غشاهای پیشرفته برای جداسازی دی اکسیدکربن از طراحی مواد تا بهینه سازی فرآیند

جداسازی CO۲ از جریان های گازی یکی از چالش های مهم در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و ارتقای فرآیندهای صنعتی است. در میان فناوری های موجود غشاها به دلیل مصرف انرژی پایین، سادگی فرآیند و قابلیت توسعه در مقیاس صنعتی، توجه گسترده ای را به خود جلب کرده اند. در این مقاله پیشرفت های اخیر در توسعه غشاهای جداسازی CO۲ با تمرکز بر غشاهای پلیمری متراکم، پلیمرهای دارای ریزحفره ذاتی (PIMS)، پلیمرهای بازآرایی شده حرارتی، غشاهای ماتریس مختلط (MMMS)، مواد متخلخل نظیر MOF و COF و غشاهای انتقال تسهیل شده بررسی شده است. مکانیسم های اصلی انتقال و عوامل موثر بر Permeability و Selectivity مورد بحث قرار گرفته و محدودیت سنتی Permeability-Selectivity Trade-off به عنوان یکی از چالش های اصلی طراحی غشا مورد توجه قرار گرفته است. همچنین اثر پدیده هایی مانند پیری، فیزیکی، پلاستی سازی، رطوبت و ناخالصی های خوراک بر عملکرد و پایداری غشاها بررسی شده است. در ادامه چالش های اصلی توسعه صنعتی شامل عملکرد در شرایط واقعی، پایداری بلندمدت، Scale-up، قابلیت ساخت، هزینه و طراحی ماژول مورد ارزیابی قرار گرفته اند. در نهایت، مسیرهای آینده این حوزه از جمله استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای کشف مواد، توسعه مواد چندکاره و رویکرد یکپارچه Material-process Design مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که موفقیت نسل آینده غشاهای جداسازی CO۲ نه صرفا به دستیابی به رکوردهای بالاتر در Permeability و Selectivity بلکه به ایجاد تعادل میان عملکرد جداسازی، پایداری، قابلیت ساخت، هزینه و الزامات فرآیندی وابسته است.

کلیدواژه ها:

جداسازی ، CO۲ ، غشاهای پلیمری ، انتقال تسهیل شده ، پایداری غشا