Una svolta nella generazione di strutture metallo-organiche stabili all'acqua consente un'efficace rimozione dell'acqua dai gas.

La visione convenzionale secondo cui le strutture metallo-organiche (MOF) non possono essere stabili nell'acqua è stata capovolta dallo sviluppo di un MOF che può adsorbire l'acqua in modo selettivo ed efficace ai flussi di gas secchi.

"Il raggiungimento di una disidratazione efficiente dal punto di vista energetico da parte del nostro MOF è rivoluzionario, " ha detto il professor Mohamed Eddaoudi, Direttore delle membrane avanzate e dei materiali porosi (AMPM) presso la divisione KAUST di scienze fisiche e ingegneria.

gas, come il gas naturale, devono essere disidratati prima del trasporto e dell'uso per evitare problemi tra cui corrosione delle tubazioni e blocchi dovuti alla formazione di ghiaccio di metano. Gli agenti essiccanti convenzionali richiedono un ciclo di rigenerazione ad alta intensità energetica.

Il nuovo MOF fluorurato sviluppato dal team KAUST realizza il ciclo di essiccazione e rigenerazione a temperature relativamente basse e richiede circa la metà dell'input energetico delle procedure convenzionali. Questa drastica riduzione del consumo di energia mette in evidenza l'ovvio potenziale di potenziamento dell'innovazione per portare enormi risparmi in termini di efficienza nella produzione di gas e nell'industria dei trasporti.

I MOF sono materiali ibridi organico-inorganici che contengono ioni metallici o cluster tenuti in posizione da molecole organiche note come linker. La variazione dei componenti metallici e dei linker organici consente ai ricercatori di mettere a punto la struttura e le proprietà chimiche dei MOF. Uno degli obiettivi principali di questa messa a punto è creare MOF con cavità che si legano selettivamente a e trattengono molecole specifiche, come l'acqua che deve essere rimossa da un flusso di gas.

"Inizialmente, il nostro obiettivo era adattare i nostri MOF contenenti fluoro recentemente introdotti, includere una serie periodica di siti metallici aperti e centri di fluoro nel sistema dei pori contratti, per ottenere varie separazioni chiave, " ha affermato Eddaoudi. Questa esplorazione ha portato alla scoperta di un MOF stabile all'acqua, ora etichettato KAUST-8, con proprietà uniche di assorbimento dell'acqua e capacità di disidratazione riciclabili eccezionali. KAUST-8 rimuove l'anidride carbonica insieme all'acqua, che è un requisito comune nella lavorazione del gas industriale.

"Non ho dubbi che questa scoperta ispirerà gli scienziati del mondo accademico e dell'industria a esplorare i MOF per affrontare altre sfide, " ha affermato Eddaoudi. Il team KAUST vede ulteriori possibilità che potrebbero includere la rimozione dell'acqua dai liquidi, come inchiostri e solventi utilizzati nell'industria elettronica.