Des bouteilles de soda aux vêtements en polyester, l'éthylène fait partie de nombreux produits que nous utilisons quotidiennement. En partie pour répondre à la demande, la Shell Oil Company construit une usine de craqueur d'éthane dans le comté de Beaver, Pennsylvanie., spécifiquement pour produire des molécules d'éthylène à partir de l'éthane abondant présent dans le gaz naturel. Cependant, la réaction chimique utilisée pour convertir l'éthane en éthylène précieux est incomplète, de telles plantes produisent donc un mélange impur d'éthylène et d'éthane. Séparer l'éthylène pur de l'éthane est un processus difficile et coûteux, mais une nouvelle recherche de la Swanson School of Engineering de l'Université de Pittsburgh est sur le point de rationaliser.

La technique étudiée dans deux nouveaux articles, publié dans le Journal de l'American Chemical Association et Organométalliques , éviterait la liquéfaction et la distillation en concevant un matériau qui ne lie que les molécules d'éthylène, les séparant ainsi de l'éthane.

L'éthylène est une oléfine, une molécule avec une liaison insaturée (comme les graisses insaturées). Les méthodes actuelles de séparation de l'éthylène de l'éthane consistent à refroidir le mélange à très basse température, le liquéfier, et l'alimenter dans une grande colonne de distillation, qui est un processus énergivore et coûteux. Développé par une équipe dirigée par les professeurs Karl Johnson, Doctorat., et Götz Veser, Doctorat., du Génie Chimique et Pétrolier, et le professeur Nathaniel Rosi, Doctorat., du Département de chimie, ce nouveau procédé permettrait potentiellement d'économiser beaucoup d'énergie, réduire les émissions de carbone et les coûts en même temps.

Le cœur de cette nouvelle méthode de séparation est constitué d'atomes de cuivre isolés auxquels les oléfines comme l'éthylène peuvent se lier fortement. Puisque les atomes de cuivre veulent naturellement s'agglutiner, qui détruit leur capacité à se lier aux oléfines, les chercheurs de Pittsburgh ont utilisé des structures métallo-organiques (MOF) pour isoler efficacement des atomes uniques de cuivre au bon endroit afin de produire de l'éthylène de haute qualité d'une pureté d'au moins 99,999%.

"Le caractère unique de ce matériau est que les atomes de cuivre isolés sont dans le bon état d'oxydation et la bonne géométrie dans le cadre organo-métallique pour fournir une sélectivité très élevée - supérieure à d'autres méthodes d'adsorption - et il peut facilement être mis à l'échelle, " dit Johnson, le W.K. Whiteford Professeur au Département de génie chimique et pétrolier et directeur associé du Center for Research Computing. "Les MOF sont une alternative pratique à un processus inefficace et coûteux."

"Concevoir des sites métalliques ouverts dans des cadres organo-métalliques pour les séparations paraffine/oléfine, " a été publié dans le Journal of theAmerican Chemical Society et a été co-écrit par Mona H. Mohamed, Doctorat, Austin Gamble Jarvi, Sunil Saxena, Doctorat, et Nathaniel Rosi, Doctorat, du département de chimie de Pitt; et Yahui Yang, Lin Li, Doctorat, Sen Zhang, Johnathan Ruffley, Götz Veser, Doctorat, Karl Johnson, Doctorat, du Département de génie chimique et pétrolier. Rosi détient un poste secondaire dans le génie chimique et pétrolier.

"Informations fondamentales sur la réactivité et l'utilisation des sites métalliques ouverts dans Cu(I)-MFU-4/, " a été publié dans Organometallics et a été co-écrit par Lin Li, Doctorat, Yahui Yang, Mona H. Mohamed, Doctorat, Sen Zhang, Götz Veser, Doctorat, Nathaniel Rosi, Doctorat, et Karl Johnson, Doctorat.