En las industrias química y petroquímica, la separación de moléculas de manera eficiente en energía es uno de los desafíos más importantes. En general, los procesos de separación representan alrededor del 40% de la energía consumida en la industria petroquímica, y reducir esto puede ayudarabordar las emisiones antropogénicas de carbono.
Uno de los productos más importantes en la industria petroquímica es el propileno, que se usa ampliamente en fibras, espumas, plásticos, etc. La purificación del propileno casi siempre requiere separarlo del propano. Actualmente esto se hace por destilación criogénica, donde los dos gases estánlicuado al enfriarse a temperaturas bajo cero. Esto le da al proceso de separación de propileno-propano una huella energética muy grande.
Una solución es utilizar "estructuras organometálicas" MOF. Estos son polímeros cristalinos porosos hechos de nodos metálicos que están unidos entre sí por ligandos orgánicos. Los poros en su estructura molecular permiten a los MOF capturar moléculas de manera tan eficiente queahora son los principales candidatos en la investigación de captura de carbono.
En términos de separación de moléculas, las membranas basadas en MOF se encuentran entre las de mejor desempeño y pueden llevar a cabo la separación de propileno-propano a temperatura ambiente. Un MOF llamado ZIF-8 marcos de imidazolio zeolítico-8, permite que el propileno se difunda a través desus poros son 125 veces más eficientes que el propano a 30 ° C, ofreciendo una alta selectividad sin la necesidad de temperaturas bajo cero.
"El principal desafío con este enfoque es sintetizar películas MOF ultrafinas de alta calidad sobre sustratos porosos comerciales sin modificaciones complicadas del sustrato", dice el profesor Kumar Varoon Agrawal de EPFL. "Estas películas de alta calidad tienen menos defectos y son necesariaspara obtener la selectividad de separación más alta posible ". Su laboratorio en EPFL Sion ha desarrollado un enfoque de cristalización MOF directo llamado" ensamblaje de núcleos electroforéticos para la cristalización de películas delgadas altamente entrecruzadas "ENACT.
El método ENACT permite una regulación simple de la nucleación heterogénea en sustratos porosos y no porosos no modificados como se obtienen. Esto a su vez facilita la síntesis de películas MOF policristalinas ultrafinas y altamente entrecruzadas.
El laboratorio usó el método ENACT para sintetizar membranas MOF de 500 nm de espesor. Cuando las probaron, las membranas produjeron uno de los mejores rendimientos de separación en la separación de propileno / propano registrada hasta la fecha. La película ultradelgada produjo una gran permeación de propileno flujonormalizado con diferencia de presión, lo que ayudará a reducir el área de membrana necesaria para aplicaciones industriales.
El grupo concluye que el método ENACT versátil y directo se puede extender a una amplia gama de cristales nanoporosos.
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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