De garrafas de refrigerante a roupas de poliéster, o eteno faz parte de muitos produtos que usamos todos os dias. Em parte para atender à demanda, a Shell Oil Company está construindo uma planta de cracker de etano no condado de Beaver, Pa., especificamente para produzir moléculas de etileno a partir do abundante etano encontrado no gás natural. Contudo, a reação química usada para converter etano em etileno valioso é incompleta, portanto, essas plantas produzem uma mistura impura de etileno e etano. Separar etileno puro de etano é um processo difícil e caro, mas uma nova pesquisa da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh está prestes a simplificar.

A técnica investigada em dois novos artigos, publicado no Jornal da American Chemical Association e Organometálicos , evitaria a liquefação e destilação ao projetar um material que se liga apenas às moléculas de etileno, separando-os assim do etano.

O etileno é uma olefina - uma molécula com uma ligação insaturada (como as gorduras insaturadas). Os métodos atuais de separação do etileno do etano envolvem o resfriamento da mistura a temperaturas muito baixas, liquefazendo, e alimentá-lo em uma grande coluna de destilação, que é um processo que consome muita energia e é caro. Desenvolvido por uma equipe liderada pelos professores Karl Johnson, Ph.D., e Götz Veser, Ph.D., da Engenharia Química e de Petróleo, e o professor Nathaniel Rosi, Ph.D., do Departamento de Química, este novo processo potencialmente economizaria uma grande quantidade de energia, reduzindo as emissões de carbono e os custos ao mesmo tempo.

O coração deste novo método de separação são átomos de cobre isolados aos quais olefinas como o etileno podem se ligar fortemente. Uma vez que os átomos de cobre naturalmente querem se agrupar, que destrói sua capacidade de ligação com olefinas, os pesquisadores de Pittsburgh usaram estruturas metal-orgânicas (MOFs) para isolar efetivamente átomos de cobre no local certo para produzir etileno de alto grau com pelo menos 99,999% de pureza.

"A singularidade deste material é que os átomos de cobre isolados estão no estado de oxidação certo e na geometria certa dentro da estrutura orgânica de metal para fornecer uma seletividade muito alta - maior do que outros métodos de adsorção - e pode ser facilmente ampliado, "diz Johnson, o W.K. Whiteford Professor do Departamento de Engenharia Química e de Petróleo e Diretor Associado do Center for Research Computing. "Os MOFs são uma alternativa prática a um processo ineficiente e caro."

"Projetando sites de metal aberto em estruturas metal-orgânicas para separações de parafina / olefina, "foi publicado no Journal of theAmerican Chemical Society e foi co-autoria de Mona H. Mohamed, PhD, Austin Gamble Jarvi, Sunil Saxena, PhD, e Nathaniel Rosi, PhD, do Departamento de Química de Pitt; e Yahui Yang, Lin Li, PhD, Sen Zhang, Johnathan Ruffley, Götz Veser, PhD, Karl Johnson, PhD, do Departamento de Engenharia Química e de Petróleo. Rosi tem um cargo secundário na Engenharia Química e de Petróleo.

"Insights Fundamentais sobre a Reatividade e Utilização de Sítios de Metal Aberto em Cu (I) -MFU-4 /, "foi publicado na Organometallics e foi coautor de Lin Li, PhD, Yahui Yang, Mona H. Mohamed, PhD, Sen Zhang, Götz Veser, PhD, Nathaniel Rosi, PhD, e Karl Johnson, PhD.