Nano'zeef' bespaart energie bij productie biobrandstoffen
07/02/2008 10:50
Universiteit Twente
Doorbraak in scheidingstechnologie
Een nieuw type membraan, ontwikkeld door onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente, is langdurig bestand tegen blootstelling aan hoge temperaturen. De 'moleculaire zeef' is in staat oplosmiddelen en biobrandstoffen te 'ontwateren', en is daarmee een veelbelovend energiezuinig alternatief voor bestaande scheidingstechnieken. De onderzoekers, die samenwerken met collega's van het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en de Universiteit van Amsterdam, publiceren hun gepatenteerde vinding in het journal Chemical Communications van deze week, dat er de kwalificatie 'hot article' aan heeft gegeven.
Zelfs na 18 maanden continu testen blijken de nieuwe membranen nog effectief te zijn, terwijl ze al die tijd zijn blootgesteld aan een temperatuur van 150 graden Celsius. Bestaande keramische en polymeer membranen laten het al veel eerder afweten (bij ongeveer 100 graden Celsius), omdat ze slecht bestand zijn tegen de combinatie van hoge temperaturen en water. De onderzoekers ondervangen dit in het nieuwe type membraan door een 'hybride' materiaal te kiezen, dat het beste van keramische en kunststof membranen verenigt. Ze maken er een membraan mee waarvan de poriën zo klein zijn dat alleen de kleinste moleculen erdoor passen.
Snelle doorstroming
Keramische membranen, gemaakt van silica, werken gaandeweg steeds minder goed doordat ze reageren met water en stoom. In het nieuwe membraan wordt daarom een deel van de keramische bindingen vervangen door organische verbindingen die ervoor zorgen dat het water geen kans krijgt om het membraan aan te tasten. Het fabricageproces van de nieuwe hybride membranen is beduidend eenvoudiger dan dat van keramische membranen. Dit heeft te maken met de toegenomen flexibiliteit van het membraanmateriaal, hierdoor scheurt het veel minder snel. Tegelijk hebben ze, net als keramische membranen, wel een snelle doorstroming zodat het membraanoppervlak klein kan blijven.
Ook voor waterontzilting
De hybride membranen zijn geschikt om het water uit oplosmiddelen en biobrandstoffen te halen: een toepassing waar veel vraag naar is. Het grote voordeel van membraantechnologie is dat dit veel minder energie vereist dan de tot nu toe toegepaste destillatie. De onderzoekers voorzien bovendien mogelijkheden bij het scheiden van waterstofgas uit gasmengsels. Hiermee kan dit membraantype een belangrijke bedrage gaan leveren aan de verduurzaming van de energievoorziening. Een verdere toepassing kan gevonden worden in het ontzilten van water. Hiervoor worden op dit moment vooral kunststof membranen gebruikt. Het grote voordeel is dat met de nieuwe 'nanozeven' hetzelfde resultaat kan worden behaald met een vele malen kleiner membraan,
Samenvattend voorziet het nieuwe membraan in energiebesparing bij scheidingstechnieken en is het bij temperaturen tot 150 graden Celsius inzetbaar. Het kan daarom op vele terreinen worden toegepast, o.a. voor de productie van biobrandstoffen.
Het onderzoek is het resultaat van een intensieve samenwerking tussen onderzoekers van de groep Anorganische Materiaalkunde van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie (UT), de unit Energy Efficiency in de Industrie (ECN), en de Universiteit van Amsterdam (UvA). De vinding is wereldwijd gepatenteerd.
http://www.utwente.nl
Universiteit Twente