Universität Tianjin entwickelt neue Membran für CO2-Abscheidung

Ein Forschungsteam der Universität Tianjin in China hat einen neuartigen organischen Mixed-Matrix-Membran entwickelt, der die Effizienz und Skalierbarkeit der CO2-Abscheidung verbessert. Das neue Membranmaterial kombiniert hohe Trennleistung mit Langzeitstabilität und Eignung für großtechnische Prozesse.

Die Membranseparation hat aufgrund ihrer potenziellen Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz und Umweltleistung für die CO2-Abscheidung an Bedeutung gewonnen. Die Abtrennung von CO2 aus industriellen Rauchgasen bleibt jedoch eine Herausforderung und erfordert Membranen, die einen schnellen CO2-Transport, eine effektive Trennung anderer Gase und eine stabile Leistung über die Zeit gewährleisten können.

Das Team unter der Leitung der Professoren Jiang Zhongyi und He Guangwei löste Kompatibilitätsprobleme, indem es die Verarbeitbarkeit von Polymeren mit den effizienten Molekültransporteigenschaften poröser Füllstoffe kombinierte. Ihre "Weak-Interaction Inlaying"-Strategie nutzte Einkristall-kovalente organische Gerüste (COFs) als Füllstoffe, was zu einer gleichmäßigen Einbindung in die Polymermatrix führte. Diese Struktur bewahrte die Flexibilität und Verarbeitbarkeit des Polymers, 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 Membran zeigte auch eine starke Langzeitstabilität, wobei die Leistung während des erweiterten Betriebs und unter Bedingungen mit Wasserdampf, Schwefeloxiden und Stickoxiden konstant blieb. Eine vorläufige technisch-ökonomische Analyse schätzte die Kosten für die CO2-Abscheidung auf etwa 38 US-Dollar pro Tonne CO2, was zukünftige Anwendungen bei der CO2-Abscheidung aus der Stromerzeugung sowie der Zement- und Stahlproduktion unterstützen könnte.