Om aardgas en biogas gebruiksklaar te maken, het methaan moet worden gescheiden van de CO ₂ . Hierbij wordt gebruik gemaakt van membranen, filters die het methaan stoppen en de CO ₂ er doorheen komen. Onderzoekers aan de KU Leuven (Universiteit Leuven), België, hebben een nieuw membraan ontwikkeld dat het scheidingsproces veel effectiever maakt.

Bij de winning van aardgas of de productie van biogas, het draait allemaal om het methaan. Maar methaan wordt nooit in zijn pure vorm gevonden. Natuurlijk gas, bijvoorbeeld, bevat altijd nogal wat kooldioxide, soms tot 50 procent. Om het methaan te zuiveren - of, met andere woorden, om de CO . te verwijderen ₂ —industrie gebruikt vaak membranen. Deze membranen functioneren als moleculaire zeven die het methaan en de CO . scheiden ₂ . Het methaan kan dan worden gebruikt als energiebron voor verwarming, voor de productie van chemicaliën, of als brandstof, terwijl de CO ₂ kan worden hergebruikt als bouwsteen voor hernieuwbare brandstoffen en chemicaliën.

Bestaande membranen moeten nog worden verbeterd voor effectieve CO ₂ scheiding, zegt professor Ivo Vankelecom van de Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen van de KU Leuven. "Een effectief membraan laat alleen de CO ₂ er doorheen komen, en zoveel mogelijk. De commercieel verkrijgbare membranen hebben een wisselwerking tussen selectiviteit en permeabiliteit:ze zijn ofwel zeer selectief, ofwel zeer permeabel. Een ander belangrijk probleem is dat de membranen plastificeren als het gasmengsel te veel CO . bevat ₂ . Dit maakt ze minder efficiënt:bijna alles kan er doorheen, zodat de scheiding van methaan en CO ₂ mislukt."

De best beschikbare membranen bestaan ​​uit een polymere matrix met een vulmiddel, bijvoorbeeld, een metaal-organisch raamwerk (MOF). Deze MOF-vuller heeft poriën op nanoschaal. Uit de nieuwe studie blijkt dat de eigenschappen van een dergelijk membraan aanzienlijk verbeteren bij een warmtebehandeling boven de 160 graden Celsius tijdens het productieproces. "Je krijgt meer verknopingen in de polymere matrix - het net verdicht, bij wijze van spreken, wat de prestaties van het membraan verbetert, omdat het niet meer kan plastificeren. Bij deze temperaturen de structuur van de MOF - de vuller - verandert, en het wordt selectiever. Eindelijk, de behandeling bij hoge temperatuur verbetert ook de hechting van het polymeer en het vulmiddel:het gasmengsel kan niet langer ontsnappen door kleine gaatjes op het grensvlak tussen vulmiddel en polymeer."

Dit geeft het nieuwe membraan de hoogste selectiviteit ooit gerapporteerd, terwijl plasticisering wordt voorkomen wanneer de CO .-concentratie ₂ is hoog. "Als je begint met een 50/50 CO ₂ /methaan mengsel, dit membraan geeft je 164 keer meer CO ₂ dan methaan na permeatie door het membraan, " Dr. Lik Hong Wee legt uit. "Dit zijn de beste resultaten die ooit in de wetenschappelijke literatuur zijn vermeld."