Materiales porosos con termodinámica y cinética de adsorción óptimas para la separación de CO2

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.
• Ciencias ambientales Ciencias ambientales.

Sus antecedentes:

• La separación y purificación de gases industriales representan el 15% del consumo mundial de energía, y se prevé que la demanda se triplique para 2050.
• La separación de dióxido de carbono (CO2) es particularmente difícil debido a su papel en el cambio climático y su presencia como impureza en varias corrientes de gases industriales.
• Los materiales cristalinos porosos como las zeolitas y los materiales metal-orgánicos (MOM) ofrecen potencial para la separación selectiva de gases a través de la selectividad de tamaño y el reconocimiento molecular.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos materiales metal-orgánicos (MOM) con capacidades mejoradas de separación de CO2.
• Para lograr un equilibrio de cinética y termodinámica para una eficiente captura de CO2.
• Para demostrar una alta selectividad de CO2 sobre otros gases, incluyendo nitrógeno, hidrógeno y metano, incluso en condiciones de humedad.

Principales métodos:

• Utilizó una estrategia de ingeniería de cristales y química reticular para diseñar MOMs.
• Funcionalidad y tamaño de los poros controlados dentro de las estructuras MOM.
• Incorporados centros metálicos saturados coordinados y aniones de hexafluorosilicato ordenados periódicamente.

Principales resultados:

• MOMs desarrollados que exhiben un "punto dulce" de cinética y termodinámica para la separación de CO2.
• Se logra una alta absorción volumétrica de CO2 a bajas presiones parciales (<0,15 bar).
• Se ha demostrado una selectividad de sorción de CO2 sin precedentes sobre N2, H2 y CH4, con una alta tolerancia a la humedad.

Conclusiones:

• Los MOMs recientemente desarrollados son altamente eficaces para la separación y captura de CO2.
• Estos materiales son relevantes para aplicaciones de postcombustión, precombustión y mejora del gas natural.
• Los hallazgos presentan un avance significativo en las tecnologías de separación de gases energéticamente eficientes.