Posible sustitución de los combustibles por membranas poliméricas en procesos industriales

Investigadores de la Universidad Iberoamericana de México proponen el uso de membranas poliméricas (plásticas) para reducir el consumo de los combustibles en algunos procesos industriales, y combatir así las altas emisiones de contaminantes a la atmósfera.

Ramificaciones de la industria como la química, la petroquímica y la generadora de energía se encuentran entre los sectores que podrían beneficiarse con este desarrollo, debido a que sus procesos requieren de gases puros (como hidrógeno, helio, metano, etileno y propileno, entre otros).

Estos elementos se encuentran en el ambiente o provienen de otras corrientes de procesos, de ahí la necesidad de separarlos para obtener distintos niveles de pureza en dichos gases.

Tradicionalmente, ello se logra mediante un proceso conocido como condensación, mediante el cual es posible separar gases basándose en sus temperaturas de licuefacción (cambio de estado del gaseoso al líquido, por acción de la temperatura y el aumento de presión).

Sin embargo, el proceso de separación de gases puros a partir del aire u otras corrientes de proceso podría realizarse mediante el uso de membranas poliméricas, ya que éstas tienen una acción similar a los coladores que separan diferentes tamaños de granos, partículas, bacterias, entre otros elementos; pero con la particularidad de que permiten una separación de moléculas gaseosas, con diámetros menores a un nanómetro, debido a que éstas difieren en sus diámetros moleculares.

Separación nanométrica de moléculas gaseosas

El doctor Alberto Ruiz Treviño, titular de la investigación, ejemplifica el proceso al señalar en declaraciones recogidas por AlphaGalileo: “En la obtención de oxígeno con elevados niveles de pureza, a partir del aire, para finalidades médicas, es necesario condensar el elemento a muy bajas temperaturas (el oxígeno condensa a -78 grados). Este proceso implica un enorme consumo de energía, en comparación al que podría requerir un plástico, con un diseño molecular apropiado para hacer la misma función”.

Ruiz Treviño añade que la solución a este problema, mediante el uso de membranas poliméricas, consiste en que las dimensiones de los orificios de éstas pueden llegar a ser inferiores a un nanómetro, hasta niveles de amstrongs (unidades equivalentes a 10 millonésimas partes de un milímetro).

Esto es debido a que las moléculas de gases tienen medidas similares: “Algunos ejemplos de la diferencia entre tamaños moleculares se observan en el oxígeno y el nitrógeno, cuyo diámetro molecular es de 3.46 y 3.64 amstrongs respectivamente”, afirma el experto.

El doctor Ruíz Treviño comenta asimismo que la investigación se encuentra en la fase de diseño y aprobación de diversos polímeros aptos para el desarrollo de las membranas, que posteriormente podrían beneficiar a diferentes sectores industriales.

“Mediante la búsqueda de materiales adecuados para esta tarea, la optimización de los orificios de escala nanométrica, y los métodos de distribución de éstos para formar volúmenes adecuados para el paso de los gases, obtendríamos una manera muy productiva y selectiva de separar las moléculas de los gases, sin hacer uso excesivo de energía”, puntualiza el investigador.