03/11/2014 - Nueva tecnología para la separación de gases mediante membranas

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Investigadores del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), conjutamente con la Universitat Politècnica de València, han desarrollado una nueva tecnología para la separación de gases mediante membranas. El trabajo, publicado en el último número de la revista Nature Materials, podría tener aplicaciones en diversos sectores industriales.

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 en inglés) altamente porosos en la preparación de las nanoláminas podría ampliar el alcance de su funcionalidad. Los MOFs son compuestos con presencia de enlaces entre átomos de metal y moléculas orgánicas con numerosas aplicaciones industriales. Sin embargo, sintetizar MOFs 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 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”.

“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). 

Ref.

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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