Les procédés de séparation des gaz et des liquides dans l'industrie chimique pourraient être rendus plus efficaces et respectueux de l'environnement en utilisant des substances connues sous le nom de matériaux intrinsèquement poreux (IPM). Les chercheurs de la KAUST examinent les perspectives des IPM dans la revue Comptes de la recherche chimique .

Niveen Khashab et son équipe sont actuellement fortement impliquées dans la recherche IPM. "Nous nous concentrons sur la fabrication de matériaux qui auront un impact sur les industries chimiques et pétrochimiques en Arabie saoudite et dans le monde, " dit Niveen Khashab, l'auteur correspondant de la revue.

Les matériaux IPM peuvent séparer les gaz et les liquides sans utiliser les méthodes traditionnelles à haute température comme la distillation thermique.

« Grâce à l'examen, nous avons identifié des IPM aux performances impressionnantes, " dit Gengwu Zhang, un post-doctorant dans l'équipe de Niveen Khashab. Il explique que ces IPM, comme d'autres matériaux poreux en cours de développement, pourrait économiser 70 à 90 pour cent des coûts énergétiques des technologies existantes, avec des avantages environnementaux conséquents.

Un avantage clé des IPM par rapport à de nombreux autres matériaux poreux est leur stabilité et leur capacité à maintenir leurs propriétés poreuses dans le solide, liquide, états de gaz ou de solution. Ils peuvent également être facilement traités et modifiés lorsqu'ils sont en solution, contrairement à de nombreuses alternatives.

"Ils peuvent être facilement préparés à grande échelle en utilisant des matières premières bon marché, " dit Zhang, "Certains d'entre eux sont même des produits disponibles dans le commerce."

Les IPM ont des structures chimiques diverses, mais ils partagent la propriété d'être imprégnés de pores qui ont des tailles et des natures chimiques qui les rendent aptes à séparer et purifier différentes molécules. La structure des pores détermine les produits chimiques qu'ils peuvent adsorber sélectivement, bloquer ou laisser passer.

Les auteurs du KAUST ont passé en revue l'état de la recherche sur plusieurs IPM, allant de grosses molécules individuelles avec des pores internes à des assemblages géants de molécules maintenues ensemble par de faibles interactions multimoléculaires.

Les IPM les plus prometteurs identifiés dans l'examen comprennent les produits chimiques cyclodextrine, cucurbiturilles, piliers, trianglamines et cages organiques poreuses (POC). Ce sont tous des composés carbonés ou « organiques ». Les cyclodextrines sont des structures glucidiques en forme d'anneau produites à partir d'amidon naturel. Les autres composés sont des produits spécialisés de la chimie organique de synthèse. Le potentiel de ces matériaux a été démontré par leur performance dans la séparation des gaz industriels courants et des dérivés liquides du benzène chimique industriel central.

Khashab explique que l'équipe KAUST relève désormais le défi d'intensifier son propre travail sur les IPM, déclarant :« Nous avons entamé des discussions avec Aramco pour un plan pilote de séparations liquides qui devrait débuter cette année. »