Un processo industriale che attualmente consuma grandi quantità di energia negli impianti petrolchimici di tutto il mondo potrebbe essere sostituito da un processo alternativo così efficiente da non richiedere riscaldamento o pressione elevata.

Niveen Khashab dell'Advanced Membranes and Porous Materials Center di KAUST ei suoi colleghi hanno sviluppato un nuovo modo per separare i derivati ​​del benzene chiamati xileni.

"Sono già in corso discussioni con l'industria per implementare la tecnologia, " dice Khashab.

Gli xileni sono disponibili in tre diverse forme, noti come isomeri, che differiscono tra loro solo per la posizione di un singolo atomo di carbonio. Gli xileni sono utilizzati in molte applicazioni su larga scala, anche nei polimeri, plastiche e fibre, e come additivi per carburante, ma molti usi si basano solo su uno dei tre isomeri. Poiché gli isomeri sono così simili, le loro proprietà fisiche, come il punto di ebollizione, sono molto vicini, il che rende la loro separazione energeticamente costosa.

"Ogni anno, il costo energetico globale della separazione di questi isomeri mediante distillazione è di circa 50 gigawatt, abbastanza per alimentare circa 40 milioni di case, "dice Gengwu Zhang, un postdoc nel team di Khashab e primo autore dello studio. "Volevamo sviluppare un metodo ad alta efficienza e basso consumo energetico per separare e purificare questi isomeri per l'industria petrolchimica".

Per separare gli isomeri di xilene, Khashab e il suo team hanno utilizzato molecole a forma di ciambella chiamate cucurbiturili. Il foro nel mezzo di queste molecole può ospitare molecole più piccole al suo interno. Il foro al centro della cucurbita[7]uril è della dimensione ideale per ospitare l'ortoisomero dello xilene, la squadra ha mostrato. Utilizzando un processo chiamato estrazione liquido-liquido, il team ha utilizzato la cucurbita[7]uril per separare l'ortoxilene dagli altri isomeri. "Potremmo separare l'orto-xilene con una specificità superiore al 92% dopo un ciclo di estrazione, " dice Zhang. "A differenza dei metodi precedenti, il nostro metodo viene eseguito a temperatura e pressione ambiente, il che significa bassissimo consumo energetico e facilità d'uso, " Aggiunge.

L'intero processo è stato progettato per essere facilmente adottato negli impianti esistenti di aziende petrolchimiche, Khashab spiega. "Le torri di estrazione liquido-liquido sono già utilizzate nell'industria e quindi è relativamente facile incorporare il nostro materiale in questa configurazione, " dice. Inoltre, la cucurbita[7]uril è poco costosa, disponibili in commercio o facilmente realizzabili, e altamente stabile rispetto alla maggior parte dei materiali porosi.

"Abbiamo già dimostrato che possiamo separare lo xilene dai campioni di olio commerciale su scale fino a 0,5 litri, " Khashab aggiunge. "Siamo in contatto con Saudi Aramco per portare questo processo all'implementazione industriale".

Il team sta anche esaminando altre applicazioni per questo processo di separazione, dice Zhang.

Lo studio è pubblicato sulla rivista chimica .