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Investigación

MOF, las membranas que filtran las moléculas de gases más pequeñas

Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y proporcionar un suministro de hidrógeno barato, seguro y portátil (las llamadas ‘hidrogeneras’) son dos de los retos más importantes en la transformación hacia una economía sostenible y comprometida con el medio ambiente. Investigadores del Instituto de Nanociencia de Aragón de la Universidad de Zaragoza han desarrollado, mediante técnicas de microfluido muy ventajosas, membranas basadas en unos materiales cristalinos nanoporosos, los MOF, que permiten separar por tamaño las moléculas de gas. 

Tercer Milenio 01/04/2016 a las 06:00
Cada módulo de membrana está formado por miles de fibras huecas de polímero del espesor de tres cabellos que actúan como filtros individuales.INA

La captura de dióxido de carbono (CO2) y la purificación de hidrógeno (H2) implican la separación de mezclas compuestas por las moléculas de gases más pequeñas que existen. Hace falta un tamiz extremadamente fino para separarlas.

Los MOF (del inglés metal-organic framework) son nanomateriales cristalinos de síntesis sencilla cuyas estructuras porosas ordenadas presentan aperturas de un tamaño similar al de las moléculas de los gases más comunes. Actúan como filtros para gases, permitiendo el paso de unos u otros en función de su tamaño, en un fenómeno conocido como ‘tamizado molecular’.

Para ello se han sintetizado membranas de fibra hueca con capas de MOF, que aportan tamaños de poro ‘a la carta’ en función de las necesidades. El acoplamiento de miles de fibras huecas en módulos de membrana permite separar mezclas de gases de manera versátil y a un bajo coste. Con ello se conseguiría un suministro de hidrógeno puro, aumentar el poder energético del gas natural o capturar los gases del efecto invernadero.

Las membranas actúan como filtros que permiten que los gases seleccionados pasen con gran facilidad y eficiencia (por la enorme relación entre el área de filtrado y el volumen del equipo), lo que se combina con la función que llevan a cabo los MOF.

En el Instituto de Nanociencia de Aragón se ha conseguido que algunos de estos MOF crezcan, mediante bombas de microfluido, varias micras de espesor (1 micra corresponde a la milésima parte de un milímetro) en el interior de fibras huecas de polímero de menos de medio milímetro de diámetro externo (el espesor de unos tres cabellos), a temperatura y presión ambiente. La técnica requiere cantidades muy pequeñas de reactivos y disolventes y es perfectamente escalable.

El proyecto
  • Objetivo: La fabricación, utilizando la microfluídica, de membranas de MOF en el interior de fibras huecas que sean eficaces en la separación de mezclas gaseosas con interés medioambiental.
  • Participantes: Iniciado en 2013, el proyecto ha sido llevado a cabo por Fernando Cacho-Bailo, estudiante de doctorado, y Carlos Téllez y Joaquín Coronas, del departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente dentro del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), con la colaboración de Víctor Sebastián (INA) y del centro de investigación e innovación Tecnalia (San Sebastián).
  • Financiación: Gobierno de Aragón, el Ministerio de Economía y Competitividad y Fondo Social Europeo.
Con la colaboración de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Zaragoza.  

 
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