Gas- och vätskeseparationsprocesser i den kemiska industrin skulle kunna göras mer effektiva och miljövänliga genom att använda ämnen som kallas intrinsically porous materials (IPM). KAUST-forskare granskar utsikterna för IPM i tidskriften Redovisningar för kemisk forskning .

Niveen Khashab och hennes team är för närvarande starkt involverade i IPM-forskning. "Vi fokuserar på att tillverka material som kommer att ha en inverkan på den kemiska och petrokemiska industrin i Saudiarabien och världen, " säger Niveen Khashab, motsvarande författare till recensionen.

IPM-material kan separera gaser och vätskor utan att använda traditionella högtemperaturmetoder som värmedriven destillation.

"Genom recensionen, vi identifierade några IPM:er med imponerande prestanda, " säger Gengwu Zhang, en postdoc i Niveen Khashabs team. Han förklarar att dessa IPM, liksom andra porösa material som utvecklas, skulle kunna spara 70 till 90 procent av energikostnaderna för befintlig teknik, med åtföljande miljöfördelar.

En viktig fördel med IPM jämfört med många andra porösa material är deras stabilitet och förmåga att bibehålla sina porösa egenskaper i det fasta ämnet, flytande, gas- eller lösningstillstånd. De kan också lätt bearbetas och modifieras när de är i lösning, till skillnad från många alternativ.

"De kan enkelt förberedas i stor skala genom att använda billiga utgångsmaterial, säger Zhang, "En del av dem är till och med kommersiellt tillgängliga produkter."

IPM har olika kemiska strukturer, men de delar egenskapen att genomsyras av porer som har storlekar och kemiska egenskaper som gör dem lämpliga för att separera och rena olika molekyler. Porernas struktur bestämmer vilka kemikalier de selektivt kan adsorbera, blockera eller låt passera.

KAUST-författarna granskade forskningsläget kring flera IPM, allt från stora enskilda molekyler med inre porer till jättesammansättningar av molekyler som hålls samman av svaga multimolekylära interaktioner.

De mest lovande IPM som identifierats i granskningen inkluderar kemikalierna cyklodextrin, cucurbiturils, pillararenes, trianglaminer och porösa organiska burar (POC). Dessa är alla kolbaserade eller "organiska" föreningar. Cyklodextriner är ringliknande kolhydratstrukturer framställda av naturlig stärkelse. De andra föreningarna är specialiserade produkter av syntetisk organisk kemi. Potentialen hos dessa material har visats genom deras prestanda vid separering av vanliga industrigaser och flytande derivat av den centrala industriella kemikalien bensen.

Khashab förklarar att KAUST-teamet nu tar sig an utmaningen att skala upp sitt eget arbete med IPM, säger:"Vi har inlett diskussioner med Aramco om en pilotplan för vätskeseparationer som bör påbörjas i år."