La fabricación de plásticos es un proceso intensivo en energía. Ahora, la investigación realizada en parte en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST ha revelado una forma de reducir la demanda de energía en un paso clave de la fabricación de plásticos mediante el uso de una clase de materialesque puede filtrar impurezas de manera más eficiente que el proceso de fabricación convencional.
Los hallazgos, publicados en la revista ciencia , demuestre que los materiales llamados estructuras metalo-orgánicas MOF pueden eliminar eficazmente el acetileno contaminante del etileno, el material del que está hecho gran parte del plástico del mundo. La investigación sugiere que filtrar el acetileno usando MOF produciría etileno a niveles altospureza que exige la industria mientras se evita la necesidad actual de convertir acetileno en etileno mediante un costoso proceso catalítico.
El nombre químico del plástico que se ve todos los días, desde botellas de agua y bolsas de supermercado hasta electrodomésticos es polietileno, un material flexible fabricado al unir largas cadenas de una molécula más simple llamada etileno. La demanda mundial de plástico produce etileno.el compuesto orgánico más producido en el mundo, con más de 100 millones de toneladas fabricadas cada año, en gran parte mediante la refinación de petróleo crudo.
El etileno recién fabricado no es lo suficientemente puro como para convertirse en plástico porque el proceso de refinamiento también crea una cantidad sustancial de acetileno, que puede arruinar los catalizadores que permiten que las moléculas de etileno se unan. La solución industrial convencional es convertir este indeseable acetileno en etilenotambién, pero este paso requiere el uso de paladio, un metal costoso y raro, como catalizador y consume una cantidad significativa de energía.
El equipo de investigación, que incluye científicos del Centro NIST para la Investigación de Neutrones NCNR y cinco universidades de todo el mundo, descubrió que una familia de materiales MOF llamada SIFSIX, descubierta en la década de 1990, podría proporcionar una mejor alternativa para eliminar elacetileno. Los MOF son cristales porosos que bajo el microscopio se parecen un poco a un edificio en construcción: muchas vigas con espacio intermedio. El grupo SIFSIX recibe su nombre de algunas de sus vigas, que están formadas por silicio Si y seisátomos de flúor F6.
El equipo descubrió que cuando pasaban etileno a través de los MOF, el flúor atraía y capturaba la mayor parte del contaminante de acetileno, dejando que el etileno ahora purificado pasara sin obstáculos. Variar el tamaño de los poros al cambiar la longitud de las vigas permitióMOF para filtrar acetileno que contiene etileno en concentraciones de 1 a 50 por ciento, que son típicas en la industria.
Los MOF SIFSIX establecen récords entre los materiales adsorbentes tanto para la selectividad la capacidad de atraer el acetileno solo mientras permite que pase el etileno como la capacidad de adsorción. Según el equipo de investigación, los resultados muestran que el grupo SIFSIX ofrece una alternativa viable apráctica industrial estándar.
"Redujeron la cantidad de acetileno en etileno a menos de 2 partes por millón ppm, que es inferior a las 5 ppm que requiere la fabricación de polietileno", dijo el científico de materiales NIST Wei Zhou. "Los MOF SIFSIX son fáciles de producir, seguro de usar y puede reutilizarse una y otra vez. También tienen la ventaja de ser estables, lo que no es cierto para todos los MOF ".
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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