Senternovem
03-08-2009 | Nieuwe zeolietmembraan geschikt voor biobrandstoffenproductie
De Universiteit van Minnesota heeft een nieuwe methodiek ontwikkeld
voor de productie van zeolietmembranen.
De ingenieurs zijn in staat gebleken om relatief snel thermisch,
hoogwaardige membranen te produceren. Deze vinding draagt bij tot een
energie efficientere productie van chemische oplosmiddelen, zoals
aromatische of cyclische koolwaterstoffen (xyleen, benzeen, etc.).
Maar ook zuurstofhoudende oplosmiddelen bijvoorbeeld in de vorm van
esters, ethers, aldehyden en alcoholen waaronder hernieuwbare
biobrandstoffen zoals ethanol en buthanol vallen hieronder. Het nieuwe
membraan levert een tot 50 maal hogere energie efficiency op bij
chemische extractie van stoffen dan conventionele methodieken.
Op dit moment maken chemische processen veelal gebruik van destillatie
of kristallisatie om stoffen van elkaar te scheiden of te zuiveren.
Dit zijn relatief eenvoudig te ontwerpen processen maar vragen om veel
energie. Het gebruik van membranen is daarom een veel
milieuvriendelijker alternatief. Tot op heden maakte de industrie
nauwelijks gebruik van zeoliet als extractiemedium omdat bij productie
relatief veel gaten in het membraan vallen. Deze gaten leiden tot
onzuivere extracties en mengsels, iets waar de chemische industrie
niet op zit te wachten. Toch blijkt een zeolietmembraan in potentie
over zeer goede eigenschappen te beschikken. Tot op heden is dit type
membraan vooral geproduceerd voor kleinschalige toepassingen, maar het
vraagt veel calcinatietijd, tot wel 40 uur, en energie om ze te
produceren. Vooral het repareren van de gaten en oneffenheden kost
veel tijd en is heel erg kostbaar.
De wetenschappers van de Universiteit van Minnesota zijn er nu in
geslaagd om een zeolietfilm te produceren met nauwelijks
onvolkomenheden in de kristalstructuur en relatief snel en met
aanzienlijk minder gebruik van energie. Het team heeft een methodiek,
genaamd Rapid Thermal Processing (RTP), ontwikkeld. RTP verhit een
zeolietfilm in een minuut tot 700 graden Celsius en deze temperatuur
wordt vervolgens voor twee minuten vastgehouden. Deze
verhardingmethode zorgt er voor dat er een verfijnde korrelige
structuur van het zeolietkristallen ontstaat. Dit verbetert de
prestaties van het materiaal aanzienlijk en er zijn nauwelijks nog
scheuren te vinden. Conventionele zeolietkristallisatietechnieken
verhoogden de temperatuur iedere minuut met 1 graad Celsius tot
400-500 graden. Dit is een tijds- en energie-intensief proces.
Op dit moment is de zeolietfilm nog te dik. De onderzoekers werken nu
aan een film die tussen de 10 a 100 keer dunner moet zijn.
Bron
sciencemag.org of nsf.gov