Krystaller, der renser naturgas

Fjernelse af de besværlige urenheder af svovlbrinte (H ₂ S) og kuldioxid (CO ₂ ) fra naturgas kunne blive enklere og mere effektiv ved hjælp af en metal-organisk ramme (MOF) udviklet på KAUST.

Opgradering af naturgas på denne måde kan hjælpe Saudi-Arabien til at gøre større og renere brug af sine rigelige naturgasforsyninger, som kan indeholde høje niveauer af disse to urenheder. Teknologien kunne også fremme øget brug af naturgas og andre industrielle gasser indeholdende H ₂ S og CO ₂ verden over for at høste potentielt store miljømæssige og økonomiske fordele.

Naturgas består stort set af metan (CH ₄ ) og mindre mængder af andre nyttige kulbrinter, sammen med nogle urenheder. Når den er frataget forurenende stoffer, naturgas brænder meget mere rent end andre fossile brændstoffer:den udleder ingen sodpartikler såvel som mindre CO ₂ og forurenende oxider af nitrogen og svovl.

Dette KAUST-fremstød vil støtte Saudi-Arabiens Vision 2030-program. Dette store initiativ, rettet mod at reducere kongerigets afhængighed af olie og udvikle nye miljømæssigt bæredygtige teknologier, omfatter målet om at hente 70 procent af energien fra naturgas.

"For at nå dette udfordrende mål vil det kræve øget brug af naturgaskilder, der oprindeligt indeholder betydelige niveauer af H ₂ S og CO ₂ , "siger Youssef Belmabkhout fra KAUST -teamet.

MOF'er indeholder metalioner eller metalklynger holdt sammen af ​​kulstofbaserede organiske kemiske grupper kendt som linkere. Omarrangering af forskellige linker og uorganiske molekylære byggesten finjusterer størrelsen og kemiske egenskaber af poresystemet i MOF'er og gør dem i stand til at udføre mange nyttige funktioner.

"Udfordringen vi mødte i dette arbejde var at udvikle en fluorholdig MOF med porer, der tillader lige så selektiv adsorption af H ₂ S og CO ₂ fra naturgasstrømmen, " forklarer Belmabkhout.

Undersøgelsen blev udført af en gruppe i KAUST Advanced Membranes &Porous Materials Center, ledet af professor Mohamed Eddaoudi. Dette center har en lang historie med at udvikle MOF-adsorbenter til mange applikationer, herunder katalyse, gas lager, gassensing og gasseparation.

"Seneste fremskridt inden for MOF-kemi på KAUST har tilladt design og konstruktion af forskellige MOF-platforme med potentiale til at løse mange udfordringer vedrørende energisikkerhed og miljømæssig bæredygtighed, " siger Eddaoudi.

Meget af forskningen om opgradering af naturgas blev finansieret af det saudiske nationale olie- og naturgasfirma Aramco. "Aramcos interesse bekræfter bestemt vigtigheden af ​​dette arbejde for kongeriget, " tilføjer Eddaoudi.

Et nyt projekt med Aramco er også i gang; den vil undersøge en opskalering af proceduren som forberedelse til kommerciel udnyttelse. Yderligere forskning om optimering af de kemiske egenskaber ved MOF diskuteres også med andre industrielle partnere.

"Det her handler om meget mere end kemi, " understreger Belmabkhout, "Det handler om at kombinere kemi, kemi- og procesteknik, fysik og beregning sammen med industrielle partnere for at fremme den økonomiske brug af en naturressource."