Материал, който сортира молекулите по форма, може да намали цената на природния газ

Нов материал, който сортира въглеводородните молекули по формата им, може да намали разходите за бензин и също така да направи горивото по-безопасно чрез намаляване на нуждата от някои добавки, които са свързани с образуването на рак. Това се твърди в публикация в списание Science.

Рафинериите обикновено използват материал, който може да сортира молекулите според размера им, като това е важен етап в процеса на рафиниране. За да се постигне желаното октаново число, този етап трябва да бъде допълван с енергоемки дестилационни стъпки или чрез използването на добавки.

Новият материал, който сортира молекулите по форма, а не по размер, по-добре отличава различните видове въглеводородни молекули, премахвайки дестилационните мерки и необходимостта от повишаване на октановото число чрез добавки.

„Можете да постигнете висока производителност на бензина при по-ниска цена, а също така и по-екологичен бензин”, казва Джефри Лонг, професор по химия в Университета на Калифорния в Бъркли, който ръководи работата по проекта.

Новият материал е вид метало-органична рамка – сравнително нов клас материали, изработени от метални атоми, свързани чрез органични молекули. Използването на различни метали и органични молекули, които ги свързват, може да генерира материали с голямо разнообразие от свойства. Възможно е да се правят едва доловими промени в размера и формата на порите в рамките на материала, например, както и в начина, по който тези пори взаимодействат със специфични молекули.

За да направят материала за сортиране на въглеводородите, изследователите са изградили материала така, че да е „надупчен“ с микроскопични тунели, включващи триъгълни напречни сечения. Тези тунели могат да сортират пет различни вида хексанови молекули – въглеводороди с шест въглеродни атома – които са ключови за постигане на желаното октановото число на бензина. Октановото число при хексана зависи от това как са подредени въглеродните атоми. Ако са подредени в редица, образувайки линейна молекула, октановото число е много ниско – около 30. Но ако са свързани заедно в разклонена структура, октановото число може да бъде по-високо от 105.

Формата на молекулите влияе на това как се движат през тунелите. Като цяло молекулите се движат по-бавно през онези части на тунела, където има триъгълно стеснение. Разклонената структура на молекулите им помага да „стоят“ в по-централната част на тунелите и така те преминават по-лесно и излизат първи. Молекулите с други форми се „заклещват“ при триъгълните сечения и излизат най-накрая. Различните молекули се появяват на регулярни интервали, което ги прави лесни за разделяне. Лонг казва, че компютърните симулации показват, че методът ще бъде полезен за сортиране и на други ключови молекули.