Crédito:Estado de Carolina del Norte
Un equipo internacional de investigadores ha descubierto que puede aumentar significativamente la capacidad de un polímero existente para eliminar selectivamente el dióxido de carbono (CO 2 ) de mezclas de gases sumergiendo primero el material en agua líquida.
"Normalmente, mejorar la permeabilidad de un gas a través de un material perjudica la selectividad del material, "dice Rich Spontak, coautor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor distinguido de ingeniería química y biomolecular y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Para explicar esto usando CO 2 como ejemplo, cuanto más fácilmente pueden pasar los gases a través de un material, Cuanto menos capaz sea el material de eliminar CO 2 de una mezcla de gases. Deja pasar el CO 2 , pero también deja pasar otros gases. Existe una verdadera compensación cuando se diseñan polímeros para su uso como membranas de separación de gases.
"Lo notable de nuestro hallazgo es que pudimos mejorar drásticamente el CO del polímero 2 permeabilidad al mismo tiempo que mejora ligeramente su CO 2 selectividad. Y el proceso que condujo a esta mejora sustancial estuvo relacionado con la transformación de la microestructura de la membrana de una manera no tóxica y de bajo costo:sumergimos el material en agua ".
Membranas de polímero que pueden filtrar el CO 2 son deseables para su uso en una variedad de aplicaciones, como la eliminación de CO 2 del gas natural y secuestrando CO 2 con el fin de limitar las emisiones de las instalaciones industriales.
El polímero en cuestión aquí es un elastómero termoplástico que es reciclable, relativamente duro, y se ha demostrado que tiene propiedades deseables para una amplia gama de tecnologías contemporáneas. Por este trabajo, los investigadores se propusieron ver cómo la morfología del material, cómo las secuencias moleculares que comprenden las moléculas de polímero están dispuestas entre sí, afecta su desempeño como CO 2 -membrana selectiva.
La permeabilidad de los gases a través de polímeros se mide con frecuencia en unidades Barrer. Cuando seco, la permeabilidad del CO 2 a través del polímero examinado en el papel es inferior a 30 Barrer. El trabajo anterior informado por miembros del equipo había demostrado que la inclusión de vapor de agua en la alimentación podría mejorar el CO 2 permeabilidad, elevándolo tan alto como 100-190 Barrer a niveles de humedad relativa por encima del 85%.
"Con estos nuevos resultados, hemos demostrado que podemos alcanzar una permeabilidad de casi 500 Barrer con un 90% de humedad, "dice Liyuan Deng, Profesor de Ingeniería Química en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología y coautor correspondiente del artículo. "Al mismo tiempo, la selectividad del CO 2 relativo al nitrógeno (N 2 ) aumenta hasta ~ 60. Para comparacion, las mejores membranas poliméricas comerciales que podrían usarse para CO 2 captura poseen una permeabilidad de hasta ~ 200 Barrer y un CO 2 /NORTE 2 selectividad hasta ~ 50. Es muy importante que estas dos métricas de rendimiento se consideren simultáneamente para lograr membranas competitivas.
"Este trabajo demuestra el potencial del polímero para su uso en tecnologías industriales de separación de gases y captura de carbono, con beneficios tanto para la eficiencia de fabricación como para los esfuerzos por mitigar el cambio climático global. También proporciona una ruta fácil y previamente inexplorada por la cual transformar la morfología de una membrana de polímero y lograr una enorme mejora en las propiedades de transporte de gas ".
El papel, "Membranas altamente permeables al CO2 derivadas de un polímero multibloque sulfonado de bloque medio después de la inmersión en agua, "se publica en la revista Materiales de NPG Asia .
