Las estructuras metalorgánicas (MOF) son materiales prometedores para la separación de gases de bajo costo y con menos energía, incluso en presencia de impurezas como el agua.

Los análisis experimentales del rendimiento de los marcos organometálicos (MOF) para la separación de propano y propeno en condiciones del mundo real revelaron que la teoría más utilizada para predecir la selectividad no arroja estimaciones precisas. y también que el agua como impureza no tiene un efecto perjudicial sobre el rendimiento del material.

Los hidrocarburos de cadena corta se producen en mezclas después del tratamiento del petróleo crudo en las refinerías y deben separarse para que sean útiles industrialmente. Por ejemplo, el propano se utiliza como combustible y el propeno como materia prima para la síntesis química, como la producción de polímeros. Sin embargo, el proceso de separación generalmente requiere altas temperaturas y presiones, y, además, la eliminación de otras impurezas como el agua hace que el proceso sea costoso y consuma energía.

La estructura del MOF estudiado ofrece un adaptable, y lo más importante, una alternativa de separación eficiente en condiciones ambientales. Se basan en el hecho de que las moléculas insaturadas, como el propeno, pueden formar complejos con los átomos metálicos expuestos del material. mientras que los saturados como el propano no lo hacen. Si bien la investigación se ha centrado en el desarrollo de diferentes estructuras organometálicas para diferentes procesos de separación, la viabilidad de usar estos materiales en aplicaciones a escala industrial comúnmente solo se mide basándose en una teoría que hace muchas suposiciones idealizadoras tanto sobre el material como sobre la pureza de los gases. Por lo tanto, No ha quedado claro si estas predicciones se cumplen en condiciones más complicadas pero también más realistas.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Hokkaido en torno al profesor Shin-ichiro Noro, en colaboración con el grupo del profesor Roland A. Fischer en la Universidad Técnica de Munich, llevó a cabo una serie de mediciones sobre el rendimiento de un MOF prototípico para determinar la selectividad del material en el mundo real. tanto para estructuras completamente secas como preexpuestas al agua.

Sus resultados publicados recientemente en Interfaces y materiales aplicados ACS muestran que las selectividades previstas del material son demasiado altas en comparación con los resultados del mundo real. También demostró que el agua no disminuye drásticamente la selectividad, aunque reduce la capacidad del material para adsorber gas. Luego, el equipo realizó cálculos de química cuántica para comprender por qué y se dio cuenta de que las propias moléculas de agua ofrecen nuevos sitios de unión a los hidrocarburos insaturados. como propeno (pero no propano), conservando así la funcionalidad del material.

Los investigadores afirman:"Demostramos el poder de los experimentos de adsorción de componentes múltiples para analizar la viabilidad de utilizar un sistema MOF". Por lo tanto, quieren crear conciencia sobre las deficiencias de las teorías de uso común y motivar a otros grupos para que también utilicen una combinación de diferentes medidas del mundo real.