Кристаллы, очищающие природный газ

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2018, №12)

pic_2018_12_07.jpg

Кристаллическое строение металлоорганической каркасной структуры AlFFIVE-1-Ni (многоугольники — фрагменты AlF52)

В Научно-технологическом университете имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) разработана металлоорганическая каркасная структура, повышающая эффективность очистки природного газа от нежелательных примесей — сероводорода и углекислого газа («Nature Energy», 2018, doi: 10.1038/s41560-018-0267-0).

Вероятно, это поможет получать природный газ в более чистом виде и, соответственно, более эффективно использовать его запасы. Основной компонент природного газа — метан CH4, но в нем также содержатся другие газообразные углеводороды и загрязняющие примеси (сероводород и углекислый газ — самые распространенные). Удаление примесей из природного газа позволит добиться более полного и чистого сгорания природного газа и снизит образование оксидов серы. Предполагается, что новый материал сможет удалять H2S и CO2 не только из природного газа, но и из других газов, применяющихся в химической промышленности.

Исследование химиков из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы ведется в рамках программы развития Саудовской Аравии. Согласно ей, к 2030 году Саудовская Аравия за счет сжигания природного газа должна получать до 70% энергии.

Металлоорганические каркасные структуры (MOF) — это ионы или кластеры металлов, связанные друг с другом с помощью органических молекул (линкеров). Такая архитектура позволяет получить правильную кристаллическую решетку с порами большого размера. Варьирование линкеров, металлов и/или кластеров позволяет менять размер пор, каркаса и его реакционную способность, что дает возможность применять MOF в самых различных областях. По словам исследователей, самая главная проблема в создании новой металлоорганической каркасной структуры была в подборе элементов структуры, которые проявляли бы одинаковую селективность связывания к обоим веществам, загрязняющим природный газ — и к H2S, и к CO2.

Металлоорганические каркасы, которые можно применять для очистки природного газа от H2S, или CO2, уже существуют, но они могут поглощать либо сероводород, либо углекислый газ. Дело в том, что ионы металлов по-разному взаимодействуют с серой, входящей в состав H2S, и кислородом углекислого газа — выделяют «тиофильные» ионы (имеющие большее сродство к сере) и «оксофильные» (имеющие большее сродство к кислороду). Из-за этого ранее полученные MOF, способные очищать природный газ от сероводорода, не могли поглотить CO2, и наоборот.

Один материал, способный поглощать оба типичных загрязнителя природного газа, весьма заманчив для промышленной очистки газообразных углеводородов. В перспективе исследователи собираются посмотреть, как эта структура будет очищать природный газ в промышленных масштабах, и, если это возможно, еще в большей степени увеличить эффективность очистки.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 12/2018) на с. 8.

Разные разности

05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>
09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>