Os pesquisadores do ITQ da ExxonMobil e da Universidade Politécnica de Valência estão desenvolvendo um zeólito para separar o etileno usando 25% menos energia do que os métodos atuais.

Cientistas da ExxonMobil e do Instituto de Tecnologia Química (ITQ) da Universidade Politécnica de Valência e do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC) desenvolveram um novo material potencialmente revolucionário que pode reduzir significativamente a quantidade de energia e as emissões associadas à produção de etileno. Este novo material, junto com outros processos de separação, poderia levar a uma redução de até 25 por cento da energia atualmente necessária para a separação do etileno, bem como as emissões de dióxido de carbono associadas. Os resultados da investigação foram publicados em Ciência .

Pesquisadores da ExxonMobil e do ITQ descobriram que o novo material, composto por um zeólito de sílica com uma estrutura única, pode ser usado em processos de separação de gás, como recuperação de etileno de correntes que contêm etano e etileno. Os zeólitos são materiais microporosos comumente usados ​​para fins adsorventes e catalíticos em processos químicos. No caso do zeólito ITQ-55, a separação é realizada com um grau de seletividade sem precedentes à temperatura ambiente. Os resultados da investigação também podem se aplicar ao projeto de novos materiais a serem usados ​​como adsorventes ou membranas em diferentes aplicações de separação de gases associadas à fabricação de produtos químicos.

"Destilação criogênica, o procedimento que é usado atualmente para separar o etileno em escala comercial, é um processo que consome muita energia, "explica Vijay Swarup, vice-presidente de pesquisa e desenvolvimento da ExxonMobil Research and Engineering Company. “Se este novo material for aplicado em escala comercial, poderia reduzir significativamente a quantidade de energia e as emissões associadas à produção de etileno. Este é outro excelente exemplo de colaboração entre a indústria e a academia, centrado na promoção de soluções para melhorar a eficiência energética e reduzir as emissões de carbono dos processos industriais. ”

O etileno é um componente vital na produção de produtos químicos e plásticos frequentemente usados ​​no dia-a-dia, fazer com que a busca por tecnologias alternativas para separar o eteno do etano com baixo consumo energético se torne um campo de investigação bastante ativo. Embora os fabricantes de produtos químicos tenham avaliado uma série de alternativas à destilação criogênica, incluindo novos adsorventes e processos de separação, a maioria dessas tecnologias alternativas é prejudicada pela baixa seletividade e eficiência, bem como a impossibilidade de regenerar adsorventes uma vez que se decompõem com o uso devido à presença de contaminantes.

O novo material ITQ-55 é capaz de separar seletivamente o eteno do etano graças à sua estrutura porosa e flexível exclusiva. Criado por unidades em forma de coração interconectadas por canais grandes e flexíveis, o novo material permite a passagem de moléculas de etileno mais planas, enquanto nega o acesso às moléculas redondas de etano. Portanto, o novo material atua como uma peneira molecular flexível.

"O ITQ-55 é um material muito interessante, cuja combinação única de tamanhos de poros, topologia, flexibilidade e composição química conduzem a um material altamente estável e quimicamente inerte que é capaz de adsorver etileno e filtrar o etano, "explica o professor pesquisador do CSIC Avelino Corma, coautor da investigação. "Estamos entusiasmados com esta descoberta e esperamos continuar nossa colaboração frutífera com a ExxonMobil, " ele adiciona.

Pesquisas adicionais ainda devem ser feitas antes que o novo material possa ser considerado para comercialização em larga escala. Outras pesquisas serão centradas na incorporação do material a uma membrana para seu uso industrial, além de desenvolver novos materiais para separação de gases.

"Nosso objetivo final de substituir a destilação criogênica é um desafio de longo prazo que exigirá muitos mais anos de pesquisa e testes dentro e fora do laboratório, "Gary Casty, chefe da seção de catálise da ExxonMobil Research and Engineering Company acrescenta. "Nossos próximos passos serão focados em uma melhor compreensão do potencial deste novo material zeolítico."

As fábricas de produtos químicos representam aproximadamente 8% da demanda mundial de energia, bem como aproximadamente 15% do crescimento da demanda projetado até 2040. À medida que a população do planeta e os padrões de vida aumentam, o mesmo acontecerá com a demanda por bens de consumo, materiais de construção, dispositivos eletrônicos e outros subprodutos petroquímicos. O objetivo da ExxonMobil é melhorar a eficiência industrial para atender às crescentes necessidades de energia do mundo, ao mesmo tempo que mitiga o impacto ambiental.