Crédito:NC State
Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu que pode aumentar significativamente a capacidade de um polímero existente de remover seletivamente o dióxido de carbono (CO 2 ) fora das misturas de gases, submergindo primeiro o material em água líquida.
"Normalmente, melhorar a permeabilidade de um gás através de um material prejudica a seletividade do material, "diz Rich Spontak, co-autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e Distinguished Professor of Chemical and Biomolecular Engineering e Professor of Materials Science and Engineering na North Carolina State University. "Para explicar isso usando CO 2 como um exemplo, mais facilmente os gases podem passar através de um material, menos capaz o material geralmente é para remover CO 2 de uma mistura de gases. Deixa passar o CO 2 , mas permite a passagem de outros gases também. Há uma troca real ao projetar polímeros para uso como membranas de separação de gás.
"O que é notável em nossa descoberta é que fomos capazes de melhorar drasticamente o CO do polímero 2 permeabilidade ao mesmo tempo em que melhora ligeiramente seu CO 2 seletividade. E o processo que levou a essa melhoria substancial estava relacionado à transformação da microestrutura da membrana de maneira barata e não tóxica - submergimos o material na água. "
Membranas de polímero que podem filtrar CO 2 são desejáveis para uso em uma variedade de aplicações, como a remoção de CO 2 de gás natural e sequestro de CO 2 a fim de limitar as emissões das instalações industriais.
O polímero em questão aqui é um elastômero termoplástico reciclável, relativamente difícil, e demonstrou ter propriedades desejáveis para uma ampla gama de tecnologias contemporâneas. Para este trabalho, os pesquisadores começaram a ver como a morfologia do material - como as sequências moleculares que compreendem as moléculas de polímero são organizadas em relação umas às outras - afeta seu desempenho como um CO 2 -membrana seletiva.
A permeabilidade dos gases através dos polímeros é freqüentemente medida em unidades Barrer. Quando seco, a permeabilidade do CO 2 através do polímero examinado no papel é inferior a 30 Barrer. Trabalhos anteriores relatados por membros da equipe mostraram que a inclusão de vapor de água na alimentação pode melhorar o CO 2 permeabilidade, aumentando-o para 100-190 Barrer em níveis de umidade relativa acima de 85%.
"Com esses novos resultados, mostramos que podemos alcançar uma permeabilidade de quase 500 Barrer a 90% de umidade, "diz Liyuan Deng, Professor de Engenharia Química na Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia e co-autor do artigo. "Ao mesmo tempo, a seletividade do CO 2 em relação ao nitrogênio (N 2 ) aumenta para ~ 60. Para comparação, as melhores membranas de polímero comerciais que podem ser usadas para CO 2 captura possui uma permeabilidade de até ~ 200 Barrer e um CO 2 / N 2 seletividade de até ~ 50. É muito importante que essas duas métricas de desempenho sejam consideradas simultaneamente para obter membranas competitivas.
"Este trabalho demonstra o potencial do polímero para uso em tecnologias de separação de gás industrial e captura de carbono, com benefícios para a eficiência de fabricação e esforços para mitigar as mudanças climáticas globais. Também fornece uma rota fácil e até então inexplorada para transformar a morfologia de uma membrana de polímero e alcançar uma tremenda melhoria nas propriedades de transporte de gás. "
O papel, "Membranas altamente permeáveis ao CO2 derivadas de um polímero multibloco sulfonado de bloco médio após submersão em água, "é publicado na revista NPG Asia Materials .
