Omdannelse af svovldioxid fra skadelig til nyttig

Forskere har skabt molekylære bure i en polymer for at fange skadelig svovldioxidforurening for at omdanne den til nyttige forbindelser og reducere affald og emissioner.

Et unikt nyt materiale udviklet af et internationalt samarbejde mellem forskere har bevist, at det kan hjælpe med at reducere svovldioxid (SO2)-emissioner i miljøet ved selektivt at fange molekylerne i minutiøst konstruerede bure. Den opfangede giftige gas kan derefter frigives sikkert til omdannelse til nyttige industrielle produkter og processer.

Omkring 87 % af svovldioxidemissionerne er resultatet af menneskelig aktivitet, typisk produceret af kraftværker, andre industrianlæg, tog, skibe, og tungt udstyr, og kan være skadeligt for menneskers sundhed og miljøet. Det internationale team udviklede sig porøst, bur-lignende, stabile kobberholdige molekyler kendt som molekylære organiske rammer (MOF'er), der er designet til at adskille svovldioxidgas (SO2) fra andre gasser mere effektivt end eksisterende systemer.

Professor Martin Schröder, Vicepræsident og dekan for fakultetet for naturvidenskab og teknik ved University of Manchester, og Dr. Sihai Yang, en lektor i Institut for Kemi ved University of Manchester, ledet et internationalt forskerhold fra Storbritannien og USA om dette arbejde.

Forskerne udsatte MOF'erne for simulerede udstødningsgasser og fandt ud af, at de effektivt adskilte SO2 fra gasblandingen ved forhøjede temperaturer, selv i nærværelse af vand.

Forskningen, ledet af University of Manchester og offentliggjort i tidsskrift Naturmaterialer , viste en enorm forbedring i effektivitet sammenlignet med nuværende SO2-opsamlingssystemer, som kan producere meget fast og flydende affald og må kun fjerne op til 95 procent af den giftige gas, bemærkede forskere.

Udførelse af state-of-the-art strukturelle, dynamiske og modellerende undersøgelser på internationale faciliteter såsom ISIS og Diamond Light Source for at udføre neutron- og røntgenspredningsforsøg, og Advanced Light Source i Berkeley USA til at udføre enkeltkrystaldiffraktionsarbejde, de har været i stand til at bestemme præcise målinger af SO2 inden for MOF'er på et molekylært niveau.

Hovedforfatter af forskningspapiret Gemma Smith sagde, at det nye materiale viser en adsorption af SO2 højere end noget andet porøst materiale kendt til dato. Dette arbejde er uden fortilfælde, da det nye materiale er bemærkelsesværdigt stabilt over for SO2-eksponering, selv i nærvær af vand, og adsorptionen er fuldt reversibel ved stuetemperatur.

"Vores materiale har vist sig at være ekstremt stabilt over for ætsende SO2 og effektivt kan adskille det fra fugtige spildgasstrømme. Vigtigt, regenereringstrinnet er meget energieffektivt sammenlignet med dem, der er rapporteret i andre undersøgelser; den opfangede SO2 kan frigives ved stuetemperatur til omdannelse til nyttige produkter, mens den metalorganiske ramme kan genbruges til mange flere separationscyklusser."