I materiali avanzati per membrane per la separazione dei gas entrano nel mercato, riferisce IDTechEx

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10 luglio 2023, 7:12 ET

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BOSTON, 10 luglio 2023 /PRNewswire/ -- Per molti decenni sono state svolte numerose attività di ricerca e sviluppo nel campo della scienza dei materiali incentrate sullo sviluppo di membrane per la separazione dei gas di prossima generazione. Tuttavia, ad oggi, il mercato è ancora dominato da quei materiali polimerici che inizialmente hanno ottenuto l’adozione commerciale alla fine del XX secolo. Poiché i driver del mercato della decarbonizzazione rappresentano una nuova opportunità di crescita, questi materiali avanzati stanno iniziando a uscire dal laboratorio ed entrare nel mercato.

Le membrane per la separazione del gas hanno già raggiunto l’adozione commerciale in molteplici applicazioni, in particolare nella produzione di azoto, nel recupero dell’idrogeno, nel trattamento del gas naturale e nel recupero del vapore. Il mercato sta ora entrando in una nuova fase di crescita. Ciò è guidato da fattori chiave del mercato, principalmente dalle energie rinnovabili e dalle applicazioni di decarbonizzazione, e dai progressi tecnologici che rispondono a tali esigenze. IDTechEx ha lanciato un nuovo rapporto di mercato, "Gas Separation Membranes 2023-2033", che fornisce una roadmap tecnologica critica, il panorama aziendale e le prospettive di mercato per questo settore in evoluzione.

Esiste un'ampia gamma di materiali per membrane, comprese varianti polimeriche, ceramiche, metalliche e composite. Oltre al materiale, è essenziale considerare anche il loro fattore di forma (come fibra cava o avvolgimento a spirale) e, in ultima analisi, il modo in cui vengono incorporati nel processo industriale (inclusa la portata, la temperatura operativa e la differenza di pressione) per soddisfare i requisiti necessari requisiti di separazione.

Esiste, ovviamente, concorrenza tra i produttori di membrane, ma la sfida più grande sul campo è dimostrare la fattibilità tecnico-economica della loro soluzione contro le tecniche di separazione dominanti. Esistono diverse limitazioni tecniche alle membrane commerciali esistenti, tra cui il compromesso tra selettività e permeabilità e la durata negli ambienti reali che rappresentano due aree importanti.

Le membrane polimeriche, tra cui acetato di cellulosa, poliimmide e polisulfone, dominano il mercato attuale. Molti di questi saranno in prima linea in alcune delle aree chiave di crescita, come l’upgrading del biogas, ma per altre applicazioni emergenti, l’industria dovrà esplorare diversi progetti di sistema e/o utilizzare materiali che spingano i limiti superiori di Robeson per conquistare qualsiasi mercato condividere.

IDTechEx suddivide questi progressi in due aree: materiali di prossima generazione e processi ibridi. Quest'ultima può avvalersi di membrane commerciali ma non le utilizza isolatamente; invece, c'è una grande attività che cerca di incorporare le membrane insieme ad altre tecniche di separazione (come le unità di separazione criogeniche e a membrana utilizzate in tandem) all'interno di un nuovo progetto integrato o in condizioni diverse.

Rimane una vasta attività di ricerca e sviluppo, sia da parte del mondo accademico che dell'industria, nell'esplorazione di materiali avanzati per le membrane di separazione dei gas. Molti di questi sviluppi stanno progredendo a livello tecnologico e produttivo e stanno iniziando a guadagnare terreno a livello commerciale. Nello spazio polimerico, ci sono numerosi progressi sia per l'uso diretto del materiale che per l'inclusione come parte di un composito, quest'ultimo vedendo alcuni sviluppi chiave sia nelle membrane composite a film sottile (TFC) che nelle membrane a matrice mista (MMM). Esiste un’ampia gamma di sviluppi scientifici sui polimeri, ma i supporti a sito fisso (FSC), i polimeri a microporosità intrinseca (PIM), le membrane a base di polibenzimidazolo (PBI) e altro ancora hanno tutti visto segnali promettenti per l’adozione commerciale in applicazioni che vanno dalla post-combustione dalla cattura del carbonio alla separazione dell’idrogeno.

Oltre alle membrane polimeriche, esiste un’ampia gamma di alternative che in genere offrono una maggiore selettività (attraverso i loro meccanismi di trasporto) o proprietà fisiche vantaggiose, come la temperatura operativa o la resistenza ai contaminanti. Ciò include membrane metalliche, membrane a base di carbonio, membrane ceramiche ed esempi di fase precedente come le membrane a doppia fase.