Des chercheurs fondamentaux de la Colorado School of Mines ont proposé un nouveau système en deux parties pour séparer les impuretés du gaz naturel dans le Journal de l'énergie renouvelable et durable . Le gaz naturel contient principalement du méthane, mais les impuretés du mélange gazeux doivent être éliminées avant que le méthane puisse être introduit dans le pipeline. Le système de purification nouvellement proposé combine deux méthodes de séparation et, en principe, promet d'améliorer les performances, réduire les coûts et diminuer les effets secondaires écologiques par rapport aux technologies de référence.

Le traitement du gaz naturel repose généralement sur des techniques à haute température qui entraînent des coûts d'exploitation élevés. "Nous proposons un procédé intégré composé d'hydrates de gaz et de membranes, rendre le processus global de purification du gaz naturel potentiellement plus économique sans processus à haute température, " a déclaré le co-auteur Moises Carreon, un expert des technologies de séparation membranaire.

La technologie membranaire utilise différents types de matériaux pour filtrer le dioxyde de carbone et l'azote du gaz naturel brut. Le propane et le sulfure d'hydrogène sont également souvent présents et peuvent affecter négativement les performances de la membrane. Une solution possible à ce problème est apparue lorsque Carolyn Koh, un expert en hydrates, Guerrier Pramod, chercheur postdoctoral, et Carreon se mit à parler.

"Les hydrates forment des cages à eau à liaison hydrogène qui piègent les gaz que vous souhaitez séparer, " Koh a déclaré. "C'est un moyen potentiellement très sélectif de piéger ces gaz." Des conditions de pression et de température différentes sont nécessaires pour la formation d'hydrates d'impuretés par rapport aux hydrates de méthane. Les ingénieurs ont décidé d'introduire la formation sélective d'hydrates comme étape préliminaire à la séparation par membrane. traiter.

Dans le journal, les chercheurs ont utilisé des algorithmes bien établis pour prouver la faisabilité de la formation d'hydrates spécifiques. Ces conditions ont une demande énergétique relativement faible qui pourrait rendre le système intégré économique.

« Dans ce système intégré, nous éliminons d'abord tous les produits chimiques nocifs présents dans le gaz naturel en utilisant des hydrates de gaz pour produire un mélange plus pur, ", a déclaré Cameron. Il a ensuite expliqué comment le mélange de gaz le plus pur est plus facile à séparer à l'aide de la technologie membranaire.

La formation d'hydrates est non seulement économe en énergie, mais également respectueuse de l'environnement. L'eau est le seul matériau supplémentaire requis pour la formation d'hydrate de gaz, et il séquestre efficacement les gaz dangereux comme le sulfure d'hydrogène sous forme d'hydrate solide, qui empêche son rejet dans l'environnement. Il y a d'autres contaminants qui doivent être éliminés séparément, mais ce système nouvellement proposé réduit l'impact environnemental des processus industriels actuels.

Le système intégré hydrate-membrane peut également servir de modèle pour d'autres séparations moléculaires de gaz, comme la purification de l'hydrogène gazeux.

Les ingénieurs se concentrent maintenant sur la démonstration de leur concept théorique. "Nous essayons de démontrer que ce système intégré peut séparer efficacement les impuretés du gaz naturel dans des expériences de laboratoire, " a déclaré Carreon. Une partie de ce travail impliquera une optimisation pour s'assurer que les structures d'hydrates se forment facilement et rapidement, et peuvent maintenir leur stabilité.