Dalle bottiglie di soda agli indumenti in poliestere, l'etilene fa parte di molti prodotti che usiamo ogni giorno. In parte per soddisfare la domanda, la Shell Oil Company sta costruendo un impianto di cracking di etano nella contea di Beaver, Papà., specificamente per produrre molecole di etilene dall'abbondante etano presente nel gas naturale. Però, la reazione chimica utilizzata per convertire l'etano in prezioso etilene è incompleta, quindi tali piante producono una miscela impura di etilene ed etano. La separazione dell'etilene puro dall'etano è un processo difficile e costoso, ma uno che una nuova ricerca della Swanson School of Engineering dell'Università di Pittsburgh è pronta a semplificare.
La tecnica indagata in due nuovi articoli, pubblicato in Giornale dell'Associazione Chimica Americana e Organometallici , eviterebbe la liquefazione e la distillazione progettando un materiale che leghi solo le molecole di etilene, separandoli così dall'etano.
L'etilene è un'olefina, una molecola con un legame insaturo (come i grassi insaturi). Gli attuali metodi per separare l'etilene dall'etano comportano il raffreddamento della miscela a temperature molto basse, liquefandolo, e alimentandolo in una grande colonna di distillazione, che è un processo ad alta intensità energetica e costoso. Sviluppato da un team guidato dai professori Karl Johnson, dottorato di ricerca, e Götz Veser, dottorato di ricerca, da Ingegneria Chimica e Petrolifera, e il professor Nathaniel Rosi, dottorato di ricerca, del Dipartimento di Chimica, questo nuovo processo potrebbe potenzialmente risparmiare una grande quantità di energia, riducendo contemporaneamente le emissioni di carbonio e i costi.
Il cuore di questo nuovo metodo di separazione sono gli atomi di rame isolati a cui le olefine come l'etilene possono legarsi fortemente. Poiché gli atomi di rame vogliono naturalmente aggregarsi, che distrugge la loro capacità di legarsi alle olefine, i ricercatori di Pittsburgh hanno utilizzato strutture metallo-organiche (MOF) per isolare efficacemente singoli atomi di rame nella posizione giusta per produrre etilene di alta qualità puro almeno al 99,999 percento.
"L'unicità di questo materiale è che gli atomi di rame isolati si trovano nel giusto stato di ossidazione e nella giusta geometria all'interno della struttura metallica organica per fornire una selettività molto elevata, superiore ad altri metodi di adsorbimento, e può essere facilmente scalata, "dice Johnson, il W.K. Whiteford Professor nel Dipartimento di Ingegneria Chimica e Petrolifera e Direttore Associato del Center for Research Computing. "I MOF sono un'alternativa pratica a un processo inefficiente e costoso."
"Progettazione di siti metallici aperti in strutture metallo-organiche per separazioni di paraffina/olefina, " è stato pubblicato nel Journal of theAmerican Chemical Society ed è stato co-autore di Mona H. Mohamed, dottorato di ricerca, Austin Gamble Jarvi, Sunil Saxena, dottorato di ricerca, e Natanaele Rosi, dottorato di ricerca, dal dipartimento di chimica di Pitt; e Yahui Yang, Lin Li, dottorato di ricerca, Sen Zhang, Johnathan Ruffley, Götz Veser, dottorato di ricerca, Carlo Johnson, dottorato di ricerca, dal Dipartimento di Ingegneria Chimica e Petrolifera. Rosi ha un incarico secondario in Ingegneria Chimica e Petrolifera.
"Approfondimenti fondamentali sulla reattività e sull'utilizzo di siti metallici aperti in Cu(I)-MFU-4/, " è stato pubblicato su Organometallics ed è stato co-autore di Lin Li, dottorato di ricerca, Yahui Yang, Mona H. Mohamed, dottorato di ricerca, Sen Zhang, Götz Veser, dottorato di ricerca, Natanaele Rosi, dottorato di ricerca, e Karl Johnson, dottorato di ricerca.
