Onderzoekers van de Universiteit van Limerick hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat giftige chemicaliën uit de lucht kan opvangen.

Het materiaal is in staat om sporen van benzeen, een giftige verontreinigende stof, uit de lucht op te vangen en verbruikt daarbij volgens de onderzoekers minder energie dan bestaande materialen.

Het sponsachtige poreuze materiaal kan een revolutie teweegbrengen in de zoektocht naar schone lucht en een aanzienlijke impact hebben in de strijd tegen klimaatverandering, geloven de onderzoekers.

Professor Michael Zaworotko, Bernal Chair of Crystal Engineering and Science Foundation of Ireland Research Professor aan het Bernal Institute van de Universiteit van Limerick, en collega's ontwikkelden het nieuwe materiaal, met bevindingen gerapporteerd in Nature Materials .

Vluchtige organische stoffen (VOS), waaronder benzeen, zijn een klasse van giftige verontreinigende stoffen die ernstige milieu- en gezondheidsproblemen veroorzaken. Het ontwikkelen van technologieën om benzeen in sporenconcentraties uit de lucht te verwijderen en dit te doen met een lage energievoetafdruk zijn beide uitdagingen die tot nu toe niet zijn overwonnen.

"Een familie van poreuze materialen, zoals sponsen, is ontwikkeld om benzeendamp uit vervuilde lucht op te vangen en een schone luchtstroom te produceren voor een lange werktijd", legt professor Zaworotko uit.

"Deze materialen kunnen gemakkelijk worden geregenereerd onder milde verwarming, waardoor ze in aanmerking komen voor luchtzuivering en milieusanering.

"Onze materialen kunnen veel beter qua gevoeligheid en werktijd dan traditionele materialen."

Professor Zaworotko en Dr. Xiang-Jing Kong van de afdeling Chemische Wetenschappen van UL, samen met collega's van vooraanstaande universiteiten in China, ontwikkelden het nieuwe poreuze materiaal dat zo'n sterke affiniteit heeft met benzeen dat het de giftige chemische stof vangt, zelfs wanneer het aanwezig is op slechts 1 deel op 100.000.

Dit materiaal lijkt op Zwitserse kaas omdat het vol gaten zit en het zijn deze gaten die de benzeenmoleculen aantrekken, aldus de onderzoekers.

In termen van energie, omdat het afvangproces is gebaseerd op fysieke in plaats van chemische binding, is de energetische voetafdruk van afvangen en vrijgeven veel lager dan bij eerdere generaties materialen.

"Het breken van gasmengsels is moeilijk te doen. Dit geldt vooral voor de kleine componenten die lucht bevatten, waaronder koolstofdioxide en water. De eigenschappen van ons nieuwe materiaal laten zien dat het breken niet langer moeilijk is voor benzeen", legt uit. Professor Zaworotko.

Eerder werk van het laboratorium van professor Zaworotko resulteerde in toonaangevende materialen voor het afvangen van koolstof en het oogsten van water. Het materiaal voor het opvangen van water heeft zulke gunstige eigenschappen voor het opvangen en vrijgeven van water uit de atmosfeer dat al wordt gebruikt in ontvochtigingssystemen.

Dr. Xiang-Jing Kong legt uit:"Op basis van een slim ontwerp doen onze materialen het goed bij het aanpakken van uitdagingen van zowel technisch als maatschappelijk belang, zoals het verwijderen van sporen van benzeen uit de lucht. Dit is moeilijk voor conventionele materialen en benadrukt zo de charme van poreuze materialen."

Al met al suggereren deze resultaten dat een nieuwe generatie van op maat gemaakte poreuze materialen van het type uitgevonden bij UL een algemene benadering mogelijk kan maken voor het opvangen van giftige chemicaliën uit de lucht.

"Aromatische isomeren zijn moeilijk te scheiden in hun mengsels met traditionele methoden, die altijd energie-intensief zijn", legt Dr. Xiang-Jing Kong uit.

"Dit onderzoek opende mogelijkheden om poreuze materialen te ontwerpen voor een efficiënte scheiding van deze chemicaliën met een lage energie-input en voor het verwijderen van andere sporenverontreinigende stoffen uit de lucht." + Verder verkennen

Nieuw materiaal vangt koolstofdioxide op