Het verwijderen van de lastige onzuiverheden van waterstofsulfide (H ₂ S) en kooldioxide (CO ₂ ) uit aardgas kan eenvoudiger en effectiever worden met behulp van een bij KAUST ontwikkeld metaal-organisch raamwerk (MOF).

Door op deze manier aardgas op te waarderen, zou Saoedi-Arabië kunnen helpen om meer en schoner gebruik te maken van zijn overvloedige aardgasvoorraden, die hoge niveaus van deze twee onzuiverheden kan bevatten. De technologie kan ook een toenemend gebruik van aardgas en andere industriële gassen die H . bevatten bevorderen ₂ S en CO ₂ wereldwijd om potentieel grote ecologische en economische voordelen te plukken.

Aardgas bestaat grotendeels uit methaan (CH ₄ ) en kleinere hoeveelheden andere bruikbare koolwaterstoffen, samen met enkele onzuiverheden. Eenmaal ontdaan van verontreinigingen, aardgas verbrandt veel schoner dan andere fossiele brandstoffen:het stoot geen roetdeeltjes uit en ook minder CO ₂ en vervuilende oxiden van stikstof en zwavel.

Dit KAUST-voorschot zal het Vision 2030-programma van Saoedi-Arabië ondersteunen. Dit grote initiatief, gericht op het verminderen van de afhankelijkheid van het Koninkrijk van olie en het ontwikkelen van nieuwe ecologisch duurzame technologieën, omvat het doel om 70 procent van de energie uit aardgas te halen.

"Om dit uitdagende doel te bereiken, is een verbeterd gebruik van aardgasbronnen nodig die aanvankelijk aanzienlijke hoeveelheden H . bevatten ₂ S en CO ₂ , " zegt Youssef Belmabkhout van het KAUST-team.

MOF's bevatten metaalionen of metaalclusters die bij elkaar worden gehouden door op koolstof gebaseerde organische chemische groepen die bekend staan ​​als linkers. Het herschikken van verschillende linker en anorganische moleculaire bouwstenen verfijnt de grootte en chemische eigenschappen van het poriesysteem in MOF's en stelt hen in staat om veel nuttige functies uit te voeren.

"De uitdaging die we in dit werk tegenkwamen, was om een ​​fluorbevattende MOF te ontwikkelen met poriën die een even selectieve adsorptie van H ₂ S en CO ₂ uit de aardgasstroom, ', legt Belmabkhout uit.

Het onderzoek werd uitgevoerd door een groep in het KAUST Advanced Membranes &Porous Materials Center, onder leiding van professor Mohamed Eddaoudi. Dit centrum heeft een lange geschiedenis in het ontwikkelen van MOF-adsorbentia voor vele toepassingen, inclusief katalyse, gasopslag, gasdetectie en gasscheiding.

"Recente vorderingen in MOF-chemie bij KAUST hebben het ontwerp en de bouw van verschillende MOF-platforms mogelijk gemaakt met het potentieel om vele uitdagingen met betrekking tot energiezekerheid en ecologische duurzaamheid aan te pakken, ' zegt Eddaoudi.

Een groot deel van het onderzoek naar het opwaarderen van aardgas werd gefinancierd door het Saoedische nationale petroleum- en aardgasbedrijf Aramco. "Het belang van Aramco bevestigt zeker het belang van dit werk voor het Koninkrijk, ", voegt Eddaoudi toe.

Er loopt ook een nieuw project met Aramco; zij zal onderzoek doen naar opschaling van de procedure ter voorbereiding op commerciële exploitatie. Verder onderzoek naar het optimaliseren van de chemische eigenschappen van de MOF wordt ook besproken met andere industriële partners.

"Dit gaat over veel meer dan scheikunde, " Belmabkhout benadrukt, "Het gaat om het combineren van chemie, chemische en procestechniek, natuurkunde en berekeningen samen met industriële partners om het economisch gebruik van een natuurlijke hulpbron te bevorderen."