Een doorbraak in het genereren van waterstabiele metaal-organische raamwerken maakt een efficiënte verwijdering van water uit gassen mogelijk.

De conventionele opvatting dat metaal-organische raamwerken (MOF's) niet stabiel kunnen zijn in water, is omvergeworpen door de ontwikkeling van een MOF die selectief en effectief water kan adsorberen aan droge gasstromen.

"Het bereiken van energiezuinige uitdroging door onze MOF is revolutionair, " zei professor Mohamed Eddaoudi, Directeur van de geavanceerde membranen en poreuze materialen (AMPM) bij de KAUST Division of Physical Science and Engineering.

gassen, zoals aardgas, moet voor transport en gebruik worden gedehydrateerd om problemen zoals corrosie van pijpleidingen en verstoppingen als gevolg van methaanijsvorming te voorkomen. Conventionele droogmiddelen vereisen een energie-intensieve regeneratiecyclus.

De nieuwe gefluoreerde MOF, ontwikkeld door het KAUST-team, bereikt de droog- en regeneratiecyclus bij relatief lage temperaturen en vereist ongeveer de helft van de energie-input van conventionele procedures. Deze dramatische vermindering van het energieverbruik benadrukt het voor de hand liggende potentieel voor het opschalen van de innovatie om enorme efficiëntiebesparingen te realiseren in de gasproductie- en transportindustrie.

MOF's zijn hybride organisch-anorganische materialen die metaalionen of clusters bevatten die op hun plaats worden gehouden door organische moleculen die bekend staan ​​als linkers. Door de metaalcomponenten en organische linkers te variëren, kunnen onderzoekers de structuur en chemische eigenschappen van MOF's verfijnen. Een belangrijk doel van deze afstemming is het creëren van MOF's met holtes die selectief binden aan specifieke moleculen en deze vasthouden, zoals het water dat uit een gasstroom moet worden verwijderd.

"In eerste instantie ons doel was om onze recent geïntroduceerde fluorhoudende MOF's aan te passen, om een ​​periodieke reeks van open metaalplaatsen en fluorcentra in het gecontracteerde poriënsysteem op te nemen, verschillende belangrijke scheidingen te bereiken, " zei Eddaoudi. Deze verkenning leidde tot de ontdekking van een waterstabiele MOF - nu gelabeld als KAUST-8 - met unieke wateradsorptie-eigenschappen en uitstekende recyclebare uitdrogingscapaciteiten. KAUST-8 verwijdert kooldioxide samen met water, wat een veel voorkomende vereiste is bij industriële gasverwerking.

"Ik twijfel er niet aan dat deze ontdekking wetenschappers in de academische wereld en de industrie zal inspireren om MOF's te verkennen om andere uitdagingen aan te pakken, " zei Eddaoudi. Het KAUST-team ziet extra mogelijkheden, zoals het verwijderen van water uit vloeistoffen, zoals inkten en oplosmiddelen die in de elektronica-industrie worden gebruikt.