Los investigadores han descubierto un nuevo tipo de marco metal-orgánico (metal-organic framework, MOF) microporoso que muestra excepcionales propiedades de separación en la producción de etileno de grado polímero, un producto químico industrial de gran importancia, aunque de producción costosa.
De acuerdo con este nuevo estudio, el nuevo MOF a base de peróxido de hierro es el mejor material del que se dispone de informes sobre la separación de etano-etileno y presenta un gran potencial para aplicaciones industriales. El etileno (C2H4) es un producto químico de gran aplicación e importancia en la fabricación de numerosos productos, como los plásticos de polietileno. El estudio ha sido publicado en la revista Science.
Sin embargo, el ampliamente utilizado método actual para obtener este producto químico requiere de su separación del etano (C2H6) mediante un proceso de destilación criogénica, uno de los procesos de mayor consumo energético en la industria química.
El desarrollo de un proceso de separación de etileno-etano eficiente en cuanto a costes y energía es muy esperado y se encuentra entre los más importantes para garantizar futuros procesos de separación industrial energéticamente eficientes. Los procesos de separación de gases basados en materiales microporosos, como los MOF, han demostrado ser una prometedora alternativa a los métodos tradicionales de separación de etileno-etano.
Sin embargo, muchos de estos materiales capturan preferentemente el etileno, que después debe separarse de los MOF mediante procesos adicionales. Además, para alcanzar niveles de pureza de grado polímero (> 99,95%) se requieren múltiples ciclos de separación, lo que limita su eficiencia general y su rentabilidad. Inspirados por metaloenzimas naturales que contienen sitios de peróxido de hierro y se unen preferentemente a alcanos como el etano, Libo Li, de la Taiyuan University of Technology y la University of Texas at San Antonio, y sus colegas han sintetizado un MOF similar utilizando Fe2(O2) (dobdc) y han evaluado su rendimiento en la separación.
Li et al. advirtieron que el material presentaba una fuerte preferencia por la unión de etano sobre etileno. Además, los autores muestran su capacidad para producir etileno de grado polimérico (99,99%) a partir de un único ciclo de separación bajo condiciones ambientales. El alto rendimiento de la separación etano-etileno fue validado adicionalmente mediante cálculos teóricos, simulaciones y experimentos.
Referencia bibliográfica:
Libo Li et al. 2018. Ethane/ethylene separation in a metal-organic framework with iron-peroxo sites. Science. DOI: 10.1126/science.aat0586
