MIT araştırmacılarından yeni buluş

TM Dijital Haber Merkezi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) bilim insanları, doğal gaz arındırma verimliliğini önemli ölçüde artırabilen ve çevresel etkilerini azaltan yeni bir polimer membran geliştirdiler. Geliştirilen membran, plastikleşmeden ve zarar görmeden 51 bara kadar karbon dioksit besleme basınçlarına dayanabildi.

Doğal gaz; biyogaz, kömür ve yağ ile karşılaştırıldığında daha temiz ve daha verimli yanma süreci nedeniyle son yıllarda dünya çapında giderek daha popüler bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Bununla birlikte, doğal gaz içindeki karbondioksit gibi kirletici maddelerin varlığı, yakıt olarak yakılmadan önce saflaştırılması gerektiği anlamına gelir.

Doğal gazı saflaştırmak için geleneksel işlemler tipik olarak toksik çözücülerin kullanılmasını içerir ve aşırı derecede enerji gerekir.

Sonuç olarak, araştırmacılar membranların doğal gazdaki yabancı maddeleri daha uygun maliyetli ve çevre dostu bir şekilde almanın bir yolu olarak kullanımını araştırıyorlar, ancak gazları hızlı ve etkili bir şekilde ayırabilen bir polimer malzemesi bulmak araştırmacılar için çok kolay olmadı.

Advanced Materials dergisinde bugün yayımlanan bir makalede, MIT araştırmacıları, doğal etkilerin verimliliğini önemli ölçüde artırabilirken, çevresel etkilerini azaltan yeni bir polimer membran türü tanımladılar.

MIT'deki disiplinler arası bir araştırma ekibi tarafından tasarlanan membran, MIT'deki Kimya Bölümü'nden mezun bir öğrenci olan Yuan He'ye göre, doğal gazları geleneksel malzemelerden çok daha hızlı bir şekilde işleme kapasitesine sahip.

He, “Tasarımımız çok daha fazla karbondioksiti daha kısa sürede arıtarak çok daha fazla doğalgazı işleyebilir.” diyor.

MIT'deki Kariyer Geliştirme Profesörü Joseph R. Mares, “Bunlar moleküler seviyede pişmiş makarna erişte gibi görünen uzun zincirli polimerler. Bu pişmiş makarna eriştelerini daha sert hale getirebilir ve böylece paketleme yapısını değiştiren erişte ile moleküllerin nüfuz edebileceği boşluklar arasında boşluklar yaratabilirsiniz.” açıklamasında bulundu.

Bununla birlikte, bu malzemeler karbondioksit moleküllerinin mevcut arıtma işlemleriyle rekabet edebilecek kadar hızlı bir şekilde geçmesine izin verecek kadar gözenekli değildir.

Araştırmacılar, uzun polimer zincirleri kullanmak yerine, iplikçiklerin saç telleri gibi göründüğü, her iplikçikte küçük kıllar bulunan zarlar tasarladılar. Bu kıllar, polimerlerin gazları çok daha etkili bir şekilde ayırmalarını sağladı.

Araştırmacılar, deneylerde, zarın plastikleşmeden zarar görmeden 51 bara kadar eşi görülmemiş karbon dioksit besleme basınçlarına dayanabildiğini belirtti. Bu, en iyi performans gösteren malzemeler için yaklaşık 34 bar ile karşılaştırılır. Ayrıca membran, takıma göre, geleneksel membranlardan 2 bin ila 7 bin kat daha geçirgen.

Dahası, araştırmacılar saç fırçası polimerlerinin diğer membranların bozulmasına neden olacak koşullara daha iyi dayanabileceklerini keşfetti.

Mevcut zarlarda, uzun zincirli polimer telleri, katı hal filmler oluşturmak üzere birbirine yapışarak birbirlerinin üzerine biner. Fakat zamanla polimer telleri birbirlerinin üzerine kaymakta ve fiziksel ve kimyasal bir dengesizlik yaratmaktadır.

Gaz ayırma için polimer membranların kullanılması, yüksek enerji verimliliği, minimum çevresel etki ve basit ve sürekli çalışma sunar, ancak mevcut ticari malzemeler düşük geçirgenliğe ve orta düzeyde seçiciliğe sahiptir, bu da diğer enerji yoğun süreçlere göre daha az rekabetçi olmasını sağlar.

Ekip ayrıca membran tasarımlarının karbon yakalama ve depolama dahil diğer uygulamalarda ve hatta sıvıları ayırmada kullanımını araştırmayı umuyor.