CO2 beter afvangen uit rookgassen met speciaal membraan

ENGINEERINGNET.BE - Uit aard- en biogas, maar ook uit industriële verbrandingsgassen kan CO2 verwijderd worden, zodat de uitstoot minder is. Hiervoor zijn al polymeermembranen ontwikkeld.

Maar deze membranen werken niet goed bij een hogere druk. Daarom onderzocht promovendus Menno Houben van TU Eindhoven hoe deze membranen efficiënter CO2 kunnen afvangen.

Wanneer je gas wilt scheiden met een membraan is daar een drukverschil voor nodig, legt Houben uit. “Bij een hogere druk komt er meer gas door je membraan. De membranen die wij gebruiken voor gasscheiding hebben overigens geen gaatjes. Ze worden ook wel ‘dense membranes’ genoemd.”

“Deze membranen kunnen een hele hoge scheidingsefficiëntie hebben, maar wanneer de gasdruk omhoog gaat, ontstaan er problemen en zijn ze ineens een stuk minder efficiënt. Lastig, want hoge druk is nodig om de productiviteit hoog te houden.”

De problemen ontstaan volgens Houben door plastificering: het opzwellen van het membraan doordat er veel CO2 wordt opgenomen. Zeker bij hogere druk zwelt het membraan snel op en functioneert het daarom minder.

Daarbij komt ook dat CO2 onder hoge druk zich in de superkritische fase bevindt. In deze vorm is het onderscheid tussen gas en vloeibare fase verdwenen en heeft het unieke eigenschappen.

Houben bekeek het plastificeringsproces op moleculair niveau en ontdekte dat bij hoge druk en superkritische omstandigheden de werking van het membraan vooral wordt bepaald door de balans tussen de vloeibare eigenschappen van CO2 en plastificering.

“We zagen ook dat stabiele membranen een stuk beter bestand zijn tegen plastificering en het membraan dus langer goed blijft scheiden. Die stabiele membranen hebben we op drie manieren verkregen: door polymeren te mixen, een hitte-behandeling en door het chemisch crosslinken van de membranen.

"De membranen die een hitte-behandeling hadden ondergaan, gaven de gunstigste eigenschappen. Zo konden we een stabiel membraan maken dat goed werkt bij hoge druk en niet zo snel plastificeert."

"Nu nog op labschaal, en hopelijk zijn deze inzichten bruikbaar bij de ontwikkeling van nieuwe stabiele membranen voor hogedruktoepassingen.”