Mattershift, en NYC-baserad startup med alumner från MIT och Yale har uppnått ett genombrott i att tillverka kolnanorörsmembran (CNT) i stor skala. Startupen utvecklar teknikens förmåga att kombinera och separera enskilda molekyler för att göra bensin, diesel, och flygbränsle från CO 2 borttagen från luften.
Tester som bekräftar att Mattershifts storskaliga CNT-membran matchar egenskaperna och prestandan hos små prototyp-CNT-membran som tidigare rapporterats om i den vetenskapliga litteraturen publicerades idag i Vetenskapens framsteg . Uppsatsen var resultatet av ett samarbete mellan Mattershift och forskare i laboratoriet för Dr Benny Freeman vid University of Texas i Austin och Dr Jeffrey McCutcheon vid University of Connecticut.
I 20 år, forskare har visat att CNT-membran erbjuder enorma löften för en mängd olika användningsområden, inklusive lågkostnadsproduktion av etanolbränsle, precisionsläkemedelstillförsel, lågenergiavsaltning av havsvatten, rening av farmaceutiska föreningar, och högpresterande katalys för produktion av bränslen. Svårigheten och den höga kostnaden för att tillverka CNT-membran har begränsat dem till universitetslaboratorier och har ofta nämnts som den begränsande faktorn för deras utbredda användning. Mattershifts förmåga att massproducera CNT-membran frigör potentialen hos denna teknik.
"Att uppnå storskalig produktion av kolnanorörsmembran är ett genombrott inom membranområdet, " sa Dr Freeman, Professor i kemiteknik vid UT Austin. "Det är en enorm utmaning att ta nya material som dessa och producera dem på en kommersiell nivå, så vi är verkligen spända på att se vad Mattershift har gjort här. Det finns en så stor, outforskad potential för kolnanorör i molekylära separationer, och den här tekniken skrapar bara på ytan av vad som är möjligt."
Företaget har redan bokat sin första försäljning och kommer att skicka produkter senare i år för användning i en avsaltningsprocess för havsvatten som använder den minsta mängd energi som någonsin demonstrerats i pilotskala.
"Vi är glada över att arbeta med Mattershift eftersom dess membran är unikt skräddarsydda för att tillåta salter att passera genom vårt system samtidigt som vi behåller vårt lösta lösta ämne, sa John Webley, VD för Trevi Systems i Petaluma, Kalifornien. "Vi demonstrerade redan världens lägsta energiavsalningsprocess i vår pilotanläggning i Förenade Arabemiraten förra året, och Mattershifts membran kommer att tillåta oss att pressa energiförbrukningen ännu lägre."
Tre betydande framsteg gjorde detta genombrott möjligt. Först, det har skett en 100-faldig minskning av kostnaden för kolnanorör under de senaste 10 åren, med motsvarande höjning av deras kvalitet. Andra, är den växande förståelsen för hur materia beter sig i nanobegränsade miljöer som interiören i sub-nm CNT, där molekyler flyttar en fil med höga hastigheter och agerar annorlunda än de gör i bulkvätskor. Och för det tredje, har ökat finansieringen för tuffa tekniska startups, vilket gjorde det möjligt för Mattershift att ägna fem år av intensiv forskning och utveckling till att utveckla sin teknologi.
"Den här tekniken ger oss en nivå av kontroll över den materiella världen som vi aldrig har haft tidigare, " sa Mattershifts grundare och VD, Dr Rob McGinnis. "Vi kan välja vilka molekyler som kan passera genom våra membran och vad som händer med dem när de gör det. Till exempel, just nu arbetar vi med att ta bort CO 2 från luften och förvandla den till bränslen. Detta har redan gjorts med konventionell teknik, men det har varit för dyrt för att vara praktiskt. Med hjälp av vår teknik, Jag tror att vi kommer att kunna producera koldioxidfri bensin, diesel, och flygbränslen som är billigare än fossila bränslen."
Att använda CNT-membran för att producera bränsle är faktiskt bara ett exempel på en teknik som förutspåtts av en nobelprisvinnande fysiker, Richard Feynman på 1950-talet, känd som Molecular Factory. Molekylfabriker fungerar genom att kombinera processer som katalys, separation, rening, och manipulation i molekylär skala av nanoelektromekaniska system (NEMS) för att göra saker från molekylära byggstenar. Varje nanorör fungerar som ett transportband som utför funktioner på molekyler när de passerar genom, ensam fil, analogt med hur fabriker fungerar på makroskala.
"Det borde vara möjligt att kombinera olika typer av våra CNT -membran i en maskin som gör vad molekylfabriker länge har förutsetts att göra:att göra allt vi behöver från grundläggande molekylära byggstenar, " sa McGinnis. "Jag menar, vi pratar om tryckmaterial från luften. Föreställ dig att ha en av dessa enheter med dig på Mars. Du kan skriva ut mat, bränslen, byggmaterial, och mediciner från atmosfären och jorden eller återvunna delar utan att behöva transportera dem från jorden."
