KAUST desarrolla membranas avanzadas que reducen el consumo energético en la separación de gases industriales

La Universidad Rey Abdalá de Ciencia y Tecnología (KAUST) ha anunciado el desarrollo de una nueva tecnología de membranas que contribuye a reducir el consumo energético en los procesos de separación de gases industriales, operaciones que representan alrededor del 15 % del consumo energético mundial. El avance se logró en colaboración con socios académicos de China y Francia, según informó la universidad.

KAUST indicó que el estudio, publicado en la revista Nature, se centró en los marcos metal-orgánicos (MOFs), materiales altamente porosos que permiten separar moléculas con gran eficiencia. El equipo de investigación consiguió desarrollar una estructura de membrana compuesta en más de un 90 % por este material, manteniendo su flexibilidad, resistencia y compatibilidad con tecnologías de fabricación industrial.

En este contexto, los investigadores lograron superar uno de los mayores retos técnicos utilizando un pequeño anclaje molecular que une las láminas de los marcos metal-orgánicos con cadenas de polímeros, lo que garantiza un alto rendimiento y permite la fabricación de membranas a gran escala. El equipo demostró su capacidad para producir rollos de membrana de hasta 20 metros de longitud mediante la técnica de fabricación continua (Roll-to-Roll), lo que confirma la posibilidad de integrarlas en líneas de producción industrial existentes.

Alta eficiencia y aplicaciones diversas

El profesor Mohamed Al-Daoudi, catedrático de Química en KAUST y uno de los autores corresponsales del estudio, explicó que esta innovación ofrece una vía práctica para fabricar membranas avanzadas en el tamaño requerido por la industria y acerca la tecnología a su aplicación real. Añadió que los procesos de separación industrial consumen grandes cantidades de energía diariamente.

Las pruebas demostraron una alta eficiencia de la tecnología en aplicaciones como la captura de carbono, la purificación de hidrógeno y la purificación de propileno utilizado en la industria petroquímica. La membrana logró producir propileno con una pureza adecuada para la fabricación de polímeros en una sola etapa de separación, manteniendo su rendimiento durante 150 días de operación continua.

Los resultados de la modelización mostraron que la tecnología podría reducir los costes de purificación hasta en un 80 % en comparación con los procesos de destilación tradicionales, con potencial para su uso en otras aplicaciones como la purificación de gas natural, la recuperación de hidrógeno y la captura directa de dióxido de carbono del aire.

En el estudio participaron investigadores de KAUST, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (Guangzhou), la Universidad de Guangzhou, la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Montpellier y el Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS), bajo la dirección del profesor Xing Zhu, antiguo doctorando de KAUST.