Nueva tecnología para la separación de gases mediante membranas

Un equipo europeo de científicos, liderado desde el Instituto de Tecnología Química (CSIC-UPV), ha incorporado nanoláminas de compuestos metalorgánicos en matrices poliméricas, un avance en la construcción de unidades de separación de gases más eficientes. Estas, a su vez, se aplican en numerosos ámbitos industriales.

Investigadores del Instituto de Tecnología Química, un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia, han desarrollado una nueva tecnología para la separación de gases mediante membranas. El trabajo se publica en el último número de la revista Nature Materials.

Las membranas de compuestos ultrafinos o nanoláminas son nanoestructuras de dos dimensiones que tienen un gran potencial como componentes funcionales en campos como la optoelectrónica, el almacenamiento de energía y la separación de gases. El empleo de compuestos metalorgánicos (MOF, por sus siglas en inglés) altamente porosos en la preparación de las nanoláminas podría ampliar el alcance de su funcionalidad.

Los MOF son compuestos con presencia de enlaces entre átomos de metal y moléculas orgánicas con numerosas aplicaciones industriales. Sin embargo, sintetizar MOF en forma de nanoláminas autosoportadas resulta todavía complicado.

Avelino Corma, investigador del CSIC en el Instituto de Tecnología Química, explica: “Lo que hemos hecho para solucionar el problema del soporte de la nanolámina de MOF ha sido incorporarla en una matriz polimérica. Las pruebas de tomografía que hemos realizado posteriormente empleando el microscopio de haz de iones focalizados han revelado que el material mixto resultante posee unas propiedades excelentes para la separación de gases, así como un inusual y altamente beneficioso aumento de la selectividad de separación con la presión”.

“Nuestro enfoque para la síntesis de nanoláminas de MOFs en matrices poliméricas se puede ampliar a otras estructuras de MOFs abriendo nuevas posibilidades para la creación de materiales compuestos ultrafinos con aplicaciones en numerosos sectores industriales”, señala Francesc Llabrés, también investigador del CSIC en el Instituto de Tecnología Química.

El uso de membranas para la separación de gases presenta una serie de ventajas frente a otras tecnologías alternativas, como la destilación criogénica, condensación o absorción con aminas, que requieren por lo general un cambio de fase de gas a líquido de la mezcla de gases que se quiere separar y que supone un coste energético adicional muy importante.

Además, el uso de membranas para separación de gases permite construir unidades de menor tamaño que el de otro tipo de instalaciones, como las de extracción con aminas, por lo que su impacto ambiental es también menor.

En este trabajo, liderado por el CSIC, también han participado investigadores de los grupos Catalysis Engineering y del Kavli Institute of Nanoscience de la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos) y del Max Planck Institut für Kohlenforschung (Alemania).  

Referencia bibliográfica:

T. Rodenas, I. Luz, G. Prieto, B. Seoane, H. Miro, A. Corma, F. Kapteijn, F. X. Llabrés i Xamena and J. Gascon. Metal-organic-framework nanosheets in polymer composite materials for gas separation applications. Nature Materials. DOI: 10.1038/nmat4113

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