Zwiększyć selektywność membran oddzielających
Oddzielanie gazów poprzez selektywne przepuszczalne membrany stosowane jest między innymi do odzyskiwania wodoru w postaci gazowej, usuwania dwutlenku węgla (CO2) czy do osuszania powietrza. Celem projektu "Wielokomponentowe nanostrukturalne materiały dla membran oddzielających" (Compose) było stworzenie nowych nanostrukturalnych materiałów, charakteryzujących się wysoce selektywną przepuszczalnością pozwalającą regulować przepływ substancji przez membranę. Badacze koncentrowali się na dwóch klasach materiałów nanostrukturalnych: materiałach hybrydowych i materiałach samoorganizujących się. Mimo że selektywne oddzielanie gazów przy pomocy membran polimerowych jest błyskawicznie rozwijającą się gałęzią technologii membranowych, istniejące materiały charakteryzują się nierzadko niewystarczającą przepuszczalnością, poświęcaną na rzecz selektywności, lub na odwrót – zbyt małą selektywnością uzyskiwaną kosztem większej przepuszczalności. Materiały hybrydowe (składające się z komponentów organicznych i nieorganicznych), takie jak membrany "mixed matrix" (MMM) tworzone poprzez włączenie cząstek nieorganicznych do organicznych struktur polimerowych, mają ogromny potencjał, jeśli chodzi o poprawę właściwości oddzielania gazów. Z kolei samoorganizujące się kopolimery supramolekularne organizują się samodzielnie w zależności od właściwości chemicznych i fizycznych, tworząc cienkie membrany, przypominające błonę komórkową, które w sposób selektywny oddzielają środowisko wewnętrzne od środowiska zewnętrznego komórki. Poznanie i wykorzystanie stosowanych w przyrodzie metod organizacji daje nadzieję na uzyskanie całkowicie nowych metod technologii membran oddzielających. Uczestnicy projektu wyprodukowali różne typy MMM, uzyskując obiecujące rezultaty. Membrany składające się z nanocząsteczek wbudowanych w polimery, takie jak poliacetyleny, polimery celulozowe i guma polidimetylosiloksanowa, wykazują się doskonałą przepuszczalnością i znacząco lepszą selektywnością. Naukowcy wykorzystali też połączenie technik samoorganizacji i klasycznego budowania membran, uzyskując membranę o wysoce zorganizowanej warstwie wierzchniej, pokrywającej porowatą i nieuporządkowaną warstwę pomocniczą. W ramach projektu Compose opracowano nowe materiały nanostrukturalne i wbudowano je w membrany oddzielające, zwiększając w ten sposób ich przepuszczalność i selektywność. Komercyjne udostępnienie membran może być przydatne dla wielu branż wykorzystujących tego rodzaju membrany, z korzyścią dla europejskiego sektora przemysłu i energii, a także dla sekwestracji CO2 i walki z globalnym ociepleniem.
