Desarrollan investigadores del ITQ, una nueva tecnología de separación de gases mediante membranas

ImagenLa investigación desarrollada por científicos del Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC) permitirá construir unidades de separación de gases más eficaces

Este trabajo, que aparece publicado en el último número de la revista Nature Materials, podría tener aplicaciones en numerosos sectores industriales

Investigadores del Instituto de Tecnología Química, centro mixto de la Universitat Politècnica de València y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han conseguido un avance significativo en la tecnología de separación de gases mediante membranas. El trabajo aparece publicado esta semana en 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 metal-orgánicos (MOFs por sus siglas eninglés) altamente porosos en la preparación de las nanoláminas podría ampliar notablemente el alcance de su funcionalidad. Los MOFs son compuestos con presencia de enlaces entre átomos de metal y moléculas orgánicas con abundantes aplicaciones industriales. Sin embargo, el sintetizar MOFs en forma de nanoláminas auto soportadas resulta muy complicado.

Avelino Corma, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Tecnología Química, explica que “lo que hemos hecho para solucionar el problema del soporte de la nanolámina de MOFs 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”.

Francesc Llabrés, también investigador del CSIC en el Instituto de Tecnología Química, añade que “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”.

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. Con este nuevo descubrimiento se ha conseguido desarrollar un método sencillo para la preparación de membranas mixtas ultrafinas que combinan de forma muy eficiente la selectividad de forma impuesta por las nanoláminas de MOFs y la facilidad de procesado del componente polimérico.

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

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 (2014), doi: 10.1038/nmat4113