В полку мембран, играющих огромную роль в химической промышленности, прибыло, причём новичок весьма амбициозен и способен делать деньги даже из воздуха.

Разделение газов, и в частности получение тех или иных компонентов воздуха в чистом виде, критически важно для целого ряда отраслей. Даже очистка метана или водорода (с учётом необходимых объёмов) является энергоемким и не всегда дешёвым процессом, а получение азота или кислорода из воздуха и вовсе определяет базовые цены во множестве химических производств.

Сегодня самым энергоэффективным методом разделения газов остаются полимерные мембраны.

Их главная проблема — дрейф в сторону принципа «всё или ничего». Они или слишком «плотные» и медленно пропускают газы, повышая затраты на разделение, или же, напротив, пропускают их слишком легко, не гарантируя того, что в итоге получится чистый и однородный по составу конечный продукт.

Рис. 1. Теперь через мембрану пройдёт только нужный газ. (Иллюстрация National Science Foundation).

Исследователи из Кардиффского университета (Уэльс, Великобритания) под руководством Мариолино Карта (Mariolino Carta) вознамерились получить такие мембраны, которые одновременно имели бы высокую проницаемость и хорошую избирательность по отношению к молекулам пропускаемых газов.

Для этого были созданы полимеры, молекулы которых так сильно закручены, что не могут заполнить всё пространство внутри мембраны эффективно, оставляя в своей надмолекулярной структуре небольшие зазоры: сквозь них могут быстро проникнуть молекулы строго заданного размера:

Одновременно новый полимер имеет чрезвычайно жёсткую структуру, не позволяющую молекулам больше заданного размера «протискиваться» через мембрану.

Наконец, процесс изготовления полимера, по словам авторов, очень прост: мономер и реагенты просто смешиваются при комнатной температуре и помешиваются вплоть до появления у раствора необходимой вязкости.

Соответственно, полимер будет при массовом производстве относительно недорогим — а значит, и использовать его можно будет в широких масштабах.

Кардиффский университет уже запатентовал новый полимеризационный процесс, планируя в ближайшем будущем начать его коммерциализацию.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.