Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hochgeschwindigkeitstunnel für Kohlendioxid

28.06.2016

Hochpermeable Mineral/Polymer-Membran für die Abtrennung von CO2

Damit weniger klimaschädliches Kohlendioxid in die Umwelt gelangt, soll das Gas gespeichert oder, besser noch, als Rohstoff wiederverwendet werden. Erster Schritt ist eine effektive Abtrennung des CO2 aus der Abluft von Kraftwerken und Industrieanlagen, z.B. durch Membranverfahren.


Abtrennung von Kohlendioxid

(c) Wiley-VCH

In China wurde jetzt ein Ansatz für eine neuartige Membran entwickelt, die auf einer Matrix aus Schichtmineralen und Polymeren basiert. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, dienen die Hohlräume zwischen den mineralischen Schichten als selektive Transportkanäle für CO2.

Nicht nur bei Abgasen, auch für viele technische Verfahren spielt die Abtrennung von CO2 eine Rolle. Um etwa Erdgas oder Biogas für verschiedene technische Anwendungen nutzbar zu machen, muss CO2 als störende saure Verunreinigung entfernt werden. Bei bestimmten Gleichgewichtsreaktionen, etwa der Herstellung von Synthesegas, kann die Entfernung von CO2 aus der Mischung die gewünschte Reaktion „antreiben“.

Membrantrennverfahren sind im Kommen, verbrauchen sie doch weniger Energie und sind einfacher als herkömmliche Trenntechniken. Der Schlüssel zum Erfolg sind geeignete poröse Materialien mit hochselektiver Durchlässigkeit. Tonminerale mit einem Schichtaufbau, wie Montmorillonit, sind interessante Kandidaten für die Abtrennung von CO2: Die Räume zwischen den Lagen bilden geradlinige Kanälchen, in denen sich austauschbare Ionen befinden.

Über eine Wahl der Ionen kann die Breite der Kanäle gesteuert werden. Zudem tragen die Kanalwände Hydroxylgruppen (–OH), die eine hohe Affinität zu CO2-Molekülen haben. Die Konstruktion selektiver Hochgeschwindigkeitstransportkanäle für CO2 hängt allerdings davon ab, dass das Mineral richtig angeordnet vorliegt.

Dies ist dem Team um Zhi Wang und Michael D. Guiver jetzt gelungen. Den Erfolg brachte eine ausgerichtete Einbettung des aluminium- und magnesiumhaltigen Schichtsilikats Montmorillonit in eine Polymermatrix auf einem Substrat: Auf ein poröses Polymersubstrat pfropften die Forscher von der Tianjin University sowie dem Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering in Tianjin (China) zunächst Polyvinylaminsäure-Ketten auf.

Zwischen diese senkrecht vom Substrat abstehenden Polymerketten fügten sie dann Nanopartikel aus Montmorillonit ein, dessen Calciumionen sie zuvor durch Natriumionen ersetzt hatten. Mit einem speziellen Kupplungsreagenz wurden die Mineralschichten mit den Polymerketten fest zu einer gemischten Matrix verbunden. Auf diese Weise verbleiben die Schichten – und damit auch deren Kanälchen – parallel zu den Polymerketten ausgerichtet. So entsteht eine ultradünne Membran mit geraden Kanälen, die als Transportwege dienen können.

Die OH-Gruppen an den Kanalwänden wechselwirken mit dem sauren CO2 und erleichtern dessen Transport. Die Durchlässigkeit der Membran für CO2 ist dadurch deutlich höher als für Stickstoff, Methan und Wasserstoff, sodass es aus Gasgemischen abgetrennt werden kann.

Angewandte Chemie: Presseinfo 21/2016

Autor: Zhi Wang, Tianjin University (China), http://chemeng.tju.edu.cn/en/people?type=detail&id=214

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201603211

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Wehrhaft gegen aggressiven Sauerstoff - Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden in der Wasseraufspaltung
25.04.2017 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen

25.04.2017 | HANNOVER MESSE

RWI/ISL-Containerumschlag-Index: Kräftiger Anstieg setzt sich fort

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen

Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation

25.04.2017 | Medizintechnik