Separación de hidrocarburos y refinado de petróleo crudo más ecológicos
Membranas basadas en polímeros que separan selectivamente mezclas de hidrocarburos y crudo podrían eclipsar los actuales procesos térmicos industriales
Las membranas basadas en polímeros desarrolladas en la KAUST podrían permitir enfoques de separación industrial más ecológicos y baratos. Su estabilidad y selectividad pueden ajustarse mediante reticulación térmica para separar mezclas simples de hidrocarburos y fracciones complejas de petróleo crudo.
Una membrana de polímero orgánico desarrollada por mis científicos de la KAUST ofrece una forma más ecológica y sostenible de separar mezclas de hidrocarburos.
2022 KAUST; Anastasia Serin.
Los procesos de separación, como la destilación y la evaporación, son fundamentales para las industrias química, farmacéutica y petroquímica, pero también son intensivos en energía, caros y contaminantes. Cada año, las refinerías de petróleo crudo consumen alrededor del uno por ciento del total de la energía utilizada en todo el mundo, y algunas refinerías pueden llegar a liberar a la atmósfera entre 20 y 35 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2).
"Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero es un paso adelante en la lucha contra el cambio climático", afirma el autor principal, Stefan Chisca, investigador científico de la KAUST. Las membranas, con su baja huella de carbono y su capacidad para caber en espacios reducidos, ofrecen una alternativa atractiva a estos procesos basados en el calor y pueden reducir las emisiones deCO2 de las refinerías de crudo.
Las membranas poliméricas son más baratas y fáciles de fabricar y adaptar a procesos a gran escala que las inorgánicas. Sin embargo, su escasa estabilidad en condiciones industriales adversas, como temperaturas elevadas y ciertos disolventes, afecta a su rendimiento.
Los investigadores eligieron el polímero poltriazol -con grupos funcionales hidroxilo como columna vertebral estable- para su membrana. Depositaron el polímero disuelto en varios disolventes sobre una placa de vidrio y sumergieron el soporte en agua destilada para eliminar la película resultante. A continuación, calentaron la película en un horno para reticular los grupos hidroxilos y generar una membrana estable en disolventes orgánicos y en medios muy ácidos y básicos.
La reticulación es necesaria para las aplicaciones más exigentes y debe proporcionar estabilidad en la más amplia gama de condiciones, explica la directora del equipo, Suzana Nunes. "La clave para obtener membranas que puedan resistir entornos duros como el del petróleo crudo es la presencia de los grupos hidroxilos", afirma.
Las membranas enriquecieron las mezclas de hidrocarburos hasta en un 95 por ciento en compuestos con menos de diez carbonos. Mostraron una mayor selectividad hacia las parafinas frente a los aromáticos, lo que permitió a los investigadores centrarse en diferentes mezclas de crudo.
"Otro factor crucial para el éxito de estas membranas es su morfología porosa asimétrica", afirma Nunes. La superficie superior de las membranas presentaba una capa densa ultrafina consolidada por reticulación, que proporcionaba selectividad por tamaño. Las capas subyacentes mostraban una estructura muy porosa con poros abiertos interconectados que aumentaban gradualmente con la profundidad para permitir la permeabilidad.
Chisca explica que el equipo está ampliando las membranas y fabricando módulos de prueba para plantas piloto. La incorporación de una unidad de membranas de politriazol a las refinerías existentes puede mejorar estos procesos al producir componentes de mayor pureza o eliminar subproductos al tiempo que se reduce el consumo de energía.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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