p Um dos maiores desafios da humanidade no momento é reduzir nossas emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. Grupos de pesquisa em todo o mundo estão tentando encontrar maneiras de separar eficientemente o dióxido de carbono (CO ₂ ) da mistura de gases emitidos por plantas industriais e usinas. Entre as muitas estratégias para fazer isso, a separação por membrana é atraente, opção barata; envolve o uso de membranas de polímero que filtram seletivamente o CO ₂ de uma mistura de gases. p Estudos recentes têm se concentrado na adição de pequenas quantidades de estruturas metal-orgânicas (MOFs) em matrizes poliméricas para aprimorar suas propriedades. MOFs são compostos feitos de um centro metálico ligado a moléculas orgânicas de uma forma muito ordenada, produzindo cristais porosos. Quando adicionado a membranas de polímero, MOFs podem melhorar seu desempenho de separação de gás, bem como sua estabilidade e tolerância a condições adversas. Contudo, um dos principais problemas de integração de MOFs em membranas de polímero é encontrar compostos compatíveis com interações favoráveis, como ligações covalentes. Infelizmente, aqueles que foram experimentados requerem síntese e materiais muito caros.

p Para resolver este problema, uma equipe internacional de cientistas conduziu recentemente um estudo que foi publicado em Materiais e interfaces aplicados ACS . Liderado pelo professor Tae-Hyun Kim da Incheon National University, Coréia, os cientistas se concentraram em incorporar um MOF baseado em zircônio chamado 'UiO-66' em uma matriz de polímero que haviam desenvolvido anteriormente. Eles conseguiram isso modificando os MOFs para que pudessem prontamente formar ligações covalentes com os filamentos principais da matriz polimérica.

p Os cientistas sintetizaram UiO-66-NB, que é UiO-66 com unidades de norborneno, uma pequena molécula orgânica. Por meio de um processo de síntese simples, unidades de norborneno podem se tornar elos nas principais cadeias poliméricas da matriz. Desta maneira, o norborneno em UiO-66-NB incorpora os MOFs na matriz, como o Prof. Kim explica, "Em vez de simplesmente misturar MOFs e polímeros, encontramos um método novo e eficiente para incorporar MOFs na matriz do polímero por meio de ligações covalentes; isso fortalece as interações nas interfaces de ambos os compostos e cria matrizes poliméricas livres de defeitos. "

p As características e o desempenho das membranas de polímero preenchidas com MOF foram excelentes:sua permeabilidade ao CO ₂ foi aprimorado sem comprometer significativamente sua seletividade. Seu CO ₂ / N ₂ o desempenho de separação se aproximou do limite superior teórico de Robeson definido em 2019. Além disso, as membranas não eram apenas notavelmente tolerantes a condições adversas, como alta pressão ou mudança de temperatura, mas também muito estável durante longos períodos de quase um ano.

p Essas conquistas são um passo na direção certa para remover as barreiras para a comercialização que essas membranas de polímero enfrentam para aplicações industriais. Animado com os resultados, Prof. Kim observa, "Acreditamos que nossas descobertas abrirão novas estratégias para avaliar interfaces potenciais entre MOFs e matrizes poliméricas para separação de gás de alto desempenho."

p Esperemos que esta tecnologia continue evoluindo para que possamos manter o excesso de CO ₂ longe de nossa atmosfera!