Dr. Inhar Imaz en ICREA Prof. Daniel Maspoch zijn het brein achter een nieuwe methode voor metaal-organische raamwerksynthese. Verwacht wordt dat hun sproeidroogtechniek de commercialisering van MOF's aanzienlijk zal bevorderen.

Een groep EU-projectpartners (ProDIA) heeft met succes syntheseprocessen ontwikkeld die de productie van metaalorganische raamwerkmaterialen (MOF's) op industriële schaal mogelijk maken. Deze innovatieve methoden hebben de productiekosten aanzienlijk verlaagd, waardoor MOF's concurrerend kunnen worden geprijsd ten opzichte van veel huidige marktleidende materialen. Met de mogelijkheid om deze geavanceerde poreuze materialen tegen een economisch haalbare prijs aan te bieden, de verwachte voordelen van hun superieure prestaties kunnen nu worden gerealiseerd.

Metalen organische raamwerken (MOF's) behoren tot de meest opwindende materialen die de afgelopen twee decennia zijn ontstaan. Het zijn vaste stoffen in poedervorm die zijn samengesteld uit metalen of metaalclusters die door organische liganden zijn verbonden tot uitgebreide netwerken, die vaak een zeer hoge porositeit hebben in het bereik van nanoporiën (1 nanometer =10 ^-9 m). Het zijn deze kleine poriën of holtes die deze MOF-materialen bij uitstek geschikt maken voor de opslag van gassen zoals CH ₄ , H ₂ O, CO ₂ , NH ₃ en nee, onder andere. In combinatie met hun chemische flexibiliteit, MOF's hebben een groot potentieel in een breed scala van sectoren, waaronder energie, milieu- en biologische toepassingen.

Het consortium heeft met succes aanzienlijke vooruitgang geboekt op twee gebieden die cruciaal zijn voor MOF-industrialisatie/productie en vormgeving/formulering. Verschillende productieprocessen werden onderzocht, ontwikkeld en gevalideerd om de productie op meerdere kiloschaal van een structureel en chemisch diverse reeks MOF-materialen mogelijk te maken. Geschikt gevormde lichamen en formuleringen die de vervaardigde MOF-poeders omvatten, werden vervaardigd, gekarakteriseerd en getest voor gebruik in de belangrijkste toepassingsgebieden van gasopslag voor schone mobiele energie, op afvalwarmte gebaseerde koeloplossingen voor datacenters, luchtzuivering, en preventie van door medische hulpmiddelen opgelopen infecties. Gegevens verzameld in zij-aan-zij testen met industriebenchmarks bewijzen de superieure prestaties die haalbaar zijn met de vervaardigde materialen, bevestiging van hun immense toekomstpotentieel.

Een groep onderzoekers onder leiding van Dr. Inhar Imaz en ICREA Prof. Daniel Maspoch van het Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2) ontwikkelde een van de nieuwe methoden voor MOF-synthese:sproeidrogen. De sproeidroogmethode van de ICN2 werd voor het eerst gepubliceerd in Natuurchemie in 2013. Het werd in 2015 gepatenteerd en in licentie gegeven aan mede-ProDIA-partner MOFApps. Nu, het is opgeschaald van gram- naar kiloschaalproductie in samenwerking met de onderzoeksgroep onder leiding van Prof. David Farrusseng (IRCELYON, CNRS), MOFApps en Axel'One.

De sleutel tot deze snelle reis van laboratorium naar industrie is dat de methode is aangepast vanuit een algemeen industrieel proces waarvoor geen gespecialiseerde apparatuur nodig is. Het gebruikt ook water als reactiemiddel, waardoor het een goedkope, milieuvriendelijke route naar de continue productie van een reeks poreuze MOF's. Uniek in Europa, de proof-of-concept-installatie op Axel'One is 10,5 meter hoog en levert enkele tientallen kilo's van de op koper gebaseerde MOF op, HKUST-1, in slechts een paar uur. Dit is een belangrijke stap in de richting van productie op industriële schaal (~300 kg/dag) van MOF's via sproeidrogen, die deze materialen de concurrerende prijs zouden geven die ze nodig hebben voor massale opname.