Ζεολιθικές μεμβράνες για νέες εφαρμογές στη χημική βιομηχανία

Νέους ορίζοντες στη χημική βιομηχανία ανοίγει η επιστημονική έρευνα για τις ζεολιθικές μεμβράνες. Μεταξύ των επιστημόνων που δραστηριοποιούνται ενεργά σε αυτό τον τομέα είναι η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Μιχαήλ Τσαπατσή στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα. Η σχετική μάλιστα ερευνητική δραστηριότητα ήταν ανάμεσα στις δέκα κορυφαίες για το 2011, σύμφωνα με την κατάταξη "Breakthrough of the Year and Runners-Up, 2011" του επιστημονικού περιοδικού Science.

Με την ομάδα του καθ. Μ. Τσαπατσή (Τμήμα Χημικών Μηχανικών και Επιστήμης Υλικών του Πανεπιστημίου της Μινεσότας) συνεργάζεται τα τελευταία 5 χρόνια το Ινστιτούτο Φυσικοχημείας του ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος" όσον αφορά την κατασκευή, τη βελτιστοποίηση, αλλά και εφαρμογές των ζεολιθικών μεμβρανών. Στις σχετικές έρευνες συμμετέχει ο Δρ Γεώργιος Καρανικολός, πρώην μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα και σήμερα επιστημονικός συνεργάτης Marie Curie στο Ινστιτούτο Φυσικοχημείας του ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος".

Οι ζεόλιθοι, γνωστοί για πάνω από 250 χρόνια, ανήκουν στην οικογένεια των ανόργανων πορωδών υλικών με ευρύ πεδίο εφαρμογών στην κατάλυση, για παράδειγμα στη μετατροπή βαρέων υδρογονανθράκων σε ελαφρύτερους και πιο πτητικούς, στον μοριακό διαχωρισμό αερίων και υγρών, όπως στον εμπλουτισμό νερού, αέρα, κ.λπ.

Η ομάδα του καθηγητή Μ. Τσαπατσή ανακάλυψε νέους τρόπους για τον έλεγχο και την τροποποίηση των πόρων των ζεολίθων, καθώς και την κατασκευή λεπτότερων και πιο αποτελεσματικών ζεολιθικών μεμβρανών, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στη χημική βιομηχανία για αποτελεσματικότερες και ταχύτερες διεργασίες, με χαμηλότερο κόστος, εξοικονόμηση ενέργειας και μειωμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

Η τεχνική βασίζεται στην κατασκευή νανο-φυλλιδίων (nanosheets) ζεολίθων πάχους μερικών νανομέτρων (δισεκατομμυριοστά του μέτρου), μέσω της τεχνικής της απολέπισης (exfoliation), την εναπόθεση σε πορώδη υποστρώματα και τη δευτεροταγή ανάπτυξη (secondary growth) προς δημιουργία ενός ομοιόμορφου, εξαιρετικά λεπτού, λειτουργικού στρώματος πάχους της τάξης των 200 νανομέτρων (βλ. εικόνα).

Σημειώνεται ότι ο καθ. Μ. Τσαπατσής ήταν προσκεκλημένος ομιλητής στο πλαίσιο των εκδηλώσεων εορτασμού των 50 χρόνων του ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος" στις 29 Ιουνίου 2011, όπου και παρουσίασε μέρος της ερευνητικής του εργασίας στις ζεολιθικές μεμβράνες.

Πηγή:proho.gr