ENGINEERINGNET.BE - Bij het winnen van aardgas of opwekken van biogas, draait het om het bestanddeel methaan. Maar dat vindt men nooit in pure vorm.
In gas zit bijvoorbeeld telkens ook een flinke portie koolstofdioxide (het broeikasgas CO2), soms tot 50%. Om methaan te zuiveren, gebruikt de industrie vaak membranen. Dat zijn filters die op moleculair niveau methaan scheiden van CO2. Met methaan kan men dan elektriciteit opwekken, chemicaliën maken of verwarmen en CO2 kan tegenwoordig hergebruikt worden als grondstof.
Professor Ivo Vankelecom van de Faculteit Bio-Ingenieurswetenschappen (KU Leuven): “Een goed membraan is zowel selectief als doorlaatbaar: het laat alleen het juiste bestanddeel door en dan zoveel mogelijk. De membranen die nu gebruikt worden, scoren meestal slechts op één vlak zeer goed: ze zijn ofwel zeer doorlaatbaar ofwel zeer selectief. Een ander belangrijk probleem is dat de membranen week worden als het gasmengsel teveel CO2 bevat, en dat ze dan slechter beginnen te werken: ze laten bijna alles door en de scheiding tussen methaan en CO2 mislukt.”
De beste membranen bestaan momenteel uit een matrixstructuur van een polymeer met daarin een vuller, bijvoorbeeld een metaalorganisch rooster. Dat laatste is een materiaal met poriën op nanoschaal. Uit de studie bleek dat de eigenschappen van een dergelijk membraan sterk verbeteren als je bij de membraanproductie de temperatuur tot boven de 160°C brengt.
Vankelom: “Je krijgt meer bindingen in het polymeer van de matrix: het net wordt als het ware dichter en dat verbetert op zich al de werking, omdat het niet meer week kan worden. Het metaalorganisch rooster – de vuller – verandert van structuur en gaat nog selectiever filtreren. De behandeling bij hoge temperatuur zorgt er ten slotte ook nog voor dat matrix en vuller op een lekdichte manier aan elkaar hechten: het gasmengsel kan niet meer ontsnappen via één of ander gaatje.”
Daardoor scoort het nieuwe membraan de hoogste score ooit qua selectiviteit, zonder dat het week wordt wanneer veel CO2 aanwezig is.
Doctor Lik Hong Wee: “Als je vertrekt van een mengsel van 50% CO2 en 50% methaan, dan krijg je met dit membraan na de scheiding 164 keer meer CO2 dan methaan. In de wetenschappelijke literatuur zijn dat de beste resultaten ooit.”
(bron: KU Leuven) (figuur: KU Leuven © Verbeke)
