Startup skalerer kulstof-nanorørmembraner op for at lave kulstof-nul brændstoffer til mindre end fossile brændstoffer

Mattershift, en NYC-baseret startup med alumner fra MIT og Yale har opnået et gennembrud i fremstillingen af ​​carbon nanorør (CNT) membraner i stor skala. Startup'et udvikler teknologiens evne til at kombinere og adskille individuelle molekyler for at lave benzin, diesel, og flybrændstof fra CO ₂ fjernet fra luften.

Tests, der bekræfter, at Mattershifts storskala CNT-membraner matcher egenskaberne og ydeevnen af ​​små prototype-CNT-membraner, der tidligere er rapporteret om i den videnskabelige litteratur, blev offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt . Artiklen var resultatet af et samarbejde mellem Mattershift og forskere i laboratorierne for Dr. Benny Freeman ved University of Texas i Austin og Dr. Jeffrey McCutcheon ved University of Connecticut.

I 20 år, forskere har vist, at CNT-membraner giver et enormt løfte til en bred vifte af anvendelser, herunder lavprisproduktion af ethanolbrændstof, præcise lægemiddellevering, lavenergi afsaltning af havvand, rensning af farmaceutiske forbindelser, og højtydende katalyse til produktion af brændstoffer. Vanskeligheden og de høje omkostninger ved at lave CNT-membraner har begrænset dem til universitetslaboratorier og er ofte blevet nævnt som den begrænsende faktor i deres udbredte anvendelse. Mattershifts evne til at masseproducere CNT-membraner frigør potentialet i denne teknologi.

"At opnå storskalaproduktion af kulstof-nanorørmembraner er et gennembrud på membranområdet, " sagde Dr. Freeman, Professor i kemiteknik ved UT Austin. "Det er en kæmpe udfordring at tage nye materialer som disse og producere dem på et kommercielt niveau, så vi er virkelig spændte på at se, hvad Mattershift har gjort her. Der er sådan en stor, uudforsket potentiale for kulstofnanorør i molekylære separationer, og denne teknologi ridser bare i overfladen af, hvad der er muligt."

Virksomheden har allerede booket sit første salg og vil sende produkter senere i år til brug i en havvandsafsaltning, der bruger den mindste mængde energi, der nogensinde er demonstreret i pilotskala.

"Vi er glade for at arbejde med Mattershift, fordi dets membraner er unikt skræddersyet til at tillade salte at passere gennem vores system, mens de bibeholder vores opløste sugestof, " sagde John Webley, CEO for Trevi Systems i Petaluma, Californien. "Vi demonstrerede allerede verdens laveste energiafsaltningsproces i vores pilotanlæg i UAE sidste år, og Mattershifts membraner vil give os mulighed for at presse energiforbruget endnu lavere."

Tre væsentlige fremskridt gjorde dette gennembrud muligt. Først, der har været en 100-dobling af prisen på kulstofnanorør i de sidste 10 år, med en tilsvarende stigning i deres kvalitet. Sekund, er den voksende forståelse af, hvordan stof opfører sig i nano-begrænsede miljøer som det indre af sub-nm CNT'er, hvor molekyler flytter enkelt fil med høje hastigheder og virker anderledes, end de gør i bulkvæsker. Og for det tredje, har været stigningen i finansieringen til hårde tech startups, hvilket gjorde det muligt for Mattershift at bruge 5 års intens R&D på at udvikle sin teknologi.

"Denne teknologi giver os et niveau af kontrol over den materielle verden, som vi aldrig har haft før, " sagde Mattershift grundlægger og administrerende direktør, Dr. Rob McGinnis. "Vi kan vælge, hvilke molekyler der kan passere gennem vores membraner, og hvad der sker med dem, når de gør det. F.eks. lige nu arbejder vi på at fjerne CO ₂ fra luften og gør det til brændstof. Dette er allerede blevet gjort ved hjælp af konventionel teknologi, men det har været for dyrt til at være praktisk. Ved at bruge vores teknologi, Jeg tror, ​​vi vil være i stand til at producere kulstof-nul benzin, diesel, og jetbrændstoffer, der er billigere end fossile brændstoffer."

At bruge CNT-membraner til at producere brændstoffer er faktisk kun et eksempel på en teknologi forudsagt af en nobelprisvindende fysiker, Richard Feynman i 1950'erne, kendt som Molecular Factory. Molecular Factory arbejder ved at kombinere processer såsom katalyse, adskillelse, rensning, og manipulation i molekylær skala af nanoelektromekaniske systemer (NEMS) for at lave ting fra molekylære byggesten. Hvert nanorør fungerer som et transportbånd, der udfører funktioner på molekyler, når de passerer igennem, enkelt fil, analogt med hvordan fabrikker fungerer på makroskalaen.

"Det burde være muligt at kombinere forskellige typer af vores CNT-membraner i en maskine, der gør, hvad molekylære fabrikker længe har været forudsagt at gøre:at lave alt, hvad vi har brug for, af grundlæggende molekylære byggesten, " sagde McGinnis. "Jeg mener, vi taler om tryksager fra luften. Forestil dig at have en af ​​disse enheder med dig på Mars. Du kunne printe mad, brændstoffer, byggematerialer, og medicin fra atmosfæren og jorden eller genbrugsdele uden at skulle transportere dem fra Jorden."