Un metodo più efficiente dal punto di vista energetico migliora il modo in cui un gas industriale viene purificato invertendo il processo tradizionale. Il concetto è stato sviluppato e testato con successo dagli scienziati dell'Istituto per le scienze integrate dei materiali cellulari (iCeMS) dell'Università di Kyoto in Giappone e dai colleghi. I risultati sono stati riportati sulla rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

L'acetilene è un gas utilizzato in molte industrie, compreso come combustibile nella saldatura e un elemento chimico per materiali come la plastica, vernici, vetro e resine. Per produrre acetilene, deve prima essere purificato dall'anidride carbonica. Tradizionalmente, ciò avviene facendo passare la miscela gassosa acetilene/anidride carbonica attraverso un materiale. L'anidride carbonica interagisce debolmente con il materiale e quindi passa attraverso, mentre l'acetilene reagisce fortemente e si attacca ad esso. Il problema è che la successiva rimozione dell'acetilene dal materiale richiede diversi passaggi che consumano energia.

Gli scienziati hanno cercato modi per invertire questo processo, in modo che l'acetilene diventi il ​​gas che passa attraverso il materiale e l'anidride carbonica viene trattenuta. Ma così lontano, questo è stato molto impegnativo.

"Un problema è che entrambi i gas hanno dimensioni molecolari simili, forma e punti di ebollizione, " spiega il chimico iCeMS Susumu Kitagawa, che ha condotto lo studio. "Esistono adsorbenti che favoriscono l'anidride carbonica rispetto all'acetilene, ma sono rari, soprattutto quelli che funzionano a temperatura ambiente."

Kitagawa, Il chimico dei materiali iCeMS Ken-ichi Otake e i suoi colleghi hanno migliorato l'assorbimento di anidride carbonica di un materiale cristallino chiamato polimeri di coordinazione porosi modificando i suoi pori. Il team ha ancorato i gruppi amminici nei canali dei pori di due polimeri di coordinazione porosi. Ciò ha fornito ulteriori siti in cui l'anidride carbonica può interagire e attaccarsi al materiale. Il sito di interazione aggiuntivo ha anche cambiato il modo in cui l'acetilene si è legato al materiale, lasciando meno spazio per l'attaccamento della molecola di acetilene. Ciò significava che veniva adsorbito più anidride carbonica e meno acetilene rispetto allo stesso materiale che non aveva le ancore del gruppo amminico.

Questi materiali di nuova concezione hanno assorbito più anidride carbonica e meno acetilene rispetto ad altri adsorbenti di anidride carbonica attualmente disponibili. Funzionavano bene anche a temperatura ambiente, ed eseguito stabilmente attraverso diversi cicli.

"Questa strategia di 'azione opposta' potrebbe essere applicabile ad altri sistemi di gas, offrendo un principio di progettazione promettente per materiali porosi con prestazioni elevate per sistemi di riconoscimento e separazione impegnativi, "dice Kitagawa.