När de väl har tagits bort föroreningar, naturgas brinner mycket renare än andra fossila bränslen. Upphovsman:© Yevhen Tarnavskyi/ Shutterstock, Inc.
Ta bort de besvärliga föroreningarna av vätesulfid (H 2 S) och koldioxid (CO 2 ) från naturgas kan bli enklare och effektivare med hjälp av ett metall-organiskt ramverk (MOF) som utvecklats på KAUST.
Att uppgradera naturgas på detta sätt skulle kunna hjälpa Saudiarabien att utnyttja sina rikliga naturgasleveranser större och renare, som kan innehålla höga halter av dessa två föroreningar. Tekniken kan också främja ökad användning av naturgas och andra industrigaser som innehåller H 2 S och CO 2 över hela världen för att skörda potentiellt stora miljömässiga och ekonomiska fördelar.
Naturgas består till stor del av metan (CH 4 ) och mindre mängder andra användbara kolväten, tillsammans med några orenheter. När de väl har tagits bort föroreningar, naturgas brinner mycket renare än andra fossila bränslen:den avger inga sotiga partiklar samt mindre CO 2 och förorenande oxider av kväve och svavel.
Detta KAUST -förskott kommer att stödja Saudiarabiens Vision 2030 -program. Detta stora initiativ, syftar till att minska kungarikets beroende av olja och utveckla ny miljömässigt hållbar teknik, innehåller målet att källa till 70 procent av energin från naturgas.
"För att uppfylla detta utmanande mål krävs förbättrad användning av naturgaskällor som initialt innehåller betydande halter av H 2 S och CO 2 , "säger Youssef Belmabkhout från KAUST -teamet.
MOF innehåller metalljoner eller metallkluster som hålls samman av kolbaserade organiska kemiska grupper som kallas länkar. Omarrangera olika länkar och oorganiska molekylära byggstenar finjusterar storleken och kemiska egenskaperna hos porsystemet i MOF och gör det möjligt för dem att utföra många användbara funktioner.
Denna skräddarsydda MOF-adsorbent avlägsnar vätesulfid (gul och grå) och koldioxid (svart och röd) föroreningar från naturgasströmmen för en ren metan (blå) produkt (höger sida). Upphovsman:© 2018 KAUST
"Utmaningen vi mötte i detta arbete var att utveckla en fluorhaltig MOF med porer som möjliggör lika selektiv adsorption av H 2 S och CO 2 från naturgasströmmen, "Förklarar Belmabkhout.
Forskningen utfördes av en grupp i KAUST Advanced Membranes &Porous Materials Center, ledd av professor Mohamed Eddaoudi. Detta centrum har en lång historia av att utveckla MOF -adsorbenter för många applikationer, inklusive katalys, gaslagring, gasavkänning och gasseparation.
"De senaste framstegen inom MOF -kemi vid KAUST har möjliggjort design och konstruktion av olika MOF -plattformar med potential att hantera många utmaningar som rör energisäkerhet och miljömässig hållbarhet, säger Eddaoudi.
Mycket av forskningen om uppgradering av naturgas finansierades av det saudiska nationella petroleum- och naturgasföretaget Aramco. "Aramcos intresse bekräftar verkligen vikten av detta arbete för kungariket, "tillägger Eddaoudi.
Ett nytt projekt med Aramco pågår också; den kommer att undersöka att förfarandet skalas upp inför kommersiellt utnyttjande. Ytterligare forskning om optimering av de kemiska egenskaperna hos MOF diskuteras också med andra industriella partners.
"Det här handlar om mycket mer än kemi, "Belmabkhout betonar, "Det handlar om att kombinera kemi, kemiteknik och processteknik, fysik och beräkning tillsammans med industriella partner för att främja den ekonomiska användningen av en naturresurs. "
