Tianjin Universität entwickelt neue Membran zur CO2-Abscheidung

Ein Forschungsteam der Universität Tianjin hat eine neuartige, vollständig organische Mischmatrixmembran entwickelt, die einen effizienteren und skalierbareren Ansatz zur CO2-Abscheidung bieten könnte. Die Methode kombiniert hohe Trennleistung mit langfristiger Stabilität und großtechnischer Verarbeitungskapazität.

Die am 1. Oktober online in Nature Energy veröffentlichte Studie konzentriert sich auf die Trennung von Kohlendioxid aus industriellen Rauchgasen. Eine Herausforderung bei herkömmlichen Membrantrennungen war bisher, den erforderlichen schnellen CO2-Transport zu erreichen und gleichzeitig andere Gase effektiv abzuscheiden und die Leistung über die Zeit stabil zu halten.

Um Kompatibilitätsprobleme zwischen den Komponenten zu lösen, schlug das Team der Universität Tianjin unter der Leitung von Professor Jiang Zhongyi und Professor He Guangwei eine "Embedding-Strategie mit geringer Wechselwirkung" vor. Sie verwendeten einkristalline kovalente organische Gerüststrukturen (COFs) als poröse Füllstoffe, was eine gleichmäßige Einbettung mit hoher Beladung in einer Polymermatrix ermöglichte.

Die resultierende Membran behielt die Flexibilität und Verarbeitbarkeit des Polymers bei, während die geordneten Poren der COF-Kristalle effiziente Wege für den CO2-Transport boten. Tests mit simulierten Rauchgasen zeigten eine Verzehnfachung der CO2-Permeabilität und stellten damit einen neuen Rekord auf. Die Leistung blieb auch bei längerem Betrieb und unter Bedingungen mit Wasserdampf, Schwefeloxiden und Stickoxiden stabil.

Eine vorläufige technisch-ökonomische Analyse schätzt die Kosten für die CO2-Abscheidung auf etwa 38 US-Dollar pro Tonne CO2. Die Forscher weisen darauf hin, dass diese Arbeit neue Wege für Mischmatrixmembrantrennverfahren eröffnen und zukünftige Anwendungen bei der CO2-Abscheidung aus der Energieerzeugung, der Zement- und der Stahlproduktion unterstützen könnte.