Credito:Stato NC
Un team internazionale di ricercatori ha scoperto che può aumentare significativamente la capacità di un polimero esistente di rimuovere selettivamente l'anidride carbonica (CO 2 ) dalle miscele di gas immergendo prima il materiale in acqua liquida.
"Normalmente, migliorare la permeabilità di un gas attraverso un materiale compromette la selettività del materiale, "dice Rich Spontak, co-autore corrispondente di un articolo sul lavoro e Distinguished Professor of Chemical and Biomolecular Engineering e Professor of Materials Science and Engineering presso la North Carolina State University. "Per spiegarlo usando CO 2 come esempio, più facilmente i gas possono passare attraverso un materiale, meno il materiale è solitamente in grado di rimuovere la CO 2 da una miscela di gas. Lascia passare la CO 2 , ma lascia passare anche altri gas. C'è un vero compromesso quando i tecnopolimeri vengono utilizzati come membrane per la separazione dei gas.
"La cosa notevole della nostra scoperta è che siamo stati in grado di migliorare drasticamente la CO . del polimero 2 permeabilità migliorando anche leggermente la sua CO 2 selettività. E il processo che ha portato a questo sostanziale miglioramento era legato alla trasformazione della microstruttura della membrana in modo economico e non tossico:abbiamo immerso il materiale in acqua".
Membrane polimeriche in grado di filtrare la CO 2 sono desiderabili per l'uso in una varietà di applicazioni, come la rimozione di CO 2 da gas naturale e sequestro di CO 2 al fine di limitare le emissioni degli impianti industriali.
Il polimero in questione è un elastomero termoplastico riciclabile, relativamente duro, e ha dimostrato di avere proprietà desiderabili per un'ampia gamma di tecnologie contemporanee. Per questo lavoro, i ricercatori hanno cercato di vedere come la morfologia del materiale - come le sequenze molecolari che compongono le molecole polimeriche sono disposte l'una rispetto all'altra - influenzi le sue prestazioni come CO 2 -membrana selettiva.
La permeabilità dei gas attraverso i polimeri viene spesso misurata in unità Barrer. Quando è asciutto, la permeabilità alla CO 2 attraverso il polimero esaminato nella carta è inferiore a 30 Barrer. Il lavoro precedente riportato dai membri del team aveva dimostrato che l'inclusione di vapore acqueo nel mangime potrebbe migliorare la CO 2 permeabilità, aumentandolo fino a 100-190 Barrer a livelli di umidità relativa superiori all'85%.
"Con questi nuovi risultati, abbiamo dimostrato di poter raggiungere una permeabilità di quasi 500 Barrer al 90% di umidità, "dice Liyuan Deng, Professore di ingegneria chimica presso l'Università norvegese della scienza e della tecnologia e co-autore del documento. "Allo stesso tempo, la selettività della CO 2 rispetto all'azoto (N 2 ) aumenta fino a ~60. Per confronto, le migliori membrane polimeriche commerciali utilizzabili per la CO 2 cattura possiedono una permeabilità fino a ~200 Barrer e una CO 2 /N 2 selettività fino a ~50. È molto importante che entrambi questi parametri di prestazione siano considerati contemporaneamente per ottenere membrane competitive.
"Questo lavoro dimostra il potenziale del polimero per l'uso nella separazione dei gas industriali e nelle tecnologie di cattura del carbonio, con benefici sia per l'efficienza produttiva che per gli sforzi per mitigare il cambiamento climatico globale. Fornisce anche un percorso facile e precedentemente inesplorato attraverso il quale trasformare la morfologia di una membrana polimerica e ottenere un enorme miglioramento delle proprietà di trasporto del gas".
La carta, "Membrane altamente permeabili alla CO2 derivate da un polimero multiblocco midblock-solfonato dopo immersione in acqua, " è pubblicato sulla rivista Materiali NPG Asia .
