Кристаллы, очищающие природный газ

А.И. Курамшин

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
Пингвины во сне
Все мы знаем, как важен сон. В этом смысле очень тяжело молодым мамам. Первый месяц-два, когда детеныша надо кормить каждые три часа, о ночном сне можно забыть. И это тяжело, женщины знают. А как животные с этим справляются? Например — птицы? Би...
Долгожители обязаны вирусам
Почему при прочих равных условиях одни доживают до ста лет, а другие — нет? Исследователи из Копенгагенского университета решили поискать ответ на этот вопрос в кишечнике долгожителей, а точнее — в том гигантском сообществе бактерий, которы...
Сердце требует движения
Огромное количество исследователей во всем мире изучает сердечно-сосудистые заболевания и пытается найти универсальное решение. И на самом деле все они сходятся в одном: универсальное решение есть, и это — движение.
Фантастический телескоп
Два года назад NASA запустило в космос уникальную инфракрасную обсерваторию, до сей поры невиданную — телескоп Джеймс Уэбб. Мы уже рассказывали об этом, но не грех и повторить, потому что это настоящее рукотворное чудо.