„Dies ist eine völlig neue Art, einen Trennprozess zu betrachten“, sagt Zachary P. Smith, außerordentlicher Professor für Chemieingenieurwesen am MIT. Er betont das Potenzial, Komponenten anhand von Form und Größe zu trennen, anstatt sie zu kochen.
In einer bahnbrechenden Entwicklung haben MIT-Ingenieure in den USA eine Membran entwickelt, die Rohölkomponenten nach Molekülgröße filtern kann. Diese Innovation, die in Science veröffentlicht wurde, verspricht eine deutliche Reduzierung des energieintensiven Prozesses der Rohölfraktionierung, der derzeit etwa 6 % der globalen CO2-Emissionen ausmacht.
Die neue Membran trennt effizient schwere und leichte Ölkomponenten und widersteht dem Quellen, einem häufigen Problem bei anderen Öltrennmembranen. Sie wird als dünner Film hergestellt und kann mit bestehenden industriellen Techniken gefertigt werden, was den Weg für eine breite Akzeptanz ebnet.
Die konventionelle, wärmegetriebene Ölfraktionierung verbraucht etwa 1 % der globalen Energie. Der Einsatz von Membranen könnte den Energieverbrauch um schätzungsweise 90 % senken. Das MIT-Team modifizierte Polymere, die bei der Umkehrosmose-Wasserentsalzung verwendet werden, um dies zu erreichen, und passte sie für die Kohlenwasserstofftrennung an.
Die modifizierte Membran verwendet eine Iminbindung, die starrer und hydrophober ist als die Amidbindung in Wasserentsalzungsmembranen. Dadurch können Kohlenwasserstoffe schnell durchtreten, ohne ein Quellen zu verursachen. Die Einführung von Triptycen verfeinert die Porengröße für den Kohlenwasserstoffdurchgang weiter.
Andrew Livingston, Professor für Chemieingenieurwesen an der Queen Mary University of London, bezeichnet dies als „einen wichtigen Schritt zur Reduzierung des industriellen Energieverbrauchs“. Er betont die innovative Anwendung der Grenzflächenpolymerisation auf Kohlenwasserstoff-Rohstoffe.
In Tests erreichte die Membran eine 20-fache Erhöhung der Toluolkonzentration im Vergleich zum ursprünglichen Gemisch. Sie trennte auch Naphtha, Kerosin und Diesel effizient nach Molekülgröße. Die Forscher sehen eine Kaskade dieser Filter vor, um komplexe Gemische zu reinigen und gewünschte Chemikalien zu isolieren.
Taehoon Lee, ein ehemaliger Postdoktorand am MIT, merkt an, dass die Grenzflächenpolymerisation bereits für Wasserentsalzungsmembranen verwendet wird. Dies macht die Anpassung bestehender Fertigungslinien für die Massenproduktion möglich, was die Rohölverarbeitung potenziell revolutionieren könnte.