Ottenere ossigeno dall'aria per uso industriale L'ossigeno puro è necessario per molte reazioni industriali anche se l'efficienza della relativa separazione dall'aria è ancora limitata. Scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato nuove membrane in ceramica ultrasottili con una migliore permeabilità dell'ossigeno per un impatto Tecnologie industriali © Thinkstock elevato . L'efficienza del processo di separazione stesso è attualmente limitata a causa della scarsa permeabilità delle spesse membrane per il trasferimento dell'ossigeno. Inoltre, non è disponibile nessuna tecnologia che produce sottili membrane stabili per il trasporto dell'ossigeno. Gli scienziati hanno avviato il progetto NASA-OTM ("Nanostructured surface activated ultra-thin oxygen transport membrane"), finanziato dall'UE, per superare i limiti attuali. L'attenzione si è concentrata sulle mirate applicazioni legate all'energia: la prima è la riduzione delle emissioni delle centrali a combustibili fossili e la seconda è la conversione del metano in prodotti utili. La combustione a benzina ossigenata è un processo nel quale i combustibili fossili vengono bruciati in ossigeno puro. In questo modo si producono vapore e biossido di carbonio (CO2) quasi puro, semplici da separare per la cattura e lo stoccaggio (CCS) del carbonio. L'accoppiamento ossidativo del metano (OCM) e il processo Andrussow vengono utilizzati per produrre sostanze chimiche dal metano utili a livello industriale. Gli scienziati hanno studiato due diverse classi di materiali in ceramica in base alle differenze strutturali, ai perovskiti e alle fluoriti. La prima presenta un'elevata permeabilità, ma una limitata stabilità ed è adatta all'applicazione della benzina a combustione. La seconda presenta una scarsa permeabilità, ma un'elevata stabilità per le applicazioni di accoppiamento ossidativo del metano e il processo Andrussow. Ottimizzando la porosità dei supporti porosi per le membrane ultrasottili in perovskite (Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-d (BSCF)), è stata minimizzata la diffusione di barriere per raggiungere la più elevata permeabilità mai ottenuta fino ad ora. Ciò è particolarmente promettente per ridurre i costi di generazione di ossigeno puro nella cattura e nello stoccaggio della combustione a benzina ossigenata. L'attivazione della superficie catalitica nelle membrane in fluorite ha migliorato la cinetica di reazione/lo scambio della superficie per una resa molto elevata nella reazione di accoppiamento ossidativo del metano. Le membrane in fluorite hanno riportato meno successi nel processo Andrussow a causa di prodotti indesiderati generati nel processo catalitico e, pertanto, sono necessari ulteriori studi. Entrambe le classi di materiali sono state applicate con successo come film ultrasottili utilizzando la tecnica di spruzzamento da magnetron. La permeabilità del film in perovskite (La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d (LSCF)) era limitata. Tuttavia, gli scienziati hanno dimostrato una permeabilità più elevata con supporti in metallo e strati intermedi di fluorite (ossido di cerio-gadolinio). Il carattere funzionale di questa architettura promettente merita ulteriori ricerche. NASA-OTM ha sviluppato promettenti membrane per il trasferimento dell'ossigeno basaste su ceramica per la separazione dell'ossigeno puro dall'aria. Lo sviluppo e l'ottimizzazione del complesso comportamento del trasporto di questi assemblati di membrana a più strati promette una notevole riduzione delle emissioni di CO2 nelle centrali elettriche fossili.
