Uit silica en organische stoffen kun je scheidingsmembranen met instelbare poriediameter maken, die robuust genoeg zijn voor industriële toepassingen. Daar komen onderzoekers van de UvA, ECN en de Universiteit Twente deze maand mee naar buiten in het tijdschrift Advanced Functional Materials.

De onderzoekers zijn al minstens drie jaar bezig met de nieuwe membranen, die inmiddels de naam HybSi hebben meegekregen. Het nieuws zit in de uitslag van de duurproeven die men gedurende die tijd in het lab heeft uitgevoerd: de membranen houden het inderdaad meerdere jaren uit onder typische industriële condities. Dus bij verhoogde temperatuur en in aanwezigheid van water.

Bestaande membranen die van kunststoffen zijn gemaakt, kunnen daar in de praktijk slecht tegen. Die instabiliteit is de voornaamste reden dat grootschalige toepassingen van membraanscheiding tot nu toe vrij zeldzaam zijn. De chemische industrie houdt liever vast aan destillatiekolommen die weliswaar veel meer energie verbruiken, maar tenminste door en door betrouwbaar zijn.

HybSi-membranen bestaan uit siliciumkernen, die door organische ‘bruggen’ met elkaar worden verbonden. Van de lengte van die organische ketens hangt de poriediameter af, en daarmee de functionaliteit van het membraan. Gebruik je kleine moleculen dan kan er alleen waterstof of water doorheen, kies je ze iets groter dan kun je bijvoorbeeld CO2 of ethanol afscheiden. Als mogelijke toepassingen worden dan ook ontwatering van biobrandstoffen, CO2-opslag en waterstofproductie genoemd.

Waarom HybSi zo extreem stabiel is, weten de onderzoekers nog steeds niet precies. De ECN-website doet wel een paar suggesties: zo zouden Si-(CH2)n-Si bindingen hydrothermisch stabieler zijn dan Si-O-Si, zouden nanoscheurtjes moeite hebben om te groeien, en zou de oplosbaarheid wel eens heel laag kunnen zijn.

Tot nu toe hebben de membranen zich alleen nog op laboratoriumschaal bewezen. In de vorige maand geopende Plant One-testfaciliteit in Rozenburg wordt de komende tijd uitgeprobeerd of het op pilotplantschaal ook goed gaat.

bron: UvA, ECN

Onderwerpen