Materieverschuiving, een in New York gevestigde startup met alumni van MIT en Yale heeft een doorbraak bereikt in het op grote schaal maken van koolstofnanobuisjes (CNT)-membranen. De startup ontwikkelt het vermogen van de technologie om individuele moleculen te combineren en te scheiden om benzine, diesel, en vliegtuigbrandstof uit CO ₂ uit de lucht gehaald.

Tests die bevestigen dat de grootschalige CNT-membranen van Mattershift overeenkomen met de kenmerken en prestaties van kleine prototype CNT-membranen waarover eerder in de wetenschappelijke literatuur werd gerapporteerd, werden vandaag gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang . Het artikel was het resultaat van een samenwerking tussen Mattershift en onderzoekers in de laboratoria van Dr. Benny Freeman aan de Universiteit van Texas in Austin en Dr. Jeffrey McCutcheon aan de Universiteit van Connecticut.

Al 20 jaar, onderzoekers hebben aangetoond dat CNT-membranen een enorme belofte bieden voor een breed scala aan toepassingen, waaronder de goedkope productie van ethanolbrandstof, precisie drug levering, energiezuinige ontzilting van zeewater, zuivering van farmaceutische verbindingen, en krachtige katalyse voor de productie van brandstoffen. De moeilijkheid en hoge kosten om CNT-membranen te maken, hebben ze beperkt tot universitaire laboratoria en worden vaak aangehaald als de beperkende factor in hun wijdverbreide gebruik. Het vermogen van Mattershift om CNT-membranen in massa te produceren, ontketent het potentieel van deze technologie.

"Het bereiken van grootschalige productie van koolstofnanobuismembranen is een doorbraak op het gebied van membraan, " zei dr. Freeman, Hoogleraar Chemical Engineering aan de UT Austin. "Het is een enorme uitdaging om nieuwe materialen zoals deze te nemen en ze op commercieel niveau te produceren, dus we zijn erg enthousiast om te zien wat Mattershift hier heeft gedaan. Er is zo'n grote, onontgonnen potentieel voor koolstofnanobuisjes in moleculaire scheidingen, en deze technologie is nog maar de oppervlakte van wat mogelijk is."

Het bedrijf heeft zijn eerste verkopen al geboekt en zal later dit jaar producten verzenden voor gebruik in een zeewaterontziltingsproces dat de minste hoeveelheid energie verbruikt die ooit op proefschaal is aangetoond.

"We zijn verheugd om met Mattershift samen te werken omdat de membranen uniek zijn gemaakt om zouten door ons systeem te laten gaan terwijl we onze trekkende opgeloste stof behouden, " zei John Webley, CEO van Trevi Systems in Petaluma, Californië. "We hebben vorig jaar in onze proeffabriek in de VAE al 's werelds laagste energie-onthardingsproces gedemonstreerd, en met de membranen van Mattershift kunnen we het energieverbruik nog verder verlagen."

Drie belangrijke vorderingen maakten deze doorbraak mogelijk. Eerst, de kosten van koolstofnanobuisjes zijn de afgelopen 10 jaar 100 keer gedaald, met een overeenkomstige verhoging van hun kwaliteit. Tweede, is het groeiende begrip van hoe materie zich gedraagt ​​in nano-begrensde omgevingen zoals het interieur van sub-nm CNT's, waarin moleculen één bestand met hoge snelheden verplaatsen en anders handelen dan in bulkvloeistoffen. En ten derde, is de toename van de financiering voor stoere tech-startups, waardoor Mattershift 5 jaar intensieve R&D kon besteden aan de ontwikkeling van zijn technologie.

"Deze technologie geeft ons een niveau van controle over de materiële wereld dat we nog nooit eerder hebben gehad, " zei Mattershift-oprichter en CEO, Dr. Rob McGinnis. "We kunnen kiezen welke moleculen onze membranen kunnen passeren en wat er met ze gebeurt als ze dat doen. op dit moment werken we aan het verwijderen van CO ₂ uit de lucht en zet het om in brandstoffen. Dit is al gedaan met behulp van conventionele technologie, maar het is te duur geweest om praktisch te zijn. Met behulp van onze technologie, Ik denk dat we koolstofvrije benzine kunnen produceren, diesel, en vliegtuigbrandstoffen die goedkoper zijn dan fossiele brandstoffen."

Het gebruik van CNT-membranen om brandstoffen te produceren is eigenlijk slechts één voorbeeld van een technologie die is voorspeld door de Nobelprijswinnende natuurkundige, Richard Feynman in de jaren vijftig, bekend als moleculaire fabrieken. Molecular Factories werken door processen zoals katalyse, scheiding, zuivering, en manipulatie op moleculaire schaal door nano-elektromechanische systemen (NEMS) om dingen te maken van moleculaire bouwstenen. Elke nanobuis fungeert als een transportband die functies vervult op moleculen terwijl ze er doorheen gaan, enkel bestand, analoog aan hoe fabrieken functioneren op macroschaal.

"Het moet mogelijk zijn om verschillende soorten van onze CNT-membranen te combineren in een machine die doet wat moleculaire fabrieken al lang voorspeld hebben:om alles te maken wat we nodig hebben van elementaire moleculaire bouwstenen, "zei McGinnis. "Ik bedoel, we hebben het over drukwerk vanuit de lucht. Stel je voor dat je een van deze apparaten bij je hebt op Mars. Je zou eten kunnen printen, brandstoffen, bouwstoffen, en medicijnen uit de atmosfeer en de bodem of gerecyclede onderdelen zonder ze van de aarde te hoeven transporteren."