Nanozeef bespaart energie bij productie biobrandstoffen

Een nieuw type membraan, ontwikkeld door ECN, onderzoekers van de Universiteit Twente, Universiteit van Amsterdam 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 hebben hun vinding gepubliceerd in Chemical Communications, een uitgave van de Engelse Royal Society of Chemistry.

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 pori?n zo klein zijn dat alleen de kleinste moleculen erdoor passen.

Membranen
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.

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.

De cilinder is voorzien van het hybride membraan, een laag van enkele tientallen nanometers dik.
In de inzet: de samenstelling van de hybride laag met de pori?n. Uit het buisje (links) komen
slechts de watermoleculen die uit de oplossing zijn ?gezeefd?.

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.

Reacties
Jaap Vente, wetenschapper Moleculaire Scheidingstechnologie, is met recht trots op deze nieuwe technologie. Sinds de publicatie zijn er vele enthousiaste reacties bij zowel ECN, als de Technische Universiteit van Twente binnen gekomen. Vente: "Er is veel gebeurd nadat we het wereldkundig hebben gemaakt. We krijgen brede aandacht van nationale en internationale pers en als gevolg daarvan worden we benaderd door allerlei organisaties. We stellen nu een long list op van partners die mogelijk kunnen participeren in de verdere toepassing en commercialisering van de nanozeef."

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.

Informatie:
Meer informatie over moleculaire scheidingstechnologie kunt u vinden op de website van ECN Energie Eefficiency in de Industrie.

Contact:
Jaap Vente
ECN Energie-efficiency in de Industrie
Tel. 0224 - 564916
vente@remove-this-part-ecn.nl