Metanol är en mångsidig och effektiv kemikalie som används som bränsle vid tillverkning av otaliga produkter. Koldioxid (CO2), å andra sidan, är en växthusgas som är den oönskade biprodukten av många industriella processer.

Att omvandla CO2 till metanol är ett sätt att använda CO2 på ett bra sätt. I forskning publicerad idag i Vetenskap , kemiska ingenjörer från Rensselaer Polytechnic Institute visade hur man kan göra den omvandlingsprocessen från CO2 till metanol mer effektiv genom att använda ett mycket effektivt separationsmembran som de producerade. Detta genombrott, sa forskarna, kan förbättra ett antal industriprocesser som är beroende av kemiska reaktioner där vatten är en biprodukt.

Till exempel, den kemiska reaktion som är ansvarig för omvandlingen av CO2 till metanol producerar också vatten, vilket starkt begränsar den fortsatta reaktionen. Rensselaer -teamet försökte hitta ett sätt att filtrera bort vattnet när reaktionen sker, utan att förlora andra väsentliga gasmolekyler.

Forskarna monterade ett membran bestående av natriumjoner och zeolitkristaller som försiktigt och snabbt kunde tränga igenom vatten genom små porer-kända som vattenledande nanokanaler-utan att förlora gasmolekyler.

"Natrium kan faktiskt reglera, eller låt, gasgenomsläpplighet, "sa Miao Yu, en ordförande professor i kemisk och biologisk teknik och medlem i Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies (CBIS) på Rensselaer, som ledde denna forskning. "Det är som att natriumjonerna står vid porten och bara låter vatten passera. När den inerta gasen kommer in, jonerna blockerar gasen. "

Förr, Yu sa, denna typ av membran var mottaglig för defekter som skulle tillåta andra gasmolekyler att läcka ut. Hans team utvecklade en ny strategi för att optimera montering av kristallerna, vilket eliminerade dessa defekter.

När vatten effektivt avlägsnades från processen, Yu sa, teamet fann att den kemiska reaktionen kunde ske mycket snabbt.

"När vi kan ta bort vattnet, jämvikten förändras, vilket innebär att mer CO2 kommer att omvandlas och mer metanol kommer att produceras, "sade Huazheng Li, en postdoktor vid Rensselaer och första författare på tidningen.

"Denna forskning är ett utmärkt exempel på de betydande bidrag som professor Yu och hans team gör för att hantera tvärvetenskapliga utmaningar inom vattenområdet, energi, och miljön, "sade Deepak Vashishth, direktör för CBIS. "Utveckling och distribution av sådana skräddarsydda membran av professor Yus grupp lovar att vara mycket effektivt och praktiskt."

Teamet arbetar nu med att utveckla en skalbar process och ett startföretag som gör att detta membran kan användas kommersiellt för att producera metanol med hög renhet.

Yu sa att detta membran också kan användas för att förbättra ett antal andra reaktioner.

"I industrin finns det så många reaktioner begränsade av vatten, "Sa Yu." Detta är det enda membranet som kan arbeta mycket effektivt under de hårda reaktionsförhållandena. "