A metanol hatékony és sokoldalú vegyianyag, amely hasznos üzemanyag termék, a CO2 viszont káros üvegházhatású gáz. A tudósok előtt álló kihívás tehát a víz elválasztása vagy kiszűrése, mivel ez korlátozza a folyamatos kémiai reakciót. Arra törekedtek, hogy kitalálják, hogyan lehet ezt anélkül megtenni, hogy más lényeges gázmolekulákat elveszítenének.

A kutatócsoportot Miao Yu, a Rensselaer Biotechnológiai és Interdiszciplináris Tanulmányok Központjában(CBIS) található Vegyi és Biológiai Mérnöki Tanszék professzora vezette. A kutatók sikeresen létrehoztak egy membránt, amely képes nagy sebességgel átengedni a vizet nátriumionokból és zeolitkristályokból álló apró pórusokon keresztül. Együttesen, ezek alkotják a vízvezető nanocsatornákat, amelyek megőrzik a gázmolekulákat.

Yu elmagyarázta a folyamatot: "A nátrium szabályozhatja vagy beállíthatja a gázáteresztést. Olyan, mintha a nátrium-ionok a kapunál állnának, és csak a vízet engednék keresztül. Amikor a semleges gáz megérkezik, az ionok blokkolják az áthaladását."

A múltban az ilyen típusú membránok érzékenyek voltak az átszivárgó gázmolekulákra. Yu és csapata a kristályok összeállításának új, optimalizált módjával kísérletezett, így kiküszöbölve a hibákat vagy szivárgásokat. 

A kutatók a felfedezést olyan áttörésnek nevezték, amely számos olyan kémiai reakcióktól függő ipari folyamatot javíthat, ahol a víz a melléktermék.

A kutatók képesek voltak eltávolítani a vizet a reakciófolyamatból, ahogy Huazheng Li, a Rensselaer posztdoktori kutatója és a kutatás vezető szerzője elmagyarázta: „Amikor sikerül eltávolítani a vizet, az egyensúly eltolódik, ami azt jelenti, hogy több szén-dioxid alakul át, és több metanolt tudunk előállítani.”

A csapat ezután egy startuppal együttműködve dolgozik majd a folyamat méretezhető változatának elkészítésén, amely lehetővé tenné a felhasználást nagy tisztaságú metanol előállítására szolgáló ipari alkalmazásokban is.

Deepak Vashishth, a CBIS igazgatója szerint ez a kutatás jó példája annak a jelentős hozzájárulásnak, amelyet Yu professzor és csapata az interdiszciplináris kihívások területén letett az asztalra, a víz, az energia és a környezettudatosság területén. Az ilyen cél-membránok kifejlesztése és telepítése rendkívül hatékony és praktikus innováció.

A membrán felhasználásával ráadásul más kémiai reakciók is fejleszthetők.

"Az iparban számos reakció van, amelyet a víz jelenléte korlátoz" - mondta Yu. "Ez az új membrán az egyetlen, amely rendkívül hatékonyan működik kemény reakciókörülmények között is."

(Forrás: Phys.org Képek: Wikimédia, Unsplash)