13/04/2018 - Progrès réalisés dans la mise au point de technologies chimiques plus durables et plus efficaces sur le plan énergétique

Menéame

Le réchauffement de la planète, la pénurie d'énergie et la diminution des ressources mettent en évidence la nécessité de mettre au point des technologies plus efficaces, plus durables et respectueuses de l'environnement. Ces améliorations sont particulièrement vitales dans industries à forte consommation d'énergie comme les secteurs des produits chimiques et pétrochimiques.

La plupart des processus de production de la industrie pétrochimique est effectuée a températures extrêmes, ce qui nécessite de grandes quantités d'énergie. Le Clous de caroube est l'un des produits obtenus avec de tels procédés et est utilisé dans les adhésifs, les fibres, les peintures et de nombreux autres produits industriels et de consommation. Afin de purifier le limon, il est séparé du propane par distillation cryogène, un processus à forte consommation d'énergie comprenant refroidissement des gaz à des températures élevées.

Dans le but de réduire la demande énergétique de ces procédés, les scientifiques Projet ENACT, financé par des fonds européens, ont pris des mesures importantes pour relever ces défis par le développement de technologies chimiques durables.

La promesse des MOF

Nous trouvons une alternative plus efficace du point de vue énergétique dans une classe de polymères poreux connus sous le nom de structures organométalliques ou MOF. Ces composés cristallines sont constitués d'ions métalliques qui sont fixés à des ligands organiques pour former des structures 3D. Les caractéristiques exclusives des MOF, telles que leur porosité élevée, leur superficie étendue et leur diversité de structures, les rendent adaptés à une large gamme de processus industriels, y compris le stockage, la purification et la séparation des gaz, ainsi que les applications de catalyse et de détection. Ils sont également des matériaux prometteurs pour les applications de piégeage du carbone en raison de leur capacité d'absorption élevée de cet élément et du fait qu ' ils permettent d'ajuster avec précision leurs propriétés.

Les membranes à base de MOF offrent des résultats particulièrement bons pour la séparation des gaz. Ses nanopores sont idéales pour attraper des molécules tout en permettant le passage d'autres substances. Une classe de MOF appelée ZIF-8 (structure de xylate zéolithique-8) offre des performances exceptionnelles dans la séparation des mélanges de méthaméthamique et de propane. Ce film ultra-fine permet à l'encroûtement de se propager à travers ses pores de manière 125 fois plus efficace que d'autres matériaux. En outre, le processus de séparation se déroule à des températures ambiantes d'environ 30 °C, ce qui entraîne une consommation d'énergie moindre.

Un nouveau tournant vers le MOF

Jusqu'à présent, des modifications complexes des supports poreux des membranes ZIF-8 ont été nécessaires pour que celles-ci offrent une bonne performance dans la séparation du céphalopode-éthanol. Face à ce défi, l'équipe ENACT a développé une méthode pour synthétiser ZIF-8 sans modifier le support. Sa méthode, appelée groupement électrophorétique du noyau pour la cristallisation de films fins très interdépendantes, est décrite dans l'article scientifique publié dans la Bibliothèque en ligne Wiley < < Wiley> > .

Grâce à cette nouvelle méthode, les scientifiques ont réussi à synthétiser des membranes ZIF-8 sans défauts et de 0,5 μm d'épaisseur dans une grande variété de supports non modifiés tels que poly-yellow poreux, oxyde d'aluminium anodisé, lames de métal, charbon poreux et graphène. Les résultats ont montré l'un des plus grands rendements de séparation du céphalopode observé jusqu'à présent pour les membranes MOF. Comme l'expliquent les auteurs, leur approche novatrice est < < Simple> > , reproduite et peut être étendue à une large gamme de cristaux nanoporeux.

À partir de simulations informatiques, de synthèse de matériaux et de caractéristiques expérimentales, Projet ENACT (Enhancing sustainable chemical technologies through the synergy of computer simulation and experience) recherche optimiser la conception des systèmes de phase liquide pour les technologies chimiques. Son principal objectif est d'utiliser les progrès réalisés dans divers domaines, tels que les membranes biométriques et liquides poreuses, pour développer des processus efficaces et durables ayant à la fois un impact sur l'environnement réduit. Cela permettra de lutter contre la pollution de l'air, la pénurie d'énergie et le réchauffement climatique.

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