Naturgas eller biogas måste alltid renas före användning. Först, metanmolekylerna (i svart och vitt) separeras från CO 2 molekyler (i rött och svart) med hjälp av membran med små porer genom vilka endast CO 2 kan passera. Efter reningsprocessen, metan kan användas som bränsle, för uppvärmning, eller för produktion av kemikalier. Kredit:KU Leuven - Verbeke
För att göra naturgas och biogas lämpliga för användning, metan måste separeras från CO 2 . Detta innebär användning av membran, filter som stoppar metanet och tillåter CO 2 att passera. Forskare vid KU Leuven (University of Leuven), Belgien, har utvecklat ett nytt membran som gör separationsprocessen mycket mer effektiv.
Vid utvinning av naturgas eller produktion av biogas, det handlar om metan. Men metan finns aldrig i sin rena form. Naturgas, till exempel, innehåller alltid en hel del koldioxid, ibland upp till 50 procent. För att rena metanen - eller, med andra ord, för att ta bort CO 2 —Industrin använder ofta membran. Dessa membran fungerar som molekylsilar som separerar metan och CO 2 . Metan kan sedan användas som energikälla för uppvärmning, för produktion av kemikalier, eller som bränsle, medan CO 2 kan återanvändas som byggsten för förnybara bränslen och kemikalier.
Befintliga membran behöver fortfarande förbättras för effektivt CO 2 separation, säger professor Ivo Vankelecom från KU Leuven -fakulteten för biovetenskapsteknik. "Ett effektivt membran tillåter bara CO 2 att passera, och så mycket som möjligt. De kommersiellt tillgängliga membranen har en avvägning mellan selektivitet och permeabilitet:de är antingen mycket selektiva eller mycket permeabla. Ett annat viktigt problem är det faktum att membranen mjuknar om gasblandningen innehåller för mycket CO 2 . Detta gör dem mindre effektiva:nästan allt kan passera genom dem, så att separationen av metan och CO 2 misslyckas. "
De bästa tillgängliga membranen består av en polymer matris som innehåller ett fyllmedel, till exempel, ett metallorganiskt ramverk (MOF). Detta MOF -fyllmedel har porer i nanoskala. Den nya studien har visat att egenskaperna hos ett sådant membran förbättras avsevärt med en värmebehandling över 160 grader Celsius under produktionsprocessen. "Du får fler tvärbindningar i polymermatrisen - nätet förtätas, så att säga, vilket förbättrar membranets prestanda, eftersom den inte längre kan mjukas. Vid dessa temperaturer, strukturen på MOF - fyllmedlet - ändras, och det blir mer selektivt. Till sist, Högtemperaturbehandlingen förbättrar också vidhäftning mellan polymer och fyllmedel-gasblandningen kan inte längre fly genom små hål vid gränssnittet mellan fyllmedel och polymer. "
Detta ger det nya membranet den högsta selektiviteten som någonsin rapporterats, samtidigt som man förhindrar mjukning när koncentrationen av CO 2 är hög. "Om du börjar med en 50/50 CO 2 /metanblandning, detta membran ger dig 164 gånger mer CO 2 än metan efter genomträngning genom membranet, "Dr Lik Hong Wee förklarar." Detta är de bästa resultaten som någonsin rapporterats i vetenskaplig litteratur. "
