In de afgelopen decennia hebben chemici een veelbelovende klasse van microporeuze materialen ontwikkeld, waarvan de adsorptiekarakteristieken via slim moleculair ontwerp zijn in te stellen. Deze metal organic frameworks (MOFs) zijn opgebouwd uit metaalionen die organische moleculen met elkaar verbinden tot een zeer gestructureerde poreuze moleculaire architectuur.

Professor Rajamani Krishna van de onderzoeksgroep Computational Chemistry bij HIMS voerde al vele simulaties uit van het gedrag van MOFs in een breed scala aan mogelijke toepassingen. Onlangs droeg hij bij aan onderzoek van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in Richland, Washington (Verenigde Staten) naar de toepassing van MOFs voor de scheiding van de edelgassen xenon en krypton uit gasmengsels.

Opwerking van splijtstofstaven

Het onderzoek laat zien aan dat bepaalde typen MOFs inderdaad in staat zijn xenon en krypton te scheiden. Ze zouden een alternatief kunnen vormen voor energie-intensieve cryogene destillatietechnieken waarmee de edelgassen nu uit lucht worden afgevangen. De MOFs moeten dan wel in grote hoeveelheden en tegen lage kosten geproduceerd kunnen worden, maar dat is volgens de onderzoekers in principe mogelijk.

Voor het zover is zien de wetenschapper mogelijkheden voor de verwijdering van radioactieve xenon- en kryptondeeltjes die vrijkomen bij het opwerken van verbruikte splijtstofstaven uit kernreactoren. Dat is een relatief kleinschalig proces waarvan de totale kosten niet erg afhangen van de materiaalkosten van de MOFs.

Publicatie

Debasis Banerjee, Amy J. Cairns, Jian Liu, Radha K. Motkuri, Satish K. Nune, Carlos A. Fernandez, Rajamani Krishna, Denis M. Strachan, and Praveen K. Thallapally: Potential of Metal–Organic Frameworks for Separation of Xenon and Krypton Acc. Chem. Res., Article ASAP, Publication Date (Web): December 5, 2014 DOI: 10.1021/ar5003126