KAUST разработал новые мембраны для снижения энергозатрат при разделении промышленных газов

Университет короля Абдуллы науки и техники (KAUST) объявил о создании новой технологии мембран, позволяющей снизить энергозатраты при разделении промышленных газов — процессов, на которые приходится около 15 % мирового энергопотребления. Разработка велась в сотрудничестве с академическими партнёрами из Китая и Франции, сообщили в университете.

В KAUST уточнили, что исследование, опубликованное в журнале Nature, было посвящено металлоорганическим каркасам (MOF) — сверхпористым материалам, обеспечивающим высокоэффективное разделение молекул. Учёным удалось создать структуру мембраны, содержащую более 90 % MOF, при этом сохранив её гибкость, прочность и пригодность для промышленного производства.

Кроме того, исследователи решили одну из ключевых технических задач, применив небольшую молекулярную «якорь», связывающую пластины MOF с полимерными цепями. Это обеспечило высокую производительность мембраны и позволило наладить её массовое производство. Команда продемонстрировала возможность изготовления 20-метровых рулонов мембран по технологии непрерывного производства (Roll-to-Roll), что открывает путь к интеграции в существующие промышленные линии.

Высокая эффективность и широкий спектр применения

Профессор Мухаммад аль-Дауди, профессор химии в KAUST и один из ведущих авторов исследования, отметил, что этот прорыв открывает практический путь к выпуску промышленных мембран и приближает технологию к реальному внедрению. Он добавил, что промышленные процессы разделения ежедневно требуют огромных объёмов энергии.

Эксперименты показали высокую эффективность новой технологии для задач улавливания углерода, очистки водорода и получения пропилена для нефтехимической отрасли. Мембрана позволила получать пропилен с чистотой, подходящей для производства полимеров, всего за один этап разделения, сохраняя стабильную работу на протяжении 150 дней непрерывной эксплуатации.

Моделирование показало, что использование новой технологии может снизить затраты на очистку до 80 % по сравнению с традиционной дистилляцией, а также применяться для очистки природного газа, рекуперации водорода и улавливания углекислого газа непосредственно из воздуха.

В исследовании участвовали учёные KAUST, Гонконгского университета науки и технологии (Гуанчжоу), Гуанчжоуского университета, Университета Цинхуа, Университета Монпелье и Национального центра научных исследований Франции (CNRS). Руководил проектом профессор Син Чжо, бывший аспирант KAUST.