En kemisk omfavnelse fra den perfekte vært

En industriel proces, der i øjeblikket bruger store mængder energi i petrokemiske anlæg rundt om i verden, kan erstattes af en alternativ proces, der er så effektiv, at den ikke kræver opvarmning eller forhøjet tryk.

Niveen Khashab fra KAUST's Advanced Membranes and Porous Materials Center og hendes kolleger har udviklet en ny måde at adskille derivater af benzen kaldet xylener.

"Diskussioner med industrien om at implementere teknologien er allerede i gang, "Siger Khashab.

Xylener findes i tre forskellige former, kendt som isomerer, som kun adskiller sig fra hinanden i placeringen af ​​et enkelt carbonatom. Xylener bruges i mange store applikationer, herunder i polymerer, plast og fibre, og som brændstofadditiver, men mange anvendelser er kun afhængige af en af ​​de tre isomerer. Fordi isomerer er så ens, deres fysiske egenskaber, såsom kogepunkt, er meget tæt på, hvilket gør at adskille dem energisk dyre.

"Hvert år, de globale energiomkostninger ved at adskille disse isomerer ved hjælp af destillation er omkring 50 gigawatt, nok til at drive omkring 40 millioner hjem, "siger Gengwu Zhang, en postdoc i Khashabs team og første forfatter af undersøgelsen. "Vi ønskede at udvikle en metode med høj effektivitet og lavt energiforbrug til at adskille og rense disse isomerer til den petrokemiske industri."

For at adskille xylenisomerer, Khashab og hendes team brugte doughnutformede molekyler kaldet cucurbiturils. Hullet i midten af ​​disse molekyler kan rumme mindre molekyler inde i det. Hullet i midten af ​​cucurbit [7] uril er den ideelle størrelse til at være vært for ortho-isomeren af ​​xylen, viste teamet. Ved hjælp af en proces kaldet væske-væskeekstraktion, holdet brugte cucurbit [7] uril til at adskille ortho-xylen fra de andre isomerer. "Vi kunne adskille ortho-xylen med mere end 92 procent specificitet efter en ekstraktionscyklus, "Zhang siger." I modsætning til tidligere metoder, vores metode udføres under omgivelsestemperatur og tryk, hvilket betyder meget lavt energiforbrug og let betjening, "tilføjer han.

Hele processen var designet til let at blive vedtaget i de eksisterende anlæg i petrokemiske virksomheder, Khashab forklarer. "Væske-væske-ekstraktionstårne ​​bruges allerede i industrien, og det er derfor relativt let at inkorporere vores materiale i dette setup, "siger hun. Desuden cucurbit [7] uril er billig, kommercielt tilgængeligt eller let fremstillet, og meget stabil i forhold til de fleste porøse materialer.

"Vi har allerede vist, at vi kan adskille xylen fra kommercielle olieprøver i en skala på op til 0,5 liter, "Tilføjer Khashab." Vi er i kontakt med Saudi Aramco for at tage denne proces til industriel implementering. "

Teamet undersøger også andre ansøgninger til denne separationsproces, Siger Zhang.

Undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Chem .