Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben een nieuw type membraan ontwikkeld om gassen in de chemische industrie van elkaar te scheiden. Wat het hybride membraan uniek maakt, is dat je het ook kunt inzetten hoge temperaturen en hoge druk, terwijl de nu gebruikte polymeer membranen hierbij niet meer functioneren. In potentie kan de chemische industrie – die verantwoordelijk is voor een derde van het nationale energieverbruik – er veel energie mee besparen. De onderzoekers publiceerden hun onderzoek in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Journal of the American Chemical Society.
De chemische industrie is verantwoordelijk voor een derde van het energiegebruik in Nederland. Ongeveer veertig procent van de energie wordt gebruikt voor scheidingsprocessen om de producten van chemische reacties van elkaar te scheiden. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben nu een nieuw type membraan ontwikkeld waarmee je zeer energiezuinig gassen van elkaar kunt scheiden, en dat onder extreme condities.
Bestand tegen hoge temperatuur en druk
Het scheiden van gassen vindt nu bijvoorbeeld plaats met behulp van cryogene distillatie, waarbij gassen vloeibaar gemaakt worden door ze zeer sterk af te koelen, of door zogenaamde absorptie processen. Nadeel van deze methodes is dat ze vaak veel energie vereisen.
Met behulp van membranen die het ene gas wel doorlaten en het andere niet, kun je gassen energie-efficiënter scheiden. Tot op heden waren er echter geen geschikte membranen beschikbaar die ook bij hogere temperaturen en hoge druk goed functioneren. De normale (organische) membranen zijn gemaakt van polymeren en zijn bij hogere temperaturen niet stabiel genoeg. Het membraan dat onderzoekers van de Universiteit Twente ontwikkelden – en dat bestaat uit organische en anorganische componenten – behoudt ook bij hogere temperaturen (tot 300 graden Celsius) en bij hoge druk zijn functie. Dit is zeer gunstig voor gasscheiding in de chemische industrie, omdat bij veel processen sprake is van een hoge temperatuur en druk. Op de vinding is patent aangevraagd.
100 nanometer
Het membraan is ongeveer 100 nanometer dik (10.000 keer dunner dan een millimeter) en bestaat uit keramische nanodeeltjes die op meerdere plekken zijn verbonden door ketenvormige organische moleculen. Hierdoor ontstaat een soort web (met op de knooppunten de nanodeeltjes) dat bepaalde gassen wel doorlaat en andere juist niet. Doordat je zelf kunt bepalen hoe lang de organische moleculen zijn die je inzet (en hoe fijnmazig het web dus is), kun je voor allerhande toepassingen eenvoudig een geschikt membraan ontwerpen. Bijkomend voordeel is dat je de hybride membranen relatief eenvoudig kunt produceren, omdat de gebruikte techniek dezelfde is als die voor reguliere membranen die veel gebruikt worden voor bijvoorbeeld waterzuivering.
Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door onderzoekers van de vakgroepen Inorganic Membranes en Materials Science and Technology of Polymers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente en maakt deel uit van het Green Energy Initiative van de UT. Bij het onderzoek is samengewerkt met de Universiteit van Aken. Het onderzoek is onderdeel van het door de Europese Unie gefinancierde project CARENA.
Noot voor de pers
Voor meer informatie, interviewverzoeken, beeldmateriaal of een digitale versie van het artikel ‘Sieving of Hot Gases by Hyper-Cross-Linked Nanoscale-Hybrid Membranes’ kunt u contact opnemen met UT-wetenschapsvoorlichter Joost Bruysters (06 1048 8228).
