p Uma forma reversa de química hospedeiro-convidado pode mudar a forma como a indústria química aborda o desafio, separações moleculares intensivas em energia. p Gaiolas moleculares, em que as moléculas hóspedes se agarram às superfícies externas das gaiolas, em vez de entrar em uma cavidade interna, poderia reduzir o impacto ambiental da separação de misturas de produtos químicos industriais, pesquisa da KAUST sugere.

p As separações moleculares realizadas em escala pela indústria química representam, em conjunto, até 15% do consumo global de energia. Uma das separações mais intensivas em energia envolve derivados de benzeno, chamados xilenos, que são produzidos como uma mistura de três formas isoméricas que devem ser separadas para seus diversos usos industriais. O isômero mais valioso, para-xileno, é um ingrediente chave na fabricação de polímeros de poliéster e tereftalato de polietileno (PET).

p "Convencionalmente, esses isômeros são separados por métodos que demandam energia, como cristalização fracionada, "diz Basem Moosa, um cientista pesquisador no laboratório de Niveen Khashab. "Técnicas alternativas que requerem menos calor reduziriam a pegada de carbono e a poluição geral da separação de xileno, " ele adiciona.

p Khashab e sua equipe têm investigado a possibilidade de separar os isômeros de xileno usando materiais semelhantes a gaiolas, que absorvem seletivamente um isômero de xileno na mistura, como uma técnica de separação alternativa com eficiência energética. Pesquisas anteriores se concentraram em materiais inorgânicos porosos chamados zeólitos, mas os desafios de processamento e a seletividade limitada dos zeólitos restringiram um pouco sua adoção pela indústria.

p Em seu último trabalho, Os pesquisadores da KAUST tornaram-se estáveis, materiais de gaiola orgânica facilmente feitos que incorporam grupos azo à base de nitrogênio em sua estrutura. Os materiais capturaram o isômero para-xileno com alta seletividade. "Comparado com outros materiais orgânicos, mostrou um dos maiores adsorventes para separações de xileno, "diz Aliyah Fakim, um Ph.D. aluno da equipe de Khashab. Surpreendentemente, Contudo, a adsorção de para-xileno não envolveu a entrada do isômero na azo-gaiola. Em vez de, o isômero preso na parte externa da gaiola, formando cristais em que cada molécula de para-xileno era envolvida por quatro moléculas de gaiola.

p A equipe planeja refinar o desempenho das gaiolas orgânicas não porosas, diminuindo a temperatura de ativação e reduzindo o tempo de absorção e liberação do para-xileno uma vez extraído da mistura.

p Contudo, o conceito de separação usando gaiolas orgânicas não porosas pode ser adotado para muitas separações químicas em escala industrial, reduzindo a demanda de energia desses principais processos industriais, Notas de Khashab. "Acreditamos que essas estruturas serão uma próxima geração, tecnologia disruptiva para muitas separações químicas que consomem muita energia, "ela diz." As gaiolas orgânicas são baratas para escalar em comparação com outros materiais orgânicos, e o mais interessante, eles podem ser facilmente ajustados para separações seletivas, ao contrário de suas contrapartes zeólitas inorgânicas. "