Mechanochemické mletí je výrazně levnější než kryogenní destilace

Směs plynných uhlovodíků lze rozdělit pomocí kulového mlýna za zlomek nákladů současné technologie. Kulový mlýn je standardní chemicko-technologické zařízení k mletí. Tvoří ho rotující válec s volně loženými pevnými ocelovými koulemi uvnitř. Jejich převalování vyvolané rotací válce rozmělní mletou látku až na jemný prach. Pro práci s plyny musíme válec samozřejmě pořádně utěsnit. Meleme-li nitrid boritý BN se směsí plynných alkanů, alkenů a alkinů, v plynné podobě zůstanou jen alkany, které pak můžeme vypustit. Nitrid boritý mnohem víc adsorbuje uhlovodíky nenasycené, takže se během mletí oddělí. Schéma, jak kulový mlýn odděluje uhlovodíky, vidíme na obrázku nahoře (obr. Deakin University). Alkany nazýváme nasycené uhlovodíky, ve kterých jsou mezi atomy uhlíku jen jednoduché vazby a ve všech ostatních možných pozicích je vodík. Příkladem budiž ethan CH3−CH3. Alkeny obsahují minimálně jednu dvojnou vazbu mezi atomy uhlíku, např. v molekule ethenu CH2=CH2. Alkiny obsahují vazbu trojnou. Molekula ethinu vypadá takto CH≡CH.

Kulový mlýn odděluje uhlovodíky velmi levně

V petrochemickém průmyslu se směs plynných uhlovodíků z ropy, zemního plynu nebo vlastní výroby dělí destilací za nízkých teplot. Jde o energeticky náročný proces, protože chlazení spotřebuje spoustu energie. Tento proces zodpovídá za 15 % spotřeby energie v celém petrochemickém průmyslu. Mechanochemické mletí v kulovém mlýně spotřebuje desetinu energie nyní využívané destilace za nízkých teplot. Kulový mlýn odděluje uhlovodíky zatím jen v laboratoři v malém měřítku. Pokud jde o budoucnost, soudí šéf výzkumného týmu profesor Ying Ian Chen z australské Deakin University: „Musíme dále ověřovat tuto metodu ve spolupráci s průmyslem, abychom vyvinuli prakticky použitelnou aplikaci. Abychom se přesunuli z laboratoře do většího průmyslového měřítka, musíme ověřit, že tento proces šetří náklady, je efektivnější a rychlejší než tradiční metody separace a skladování plynů.“ Je možné, že nenasycené uhlovodíky či další plyny natlučené ocelovými kulemi do povrchu nitridu boritého takto půjde i skladovat.

Srikanth Mateti, Chunmei Zhang, Aijun Du, Selvakannan Periasamy, Ying Ian Chen, Superb storage and energy saving separation of hydrocarbon gases in boron nitride nanosheets via a mechanochemical process, Materials Today, 2022, https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.06.004.