Los ingenieros químicos de EPFL han demostrado por primera vez que una membrana de grafeno de un átomo de espesor puede separar mezclas de gases con alta eficiencia. La membrana "definitiva" es escalable, lo que lo convierte en un gran avance para la separación industrial de gases.

Separación de gases mezclados, como el aire, en sus componentes individuales es un proceso con múltiples aplicaciones industriales, incluida la producción de biogás, enriquecimiento del aire en el trabajo de metales, eliminación de gases tóxicos del gas natural, y recuperación de hidrógeno de plantas de amoniaco y refinerías de petróleo.

La separación de gases generalmente tiene lugar con el uso de membranas sintéticas hechas de polímeros (por ejemplo, celulosa) u otros materiales. En años recientes, la investigación se ha centrado en lo que muchos llaman la membrana "definitiva":una capa de grafeno, un solo átomo de espesor, que ahora se ha demostrado que es la barrera molecular más delgada y, por lo tanto, la membrana más eficiente, ofreciendo una excelente permeabilidad combinada con robustez y escalabilidad.

Sin embargo, el progreso en el desarrollo del grafeno se ha topado con dos "cuellos de botella":Primero, una falta de métodos para incorporar poros de tamaño molecular en la capa de grafeno, y segundo, una falta de métodos para fabricar realmente mecánicamente robustos, libre de grietas y desgarros, membranas de gran superficie.

Ahora, en un gran avance que resuelve ambos problemas, el equipo de Kumar Varoon Agrawal en EPFL Valais Wallis ha desarrollado un área grande, Membrana de grafeno de una sola capa que puede separar el hidrógeno del metano con una alta eficiencia (factor de separación de hasta 25), y una permeabilidad de hidrógeno sin precedentes a partir de una porosidad de solo 0,025%.

La membrana contiene nanoporos para permitir que el hidrógeno penetre, para lo que se conoce como "tamizado de gas". La membrana se mantuvo estable a presiones y temperaturas industriales (al menos hasta 7 bar y 250 ºC). Pero mas importante, el equipo pudo producir una superficie de 1 milímetro cuadrado, significativamente más grande que los informes anteriores, donde solo unos pocos micrómetros cuadrados podrían sintetizarse sin grietas. El grupo de Agrawal ahora está trabajando para incorporar una mayor densidad de nanoporos en el grafeno, para hacer que el grafeno se dé cuenta de su verdadero potencial.

"La nueva técnica para producir una capa de grafeno sin grietas contribuirá en gran medida a lograr el rendimiento máximo de las membranas de grafeno de un átomo de espesor para una serie de separaciones químicas importantes, incluida la captura de carbono, recuperación de hidrógeno y purificación de agua potable limpia, "dice Agrawal.