Los investigadores de ITQ de ExxonMobil y la Universidad Politécnica de Valencia están desarrollando una zeolita para separar el etileno utilizando un 25 por ciento menos de energía que con los métodos actuales.

Científicos de ExxonMobil y del Instituto de Tecnología Química (ITQ) de la Universidad Politécnica de Valencia y del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas (CSIC) han desarrollado un nuevo, material potencialmente revolucionario que podría reducir significativamente la cantidad de energía y emisiones asociadas con la producción de etileno. Este nuevo material, junto con otros procesos de separación, podría conducir a una reducción de hasta un 25 por ciento de la energía actualmente necesaria para la separación de etileno, así como las emisiones de dióxido de carbono asociadas. Los resultados de la investigación se han publicado en Ciencias .

Los investigadores de ExxonMobil y el ITQ han descubierto que el nuevo material, compuesto por una zeolita de sílice con una estructura única, se puede utilizar en procesos de separación de gases como la recuperación de etileno de corrientes que contienen etano y etileno. Las zeolitas son materiales microporosos comúnmente utilizados con fines adsorbentes y catalíticos en procesos químicos. En el caso de la zeolita ITQ-55, La separación se realiza con un grado de selectividad sin precedentes a temperatura ambiente. Los resultados de la investigación también podrían aplicarse al diseño de nuevos materiales que se utilizarán como adsorbentes o membranas en diferentes aplicaciones de separación de gases asociadas con la fabricación de productos químicos.

"Destilación criogénica, el procedimiento que se utiliza actualmente para separar etileno a escala comercial, es un proceso que consume mucha energía, "explica Vijay Swarup, vicepresidente de investigación y desarrollo de ExxonMobil Research and Engineering Company. "Si este nuevo material se aplica a escala comercial, podría reducir significativamente la cantidad de energía y las emisiones asociadas con la producción de etileno. Este es otro excelente ejemplo de colaboración entre la industria y la academia, centrada en promover soluciones para mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones de carbono de los procesos industriales ”.

El etileno es un componente vital en la producción de productos químicos y plásticos de uso frecuente en la vida diaria. haciendo que la búsqueda de tecnologías alternativas para separar etileno del etano de bajo consumo energético se convierta en un campo de investigación muy activo. Aunque los fabricantes de productos químicos han evaluado una serie de alternativas a la destilación criogénica, incluyendo nuevos adsorbentes y procesos de separación, la mayoría de estas tecnologías alternativas se ven obstaculizadas por una baja selectividad y eficiencia, así como la imposibilidad de regenerar los adsorbentes ya que se descomponen con el uso debido a la presencia de contaminantes.

El nuevo material ITQ-55 es capaz de separar selectivamente etileno del etano gracias a su exclusiva estructura porosa y flexible. Creado por unidades en forma de corazón interconectadas por canales grandes y flexibles, el nuevo material permite el paso de moléculas de etileno más planas, mientras se niega el acceso a las moléculas de etano más redondas. Por lo tanto, el nuevo material actúa como un tamiz molecular flexible.

"El ITQ-55 es un material muy interesante, cuya combinación única de tamaños de poros, topología, La flexibilidad y la composición química conducen a un material altamente estable y químicamente inerte que puede adsorber etileno y filtrar el etano. "explica el profesor de investigación del CSIC, Avelino Corma, coautor de la investigación. "Estamos encantados con este descubrimiento y esperamos continuar nuestra fructífera colaboración con ExxonMobil, " él añade.

Aún se deben realizar investigaciones adicionales antes de que el nuevo material pueda considerarse para su comercialización a gran escala. La investigación adicional se centrará en incorporar el material a una membrana para su uso industrial, así como el desarrollo de nuevos materiales para la separación de gases.

"Nuestro objetivo final de reemplazar la destilación criogénica es un desafío a largo plazo que requerirá muchos más años de investigación y pruebas dentro y fuera del laboratorio, "Gary Casty, añade el jefe de la sección de catálisis de ExxonMobil Research and Engineering Company. "Nuestros próximos pasos se centrarán en una mejor comprensión del potencial de este nuevo material zeolítico".

Las plantas químicas representan aproximadamente el ocho por ciento de la demanda mundial de energía, así como aproximadamente el 15 por ciento del crecimiento de la demanda proyectado hasta 2040. A medida que aumenta la población y el nivel de vida del planeta, también lo hará la demanda de bienes de consumo, materiales de construcción, dispositivos electrónicos y otros subproductos petroquímicos. ExxonMobil's goal is to improve industrial efficiency to meet the increasing energy requirements of the world while mitigating the environmental impact.