Un equipo de investigadores de la Universidad de Minnesota ha superado un gran obstáculo en la búsqueda para diseñar un tipo especializado de tamiz molecular que pudiera hacer que la producción de gasolina, plásticos y diversos productos químicos más rentables y energéticamente eficientes. La investigación revolucionaria, dirigido por el profesor de ingeniería química y ciencia de los materiales Michael Tsapatsis en la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la universidad, se publica en el número más reciente de la revista Ciencias .

Después de más de una década de investigación, el equipo ideó un medio para desarrollar autónomos, nanohojas de zeolita ultrafinas que, como películas delgadas, pueden acelerar el proceso de filtración y requieren menos energía. El equipo tiene una patente provisional y espera comercializar la tecnología.

"Además de la investigación sobre nuevos combustibles renovables, productos químicos y plásticos naturales, También debemos analizar los procesos de producción de estos y otros productos que utilizamos ahora y tratar de encontrar formas de ahorrar energía. ", Dijo Tsapatsis.

La separación de sustancias mezcladas puede demandar cantidades considerables de energía, que actualmente se estima en aproximadamente el 15 por ciento del consumo total de energía, parte de la cual se desperdicia debido a ineficiencias del proceso. En días de abundante y barato combustible, esta no fue una consideración importante al diseñar procesos de separación industrial como la destilación para purificar gasolina y precursores de polímeros. Pero a medida que aumentan los precios de la energía y las políticas promueven la eficiencia, ha aumentado la necesidad de alternativas más eficientes desde el punto de vista energético.

Una opción prometedora para separaciones con mayor eficiencia energética es la separación molecular de alta resolución con membranas. Se basan en la adsorción preferencial y / o el tamizado de moléculas con pequeñas diferencias de tamaño y forma. Entre los candidatos a membranas de separación selectiva, los materiales de zeolita (cristales con poros de tamaño molecular) son particularmente prometedores.

Si bien las zeolitas se han utilizado como adsorbentes y catalizadores durante varias décadas, Ha habido desafíos sustanciales en el procesamiento de materiales zeolíticos en láminas extendidas que permanecen intactas. Para habilitar la tecnología de ahorro de energía, los científicos necesitaban desarrollar métodos de deposición fiables y escalables para la formación de zeolita de película fina.

El equipo de la Universidad de Minnesota usó ondas de sonido en un proceso de centrifugación especializado para desarrollar "alfombras" de nanohojas de cristal escamoso que no solo son planas, pero tenga la cantidad justa de grosor. El producto resultante se puede utilizar para separar moléculas como un tamiz o como una barrera de membrana en aplicaciones industriales y de investigación.

"Creemos que este descubrimiento es muy prometedor en aplicaciones comerciales, "dijo Kumar Varoon, un Ph.D. en ingeniería química y ciencias de los materiales de la Universidad de Minnesota. candidato y uno de los autores principales del artículo publicado en Science. "Este material tiene una buena cobertura y es muy delgado. Podría reducir significativamente los costos de producción en las refinerías y ahorrar energía".