Мембраны ученых ИНХС РАН в 60 раз лучше аналогов улавливают парниковые газы
Новый вид полимерной мембраны, улавливающей парниковые газы в 60 раз лучше аналогов, создали ученые из Института нефтехимического синтеза (ИНХС) им. А. В. Топчиева РАН, 26 июля сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу РНФ.
Полимерная мембрана ученых ИНХС РАН разделяет азот и углекислый газ (CO₂) в два раза лучше аналогов и в 60 раз лучше пропускает CO₂. Это делает данную разработку российских ученых перспективной для экологически чистого удаления углекислого газа из выбрасываемых в атмосферу при работе теплоэлектростанций и других промышленных предприятий газов, что поможет бороться с парниковым эффектом.
Выбросы углекислого газа в атмосферу в процессе работы теплоэлектростанций составляют основную часть парниковых газов, которые считаются ответственными за глобальное потепление.
Предотвратить попадание промышленных газовых выбросов в окружающую среду можно с помощью мембран, которые представляют собой пористые полимерные материалы, способные выделять углекислый газ из дымовых газов и природного газа.
Мембраны задерживают не являющийся парниковым газом азот и хорошо пропускают углекислый газ, который удаляется с помощью системы очистки и помещается в резервуары для дальнейшего использования в различных химических процессах.
Для производства таких мембран часто используют ацетат целлюлозы — полимер на основе растительной клетчатки. Однако всё возрастающие темпы промышленного производства в мире ставят перед учеными задачу по созданию мембран с улучшенными эксплуатационными характеристиками, основные из которых — проницаемость и селективность (избирательность).
Решая эту задачу, ученые из ИНХС РАН заменили основную целлюлозную цепь на полициклоолефиновую. В ней атомы углерода входят в сложные трехмерные кольцевые структуры с высокой термической и химической стабильностью. После чего исследователи дополнительно ввели в состав полимера сложноэфирные группы, содержащие атомы углерода и кислорода.
Таким образом они повысили способность материала связываться с углекислым газом и ускорили прохождение CO₂ через мембрану. По сравнению с аналогичной мембраной из ацетата целлюлозы мембрана из нового полимера в два раза лучше разделяла углекислый газ и азот, а его проницаемость по отношению к CO₂ стала выше более чем в 60 раз, соответственно ускорив разделение газов.
Этот высокий результат стал неожиданностью для самих разработчиков. Обычно при росте проницаемости мембраны падает селективность разделения, и наоборот — увеличению качества газоразделения сопутствует снижение проницаемости. Однако введение сложноэфирных групп в состав полимера обеспечило улучшение обоих параметров.
Руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории химии нефти и нефтехимического синтеза ИНХС РАН кандидат химических наук Евгения Бермешева рассказала о новом материале:
«Полученный материал продемонстрировал превосходные газоразделительные свойства. Структура нового полимера проста и легка в получении — предложенные мембраны можно создавать из продуктов нефтепереработки и традиционных акриловых мономеров, что делает их доступными. Внедрение их в системы газовыведения будет способствовать снижению парникового эффекта, вызванного выбросами теплоэлектростанций и других промышленных предприятий».
В исследовании нового материала принимали участие сотрудники Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова и МГУ им. М. В. Ломоносова. Результаты работы были представлены в статье «Эффективность разделения CO₂ винил-аддитивными полинорборненами с эфирными функциональными группами», опубликованной в Journal of Membrane Science.
В настоящее время идет тестирование мембран из нового материала в условиях, приближенных к промышленным. При этом ученые продолжат работы по разработке мембран на основе созданных ими полимеров.
