Створено речовину, яка може ефективно очистити етилен від етану.
У сучасному світі нас з усіх боків оточують полімери. Їх стало настільки багато, що полімерне сміття представляють серйозну проблему для світового океану - але тут вже, як кажуть, самі винні. Однак крім проблеми відходів є ще одна.
Справа в тому, що полімерне виробництво - це вельми витратний з точки зору енергії процес. Наприклад, до того як з поліетилену буде виготовлений звичайний пакет, потрібно спочатку виготовити сам поліетилен з етилену. А до цього отримати етилен, тому що в природі його не знайти. Виробляють етилен з інших вуглеводнів за допомогою процесу, який називається піроліз: вуглеводневу сировину нагрівають у спеціальних апаратах, в результаті чого великі молекули розвалюються на більш маленькі, серед яких є і етилен. Але крім потрібного нам етилену утворюється ще безліч різних речовин, які необхідно якось з цієї суміші прибрати, тому що для виробництва поліетилену етилен повинен бути дуже високого ступеня чистоти.
Процес поділу і очищення - наріжний камінь всього хімічного виробництва. Не так складно отримати якусь речовину - складно потім відокремити її від інших. Для цих цілей на заводах стоять величезних розмірів установки, і ресурсів вони споживають теж пропорційно. Основна проблемна примітка в етилені - його практично рідний хімічний «брат» етан. Вони обидва дуже схожі за своїми властивостями і тому їх дуже важко відокремити один від одного. На заводах для цього будують складні кріогенні установки, які при низькій температурі і високому тиску очищають етилен від етану. Природно, що це не тільки робить виробництво більш дорогим, але і призводить до зайвих викидів у навколишнє середовище і витрати ресурсів.
Одне з можливих рішень проблеми - використання адсорбентів. Замість того щоб охолоджувати, стискати і нагрівати мільйони тонн газової суміші, непогано було б пропустити її крізь якийсь фільтр, який адсорбує етан, а на виході дасть чистий етилен. Дослідники не один рік б'ються над тим, щоб створити такі матеріали. Кілька років тому за допомогою метал-органічних каркасних структур (MOF) вдалося розділити етан і етилен, але з одним дуже істотним «але». Розроблений адсорбент затримував етилен, а пропускав, навпаки, етан. Тобто поділ відбувався навпаки - не етилен чистився від етана, а етан від етилену. З урахуванням того, що в реальних умовах етилену в суміші міститься сильно більше, виходила зайва робота, яка була нічим не краще криогенного поділу.
У нещодавно опублікованій статті дослідники з Китаю і США представили речовину, яка виловлює з суміші етан, не чіпаючи етилен. Як і в попередньому випадку, цей адсорбент являє собою метал-органічну каркасну структуру на основі заліза, проте на відміну від більш ранніх розробок, на атоми заліза були поміщені атоми кисню. Така молекулярна конструкція виявилася здатною ефективно пов'язувати молекули етана, в той час як молекули етилену на подібні «рецептори» не сідали. В результаті адсорбент став здатний «правильно» розділяти етан-етиленову суміш в одну стадію: пов'язувати етан і пропускати етилен.
За матеріалами Science