional. Vários estudos têm sido realizados observando a formação dos filamentos de carbono em catalisadores de Ni, Co e Fe, no desproporcionamento do CO, na reforma a vapor e na decomposição de hidrocarbonetos. Especificamente, para a decomposição do metano em catalisadores de cobalto, os estudos revelam uma alta atividade no estágio 1 e uma alta seletividade para hidrocarbonetos de pesos moleculares mais elevados durante o estágio 2, de hidrogenação em baixas temperaturas. Estes estudos demonstraram também que apesar da menor acumulação de carbono no estágio 1, os catalisadores de cobalto produzem outros tipos de filamentos de carbono, quando comparados com os catalisadores de níquel, formando uma morfologia do tipo núcleo ôco. Assim, optando-se pelos catalisadores de cobalto, pode-se produzir uma grande quantidade de H2 e acumulação de carbono, produzidos pela decomposição do metano, no primeiro estágio, com várias morfologias e conseqüentes propriedades tecnológicas do carbono.
