Mattershift, una startup con sede en Nueva York con alumnos del MIT y Yale ha logrado un gran avance en la fabricación de membranas de nanotubos de carbono (CNT) a gran escala. La startup está desarrollando la capacidad de la tecnología para combinar y separar moléculas individuales para producir gasolina, diesel, y combustible de aviación de CO 2 quitado del aire.
Se publicaron hoy en Avances de la ciencia . El artículo fue el resultado de una colaboración entre Mattershift e investigadores de los laboratorios del Dr. Benny Freeman en la Universidad de Texas en Austin y el Dr. Jeffrey McCutcheon en la Universidad de Connecticut.
Por 20 años, Los investigadores han demostrado que las membranas de CNT ofrecen una gran promesa para una amplia variedad de usos, incluida la producción de combustible de etanol a bajo costo, entrega de medicamentos de precisión, desalación de baja energía de agua de mar, purificación de compuestos farmacéuticos, y catálisis de alto rendimiento para la producción de combustibles. La dificultad y el alto costo de fabricar membranas de CNT las ha confinado a los laboratorios universitarios y se ha citado con frecuencia como el factor limitante de su uso generalizado. La capacidad de Mattershift para producir membranas de CNT en masa libera el potencial de esta tecnología.
"Lograr la producción a gran escala de membranas de nanotubos de carbono es un gran avance en el campo de las membranas, "dijo el Dr. Freeman, Profesor de Ingeniería Química en UT Austin. "Es un gran desafío tomar materiales novedosos como estos y producirlos a nivel comercial, así que estamos muy emocionados de ver lo que Mattershift ha hecho aquí. Hay un gran potencial inexplorado de nanotubos de carbono en separaciones moleculares, y esta tecnología solo está rascando la superficie de lo que es posible ".
La compañía ya ha reservado sus primeras ventas y enviará productos a finales de este año para su uso en un proceso de desalinización de agua de mar que utiliza la menor cantidad de energía jamás demostrada a escala piloto.
"Estamos entusiasmados de trabajar con Mattershift porque sus membranas están diseñadas de manera única para permitir que las sales pasen a través de nuestro sistema mientras retienen nuestro soluto de extracción, "dijo John Webley, CEO de Trevi Systems en Petaluma, California. "Ya demostramos el proceso de desalación de energía más baja del mundo en nuestra planta piloto en los Emiratos Árabes Unidos el año pasado, y las membranas de Mattershift nos permitirán reducir aún más el consumo de energía ".
Tres avances significativos hicieron posible este avance. Primero, ha habido una reducción de 100 veces en el costo de los nanotubos de carbono en los últimos 10 años, con el correspondiente aumento de su calidad. Segundo, es la comprensión cada vez mayor de cómo se comporta la materia en entornos nanoconfinados como el interior de CNT sub-nm, en el que las moléculas se mueven en una sola fila a altas velocidades y actúan de manera diferente a como lo hacen en los fluidos a granel. Y tercero, ha sido el aumento de la financiación para nuevas empresas tecnológicas difíciles, lo que permitió a Mattershift pasar 5 años de intensa I + D desarrollando su tecnología.
"Esta tecnología nos da un nivel de control sobre el mundo material que nunca antes habíamos tenido, "dijo el fundador y director ejecutivo de Mattershift, Dr. Rob McGinnis. "Podemos elegir qué moléculas pueden atravesar nuestras membranas y qué les sucede cuando lo hacen. Por ejemplo, ahora mismo estamos trabajando para eliminar el CO 2 del aire y convertirlo en combustibles. Esto ya se ha hecho utilizando tecnología convencional, pero ha sido demasiado caro para ser práctico. Usando nuestra tecnología, Creo que podremos producir gasolina sin carbono, diesel, y combustibles para aviones que son más baratos que los combustibles fósiles ".
El uso de membranas CNT para producir combustibles es en realidad solo un ejemplo de una tecnología predicha por un físico ganador del Premio Nobel, Richard Feynman en la década de 1950, conocidas como Fábricas Moleculares. Las Fábricas Moleculares funcionan combinando procesos como la catálisis, separación, purificación, y manipulación a escala molecular por sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) para hacer cosas a partir de bloques de construcción moleculares. Cada nanotubo actúa como una cinta transportadora que realiza funciones en las moléculas a medida que pasan, fila india, análogo a cómo funcionan las fábricas a escala macro.
"Debería ser posible combinar diferentes tipos de nuestras membranas de CNT en una máquina que hace lo que se ha predicho que hacen las fábricas moleculares durante mucho tiempo:hacer cualquier cosa que necesitemos a partir de bloques de construcción moleculares básicos, "dijo McGinnis." Quiero decir, estamos hablando de material de impresión desde el aire. Imagínese tener uno de estos dispositivos con usted en Marte. Podrías imprimir comida combustibles materiales de construcción, y medicinas de la atmósfera y el suelo o partes recicladas sin tener que transportarlas desde la Tierra ".
