I nanofiltri di SepPure riducono notevolmente il costo energetico dei processi di separazione industriale

Mentre cresce la pressione sulle aziende affinché riducano la dipendenza da gas e petrolio, i processi consolidati anche su scala industriale vengono messi in discussione, offrendo un’opportunità alla tecnologia di intervenire. SepPure sta cercando di sostituire la complessa distillazione degli oli a base di gas con una membrana progettata a livello internazionale. su scala nanometrica e il suo approccio ha attirato 12 milioni di dollari in un nuovo round di finanziamento.

Gli oli di tutti i tipi devono essere estratti e purificati dalla loro fonte, che potrebbe essere un seme, una fibra o qualche altro materiale organico. Certo, puoi schiacciare un'oliva e ricavarne molto olio, ma neanche lontanamente tutto; per fare ciò, la polpa viene immersa in una massiccia quantità di solvente, come acetone o esano, che estrae l'olio rimanente. La miscela risultante viene quindi riscaldata, solitamente tramite gas naturale o olio, e il solvente e l'olio vengono separati.

Questo processo ad alta intensità di carburante persiste da decenni, in parte perché le alte temperature richieste precludono l’uso del sole o dell’eolico come fonte di calore.

Una potenziale alternativa è apparsa molti anni fa nel settore della purificazione dell’acqua, che per lungo tempo ha utilizzato anche un processo di distillazione per separare l’H2O dai contaminanti. Le membrane possono essere progettate per consentire il passaggio di alcune sostanze mentre altre vengono bloccate, lasciando passare, ad esempio, le molecole d'acqua ma non quelle organiche di grandi dimensioni. Questo approccio ha preso il sopravvento nel settore idrico, perché è più economico, più semplice e utilizza meno energia (cercate la dicitura "osmosi inversa" sull'etichetta).

Il fondatore e CEO di SepPure, Mohammad Farahani, ha spiegato che le pressioni del cambiamento climatico e dei prezzi del gas (per non parlare del risparmio sui costi) hanno indotto altri a considerare le membrane come una possibilità. DiviGas, ad esempio, ha creato una membrana che separa l’idrogeno dall’anidride carbonica, e Membrion ne ha realizzata una per rimuovere i metalli pesanti dall’acqua. Ma l'acqua non è una sostanza particolarmente dura, a differenza di molti precursori chimici di oli utili e altre molecole.

Il riciclatore delle acque reflue Membrion semplifica il lavoro di rimozione dei metalli pesanti

"C'è voluto molto tempo per ottenere una buona soluzione per l'acqua, e praticamente ogni azienda che produce membrane si concentra sull'acqua", ha affermato Farahani. "Forse solo 10 anni fa, le persone hanno iniziato a ricercare membrane resistenti agli agenti chimici. Pensiamo di essere allo stesso punto in cui furono introdotte le membrane ad acqua 40 anni fa: praticamente inizieranno a essere implementate ovunque."

Un computer visualizza una sezione trasversale dei tubi del nanofiltro SepPure.Crediti immagine:SepPure

SepPure produce quello che viene chiamato un nanofiltro a fibra cava, che è esattamente quello che sembra: una fibra polimerica cava con una superficie progettata su scala nanometrica per consentire il passaggio solo di determinate molecole. Mettine insieme un mucchio e incollali in un tubo e spingi il liquido attraverso il tubo per filtrarlo. Sebbene la membrana non separi il 100% delle due sostanze, riduce notevolmente la scala della fase di distillazione. Il concetto non è nuovo e infatti viene utilizzato in tutto il settore delle membrane, ma il punto in cui SepPure diverge è nella sua durata e compattezza.

"I solventi forti possono facilmente dissolvere i polimeri: devi produrre membrane polimeriche utilizzando solventi, ma poi devono resistere ai solventi. È una cosa impegnativa e sono state fatte molte ricerche per arrivarci", ha detto Farahani. "La bellezza di ciò che abbiamo fatto è creare fibre per resistere a prodotti chimici aggressivi, alte temperature e alta pressione."

Acqua e gas non sono così esigenti in queste categorie, quindi hanno ricevuto la maggior parte dell'attenzione, ma ora esiste una versione in grado di separare gli oli dai solventi o altre molecole preziose da una miscela altrettanto difficile. Ciò ha applicazioni in qualsiasi settore che utilizza ancora la distillazione a causa della fragilità dei vecchi processi a membrana – e ce ne sono molti. I processi di separazione costituiscono una percentuale significativa del consumo energetico globale e delle emissioni.

SepPure ha un concorrente nella tedesca Evonik, che crea un prodotto simile. Ma Farahani ha affermato che mentre questa versione precedente della tecnica va bene per prodotti ad alto margine come nell’industria farmaceutica, è troppo lenta e ingombrante per essere utilizzata in processi ad alto volume e a basso margine come la produzione di olio alimentare.