Une méthode plus économe en énergie améliore la façon dont un gaz industriel est purifié en inversant le processus traditionnel. Le concept a été développé et testé avec succès par des scientifiques de l'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto au Japon et par des collègues. Les résultats ont été rapportés dans le journal Angewandte Chemie Édition Internationale .

L'acétylène est un gaz utilisé dans de nombreuses industries, y compris comme combustible dans le soudage et comme élément de construction chimique pour des matériaux comme les plastiques, des peintures, verre et résines. Pour produire de l'acétylène, il doit d'abord être purifié du dioxyde de carbone. Traditionnellement, cela se fait en faisant passer le mélange gazeux acétylène/dioxyde de carbone à travers un matériau. Le dioxyde de carbone interagit faiblement avec le matériau et passe ainsi à travers, tandis que l'acétylène réagit fortement et s'y attache. Le problème est que l'élimination ultérieure de l'acétylène du matériau nécessite plusieurs étapes énergivores.

Les scientifiques ont cherché des moyens d'inverser ce processus, de sorte que l'acétylène devient le gaz qui traverse le matériau et que le dioxyde de carbone est retenu. Mais si loin, cela a été très difficile.

"Un problème est que les deux gaz ont une taille moléculaire similaire, forme et points d'ébullition, " explique Susumu Kitagawa, chimiste de l'iCeMS, qui a dirigé l'étude. "Les adsorbants qui favorisent le dioxyde de carbone par rapport à l'acétylène existent mais sont rares, surtout ceux qui fonctionnent à température ambiante."

Kitagawa, Le chimiste des matériaux iCeMS Ken-ichi Otake et ses collègues ont amélioré l'adsorption du dioxyde de carbone d'un matériau cristallin appelé polymères de coordination poreux en modifiant ses pores. L'équipe a ancré des groupes amino dans les canaux de pores de deux polymères de coordination poreux. Cela a fourni des sites supplémentaires pour que le dioxyde de carbone interagisse et se fixe au matériau. Le site d'interaction supplémentaire a également modifié la façon dont l'acétylène s'est lié au matériau, laissant moins d'espace pour la fixation de la molécule d'acétylène. Cela signifiait que plus de dioxyde de carbone et moins d'acétylène étaient adsorbés par rapport au même matériau qui n'avait pas d'ancrage de groupe amino.

Ces matériaux nouvellement conçus ont adsorbé plus de dioxyde de carbone et moins d'acétylène par rapport aux autres adsorbants de dioxyde de carbone actuellement disponibles. Ils ont également bien fonctionné à température ambiante, et effectué de manière stable sur plusieurs cycles.

"Cette stratégie d'"action inverse" pourrait être applicable à d'autres systèmes de gaz, offrant un principe de conception prometteur pour les matériaux poreux avec de hautes performances pour les systèmes de reconnaissance et de séparation difficiles, " dit Kitagawa.