Cardiff Üniversitesi’nde geliştirilen yeni bir polimer, kimya mühendisliği’nde ve enerji üretiminde yüksek ölçekte gaz karışımlarının daha verimli şekilde ayrıştırılmasına yardımcı olabilir. Gaz ayrıştırma işlemi pek çok endüstriyel proses için önemli bir aşamadır. Bunların arasında havadan nitrojen ya da oksijenin ayrıştırılması ve doğal gazın ya da hidrojenin saflaştırılması sayılabilir.
Şimdilik bu işlemin en az enerji tüketilerek uygulanan yöntemi polimer membran kullanmak. Ancak pek çok polimer düşük geçirgenliğe sahip ya da gazlar arasında yeterince seçiciliğe sahip değil.
Kimya bölümünden the journal Science ‘a yapılan açıklamada gaz karışımlarını, gaz moleküllerinin boyutlarına göre verimli bir şekilde ayrıştıran yeni bir polimerin detayı verildi. Polimerin moleküler yapısı son derece buruşuk yani eğri-büğrü, bu sayede içinde bulunduğu boşluğu tam dolduramıyor. Kalan boşluklardan gaz moleküllerinin seri şekilde geçmesine fırsat kalırken, daha büyük moleküllerin geçmesi ise polimerin bükülmezliği sayesinde engellenebiliyor. Bu şekilde de polimer bir gaz süzgeci gibi çalışıyor.
Cardiff’teki ekip, Italya’dan membran Teknolojisi Enstitüsü – ITM-CNR ile birlikte çalışmış. ITM-CNR da çalışma sonucu polimerden elde edilen membranın yüksek geçirgen özelliğe sahip olduğunu ve hidrojen ya da oksijen gibi küçük moleküler yapıya sahip gazların, Nitrojen ya da metan gibi büyük moleküllere sahip gazlardan kolayca ayrılabildiğini teyid ediyorlar.
Kimya bölümü’nden Prof Neil McKeown, araştırma ekibinin bir üyesi ve ‘Yüksek rijiditeye sahip ve buruşuk yapıdaki bu polimer için yeni bir polimerizasyon reaksiyonu geliştirmek zorunda kaldık. Aslında çok eskiden bilinen kimya tekniklerini uyguladık. Tröger’in 125 yıl önce hazırladığı bileşeni esas aldık. Bu basit kimya tekniği, var olan malzemeleri kullanarak yüksek rijiditede ve yüksek molkeüler küteleye sahip, merdiven polimer oluşturma imkanı verdi. Gaz ayrıştırma membranları için yaptığımız bu polimerin, farklı uygulamalar için de polimer hazırlama konusunda faydalı olacağını umuyoruz” diyor. Cardiff Üniversitesi bu yeni polimerizasyon prosesi için patent başvurusu yaptı.
Bu haliyle uygulama paladyum kullanılarak yapılan alaşımlarla hidrojen saflaştırma işleminden daha ucuz bir alternatif sergiliyor. Çözüm düz plaka yanı sıra oluk fiber membranlar olarak da fabrikasyona uygun. Diğer potansiyel uygulamaları Su saflaştırma ve desalinasyon, PEM yakıt hücrelerinde anyon, proton değişim membranları, karışık organik gazlardan metanın ayrıştırılması, CO2 yakalama ve çevresel kirliliğe yol açan gazların ayrıştırılması. Ayrıca bataryalarda kullanılan katyon ve anyonların kolay hareketi için ayrıştırıcı filmler, antibakteriyel uygulamalar, gıda paketlemede seçici gaz geçirgenliği ve koruma için bariyer filmlerin oluşturulması gibi pek çok alan olarka sayılıyor.
Şu ana kadar yapılan testler mükemmel sonuçlar verdiği için Cardiff Üniversitesi endüstriyel ortak arayışına girmiş. Polimerin moleküler yapısının optimizasyonu için araştırmalar sürüyor.
Adaptasyon: http://www.uk-cpi.com/wp-content/uploads/2012/12/Supergen-Briefs-Digital-Cardiff-FP.pdf