Imagen: Zeolita ITQ-55 |
Científicos de ExxonMobil y del Instituto de Tecnología Química (ITQ),
centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
y la Universitat Politècnica de València, han descubierto un nuevo
material potencialmente revolucionario que podría reducir
significativamente la cantidad de energía y las emisiones asociadas con
la producción de etileno. Este nuevo material, junto con otros procesos
de separación, podría dar como resultado una reducción de hasta el 25
por ciento en la energía necesaria para la separación de etileno, así
como las emisiones de dióxido de carbono asociadas. Los resultados de la
investigación se han publicado en la revista Science.
Los investigadores de ExxonMobil y el ITQ han descubierto que el nuevo
material, compuesto por una zeolita de sílice con una estructura única,
puede usarse en procesos de separación de gases, como la recuperación de
etileno de corrientes que contienen etano y etileno. Las zeolitas son
materiales microporosos utilizados frecuentemente como adsorbentes y
catalizadores en procesos químicos. En el caso de la zeolita ITQ-55, la
separación se realiza con un grado de selectividad sin precedentes a
temperatura ambiente. Los resultados del trabajo podrían aplicarse
también al diseño de nuevos materiales para ser utilizados como
adsorbentes o membranas en diferentes aplicaciones de separación de
gases asociadas con la fabricación de productos químicos.
“La destilación criogénica, el procedimiento que se emplea actualmente
para la separación del etileno a escala comercial, es un proceso que
consume mucha energía”, explica Vijay Swarup, vicepresidente de
investigación y desarrollo de ExxonMobil Research and Engineering
Company. “Si se aplica este nuevo material a escala comercial, podría
reducir significativamente la cantidad de energía y las emisiones
asociadas con la producción de etileno. Este es otro excelente ejemplo
de colaboración entre la industria y la academia, que se centra en
impulsar soluciones para mejorar la eficiencia energética y reducir las
emisiones de carbono de los procesos industriales”.
El etileno es un componente fundamental en la producción de productos
químicos y plásticos muy utilizados en la vida diaria, por lo que la
búsqueda de tecnologías alternativas para separar el etileno del etano
con un bajo consumo energético se ha convertido en un campo de
investigación muy activo. Si bien los fabricantes de productos químicos
han evaluado una serie de alternativas a la destilación criogénica,
incluidos nuevos adsorbentes y procesos de separación, la mayoría de
estas tecnologías alternativas se ven obstaculizadas por una baja
selectividad y eficiencia, así como por la imposibilidad de regenerar
los adsorbentes cuando éstos se degradan durante su uso por la presencia
de contaminantes.
El nuevo material ITQ-55 es capaz de separar selectivamente el etileno
del etano gracias a su exclusiva estructura porosa y flexible.
Construido a partir de unidades en forma de corazón que se interconectan
a través de canales alargados y flexibles, el nuevo material permite el
paso de las moléculas de etileno, más planas, mientras que no admite el
acceso de las moléculas de etano, de forma más cilíndrica. Así, el nuevo
material actúa como un tamiz molecular flexible.
“La ITQ-55 es un material muy interesante, cuya combinación única de
tamaño de poros, topología, flexibilidad y composición química resulta
en un material altamente estable e inerte químicamente que es capaz de
adsorber etileno y filtrar el etano”, señala el profesor de
investigación del CSIC Avelino Corma, coautor de la investigación.
“Estamos entusiasmados con este descubrimiento y esperamos continuar
nuestra fructífera colaboración con ExxonMobil”, añade.
Todavía se deben realizar investigaciones adicionales antes de que el
nuevo material pueda ser considerado para la comercialización a gran
escala. La investigación fundamental se centrará en la incorporación del
material a una membrana para su empleo industrial, así como en el
desarrollo de nuevos materiales para la separación de gases.
“Nuestro objetivo final de reemplazar la destilación criogénica es un
desafío a largo plazo que requerirá muchos más años de investigación y
pruebas, dentro y fuera del laboratorio”, añade Gary Casty, jefe de
sección de catálisis de ExxonMobil Research and Engineering Company.
“Nuestros próximos pasos se enfocarán hacia una mejor comprensión del
potencial de este nuevo material zeolítico”.
Las plantas químicas representan aproximadamente el ocho por ciento de
la demanda mundial de energía y aproximadamente el 15 por ciento del
crecimiento proyectado de la demanda hasta el año 2040. A medida que la
población mundial y el nivel de vida aumentan, la demanda de bienes de
consumo, materiales de construcción, productos electrónicos y otros
derivados petroquímicos continuará creciendo. ExxonMobil tiene como
misión mejorar la eficiencia industrial para satisfacer la creciente
necesidad de energía del mundo mientras se minimiza el impacto
ambiental.
ExxonMobil
ExxonMobil, la mayor compañía internacional de petróleo y gas que cotiza
en bolsa, utiliza la tecnología y la innovación para ayudar a satisfacer
las crecientes necesidades de energía del mundo. ExxonMobil posee un
catálogo de recursos líder en la industria, es uno de los mayores
refinadores y comercializadores de productos derivados del petróleo, y
su compañía química es una de las más grandes del mundo.
Fuente: ITQ/UPV/CSIC
http://itq.upv-csic.es/noticia/investigadores-de-exxonmobil-y-el-itq-descubren-un-nuevo-material-que-podria-reducir-significativamente-el-consumo-energetico-y-las-emisiones-asociadas-a-la-produccion-de-etileno
Pablo J. Bereciartua, Ángel Cantín, Avelino Corma, José L. Jordá, Miguel
Palomino, Fernando Rey, Susana Valencia, Edward W. Corcoran Jr., Pavel
Kortunov, Peter I. Ravikovitch, Allen Burton, Chris Yoon, Yu Wang,
Charanjit Paur, Javier Guzman, Adeana R. Bishop, Gary L. Casty. Control
of zeolite framework flexibility and pore topology for separation of
ethane and ethylene. Science. DOI: 10.1126/science.aao0092
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