Les chercheurs de l'Université et de l'Université de Hanyang ont développé un nouveau matériau poreux capable de séparation de haute pureté des isomères de xylène à température ambiante. Cette percée promet de réduire considérablement la consommation d'énergie et la complexité des processus dans le raffinage pétrochimique.
Leurs résultats ont été publiés dans la version en ligne de Édition internationale d'Angewandte Chemie.
Le xylène, une matière première clé utilisée dans les bouteilles en plastique, les fibres synthétiques et les parfums, existe en trois isomères – ortho-, méta- et para-xylène – chacun avec des applications distinctes. Ces isomères, ainsi que l'éthylbenzène, sont généralement produits comme un mélange dans des processus pétrochimiques, nécessitant des étapes de séparation à forte intensité énergétique à haute température et pression.
L'équipe de recherche a développé avec succès un cadre poreux métal-organique (MOF) qui capture et sépare sélectivement ces isomères dans des conditions ambiantes.
Contrairement aux MOF conventionnels, qui présentent des canaux ouverts sur plusieurs côtés, cette conception innovante a bloqué les pores latéraux et ouvert des canaux verticaux. Cette structure a été obtenue en incorporant une grande molécule organique appelée Dabco dans un cadre à base de nickel.
Cette configuration fonctionne comme un tamis moléculaire: la forme courbée de l'ortho-xylène est effectivement filtrée au point d'entrée, tandis que les molécules de para-xylène et d'éthylbenzène allongées peuvent passer et être adsorbées dans les pores internes.
Ce MOF spécialement conçu a démontré une sélectivité jusqu'à 268 fois plus élevée pour l'ortho-xylène par rapport aux matériaux existants, avec des performances maintenues sur plusieurs cycles de réutilisation. Une telle sélectivité élevée à température ambiante représente un progrès significatif par rapport aux méthodes de séparation traditionnelles à haute température.
Le professeur Lah a expliqué: « Notre nouveau matériel peut séparer spontanément des isomères de xylène spécifiques dans des conditions ambiantes, surmontant les limites des processus à haute température et à haute pression. Cette innovation pourrait conduire à des techniques de séparation pétrochimiques plus économes et écologiques plus efficaces et respectueuses de l'environnement. »
La recherche a été menée par Seonghwan Lee, Amitosh Sharma et Jae Hyeok Lee, qui ont été les premiers auteurs.
