Uno de los mayores desafíos de la humanidad en este momento es reducir nuestras emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Los grupos de investigación de todo el mundo están tratando de encontrar formas de separar de manera eficiente el dióxido de carbono (CO ₂ ) de la mezcla de gases emitidos por plantas industriales y centrales eléctricas. Entre las muchas estrategias para lograr esto, la separación de membranas es un atractivo, opción económica; Implica el uso de membranas de polímero que filtran selectivamente el CO ₂ de una mezcla de gases.

Estudios recientes se han centrado en la adición de pequeñas cantidades de estructuras organometálicas (MOF) en matrices poliméricas para mejorar sus propiedades. Los MOF son compuestos hechos de un centro metálico unido a moléculas orgánicas de una manera muy ordenada, produciendo cristales porosos. Cuando se agrega a membranas de polímero, Los MOF pueden mejorar su rendimiento de separación de gases, así como su estabilidad y tolerancia a condiciones adversas. Sin embargo, Uno de los principales problemas de la integración de MOF en membranas de polímero es encontrar compuestos compatibles con interacciones favorables. como los enlaces covalentes. Desafortunadamente, los que se han probado requieren síntesis y materiales muy costosos.

Para abordar este problema, un equipo internacional de científicos realizó recientemente un estudio que fue publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS . Dirigido por el profesor Tae-Hyun Kim de la Universidad Nacional de Incheon, Corea, los científicos se enfocaron en incorporar un MOF a base de circonio llamado 'UiO-66' en una matriz de polímeros múltiples que habían desarrollado previamente. Lo lograron modificando los MOF para que formaran fácilmente enlaces covalentes con las hebras principales de la matriz polimérica.

Los científicos sintetizaron UiO-66-NB, que es UiO-66 con unidades norbornene, una pequeña molécula orgánica. Mediante un sencillo proceso de síntesis, las unidades de norborneno pueden convertirse en eslabones de las principales cadenas poliméricas de la matriz. De este modo, el norbornene en UiO-66-NB incorpora los MOF en la matriz, como explica el profesor Kim, "En lugar de simplemente mezclar MOF y polímeros, encontramos un método nuevo y eficiente para incorporar MOF en la matriz del polímero a través de enlaces covalentes; esto refuerza las interacciones en las interfaces de ambos compuestos y crea matrices poliméricas libres de defectos ".

Las características y el rendimiento de las membranas de polímero rellenas de MOF fueron sobresalientes:su permeabilidad al CO ₂ fue mejorado sin comprometer significativamente su selectividad. Su CO ₂ /NORTE ₂ El rendimiento de separación se acercó al límite superior teórico de Robeson establecido en 2019. Además, las membranas no solo eran notablemente tolerantes a las condiciones adversas, como la conmutación de alta presión o temperatura, pero también muy estable durante largos períodos de tiempo de casi un año.

Estos logros son un paso en la dirección correcta hacia la eliminación de las barreras para la comercialización que enfrentan estas membranas de polímero para aplicaciones industriales. Emocionado por los resultados, El profesor Kim comenta:"Creemos que nuestros hallazgos abrirán nuevas estrategias para evaluar las posibles interfaces entre los MOF y las matrices poliméricas para la separación de gases de alto rendimiento".

Esperemos que esta tecnología siga evolucionando para que podamos mantener el exceso de CO ₂ lejos de nuestra atmósfera!