Os pesquisadores desenvolveram uma membrana fase-transformável que separa eficientemente gases como o CO2 e o H2 mudando entre estados líquidos, de vidro, e cristalinos.
Esta tecnologia inovadora, alavancando poliedros orgânicos metálicos e polietilenoglicol, promete maior seletividade e permeabilidade, potencialmente transformando a separação de gases industriais para proteção ambiental e produção de energia limpa.
Desafios da separação de gás
A separação de gás industrial é crucial para o avanço da energia limpa e a proteção do meio ambiente, mas requer materiais que sejam eficientes e adaptáveis. Os materiais atuais não conseguem separar seletivamente gases como dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2) sem custos energéticos significativos. Enfrentando este desafio, os pesquisadores no Instituto da Universidade de Kyoto para as Ciências Integradas do Material-Celular (WPI-iCeMS) e o Departamento da Engenharia Química da Universidade Nacional de Taiwan desenvolveram uma membrana fase-transformável inovadora que pudesse cumprir estas demandas.
Avanços na tecnologia de membrana
Esta membrana inovadora combina poliedros orgânicos metálicos (MOP) com cadeias de glicol polietileno (PEG). Professor Shuhei Furukawa da Universidade de Kyoto, que liderou a equipe, explica: “As membranas sólidas tradicionais são eficazes, mas limitadas em flexibilidade, o que dificulta sua eficiência em ambientes industriais.” Os materiais porosos da equipe, entretanto, podem ser ajustados precisamente para a permeabilidade e a seletividade do gás alterando o estado físico do material. Através do controle de temperatura, a membrana pode mudar entre estados líquidos, vidros e cristalinos, adaptando sua permeabilidade e seletividade para gases específicos e aumentando a eficiência.
Melhorar a captura de CO2 e a purificação do hidrogênio
A fase líquida da membrana é particularmente eficaz para a captura de CO2. Neste estado, demonstra alta permeabilidade e seletividade, permitindo capturar CO2 de forma eficiente a partir da mistura de hidrogênio e potencialmente reduzir o uso de energia em processos de captura. Esta característica posiciona-a como uma solução promissora para reduzir as emissões industriais de CO2 e apoiar a produção de energia limpa através da purificação do hidrogênio.
A versatilidade desta membrana fase-transformável abre novas possibilidades para a separação de gás customizável. A equipe prevê uma escala de aplicações em que a membrana possa ser adaptada às circunstâncias específicas selecionando cuidadosamente estruturas e polímeros do MOP para ajustar suas propriedades. Esta adaptabilidade poderia permitir às indústrias de atingir seletivamente vários gases sob diferentes condições ambientais.
Escalonamento e aplicações mais amplas
“O próximo desafio é aumentar a produção para tornar essa tecnologia de membrana viável para aplicações em larga escala”, diz o professor Dun-Yen Kang da Universidade Nacional de Taiwan. A equipe também está investigando combinações entre MOPs e polímeros para ampliar o escopo de gases que podem ser efetivamente separados. Com o desenvolvimento adicional, esta membrana inovadora poderia se tornar uma pedra angular em soluções de energia sustentável, ajudando as indústrias a atender aos padrões ambientais e melhorar a eficiência.
Referência: “Poliedros metaloorgânicos transformáveis em fase para processamento de membrana e separação de gás comutável” por Nature Communications.
