膜科学技術ジャーナル

概要

バイオガスからのメタン濃縮のためのゾルゲル法で作製されたシリカ-ポリ酢酸ビニルベースのハイブリッド膜

ケチュルパ＝ペレス P、ペレス＝ロブレス JF、ペレス＝デ ブリト AF、アビレス＝アレジャノ LM

化石燃料の代わりとなる、または化石燃料の使用を減らすために代替エネルギーを使用することは、現代社会の最も重要な目標の 1 つです。現在、研究はバイオガスなどのバイオ燃料の生産と使用に焦点が当てられています。しかし、生産されたバイオガス (主にメタン、CH4 で構成) には、窒素、N2、二酸化炭素、CO2、硫黄化合物などのさまざまな望ましくないガスが含まれているため、これらのガスを減らし、メタンガスの濃度を高めることが非常に重要です。それに関して、私たちの研究グループは、バイオガス内のメタンガスの品質を高め、他のガスの濃度を下げるために、ある種のハイブリッド膜に取り組んでいます。ガスの分離は、シリカ (SiO2) とポリ酢酸ビニル (PVAc) をベースにしたゾルゲル法で作成されたハイブリッド膜を使用して達成されました。膜の材料は、異なる濃度の SiO2 (%w/w) と 4 つの異なる溶媒 (異なるモル比のメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール) を使用して調製され、プロセスに必要な水と、シリカの前駆体であるテトラエチルオルトシリケート (TEOS) との適合性を実現しました。ハイブリッド材料の調製に使用する溶媒に応じて、膜の多孔度が変わることがわかりました。溶媒としてメタノールを使用した場合、最高の膜が得られました。一方、他の溶媒を使用した場合、得られた膜は品質が悪く、目に見える微小亀裂が多数見られ、このため不採用となりました。ガス分離テストでは、バイオ消化器の条件で見られるものと同様の低圧の純粋ガスを使用してハイブリッド膜をテストしました。結果から、拡散ガスの順序は H2、CH4、N2、CO2 であることが示されました。これは、図に示すように、ガス混合物を使用して確認されました。