El crudo juega un rol indispensable en la vida moderna, impulsando vehículos, proporcionando calefacción a hogares y combustible a la industria. Sin embargo, el proceso de separación del crudo consume una gran cantidad de energía en la Tierra.

Se informa que aproximadamente el 1% del consumo global de energía se utiliza para separar el crudo en gasolina, diésel y aceite de calefacción, y este proceso genera alrededor del 6% de las emisiones globales de dióxido de carbono, con la mayoría de las emisiones provenientes de las altas temperaturas necesarias para hervir el crudo y separarlo por punto de ebullición.

Ahora, ingenieros del MIT han logrado un avance significativo: desarrollaron una membrana que filtra componentes del crudo según el tamaño molecular, prometiendo reemplazar los métodos de separación basados en calor que consumen mucha energía. Este resultado podría remodelar el procesamiento mundial de petróleo y reducir drásticamente las emisiones relacionadas.

El equipo de investigación del MIT inventó una delgada membrana polimérica que selecciona compuestos oleosos según su forma y tamaño (en lugar del punto de ebullición). Este cambio puede reducir la energía requerida para la separación del crudo hasta en un 90%.

El profesor adjunto de ingeniería química del MIT y autor senior del estudio, Zachary P. Smith, dijo: “Esta es una forma completamente nueva de concebir el proceso de separación. En lugar de purificar las mezclas hirviéndolas, separamos los componentes según su forma y tamaño”.

Esta nueva membrana tiene propiedades antihinchazón, resolviendo el principal defecto de versiones anteriores, y funciona bien tanto con hidrocarburos ligeros como pesados.

Para fabricar esta nueva membrana, el equipo de investigación se inspiró en tecnologías de la industria del agua. Desde la década de 1970, las membranas de ósmosis inversa han reducido el consumo de energía en la desalinización del agua de mar en un 90%, y los científicos del MIT modificaron estas membranas para manejar crudo.

Reemplazaron enlaces amida flexibles con enlaces imida rígidos, mejorando la estabilidad y hidrofobicidad de la membrana delgada, permitiendo que los hidrocarburos pasen rápidamente a través de la membrana sin causar hinchazón. El autor senior del estudio, profesor adjunto de ingeniería química del MIT, Zachary P. Smith, dijo: “Esta es una forma completamente nueva de concebir el proceso de separación. En lugar de purificar las mezclas hirviéndolas, separamos los componentes según su forma y tamaño”.

Vale la pena mencionar que esta membrana tiene propiedades antihinchazón, superando el principal defecto de versiones anteriores, y funciona bien tanto con hidrocarburos ligeros como pesados.

Para fabricar esta nueva membrana, el equipo reutilizó tecnologías de la industria del agua. Desde la década de 1970, las membranas de ósmosis inversa han reducido drásticamente el consumo de energía en la desalinización del agua de mar, y los científicos del MIT modificaron estas membranas para manejar crudo. Reemplazaron enlaces amida flexibles con enlaces imida rígidos, haciendo que la membrana delgada sea más estable e hidrofóbica, permitiendo que los hidrocarburos pasen rápidamente a través de la membrana sin causar hinchazón. El autor senior del estudio, Zachary P. Smith, dijo: “Los materiales de poliimida forman poros en la interfaz, y debido a la química de reticulación agregada, ahora no se hincha”.

Esta membrana está diseñada para escala industrial, utilizando un monómero llamado triptoceno para formar poros precisos y de forma duradera, fabricada mediante tecnología de polimerización interfacial ya aplicada a escala industrial, creando condiciones para producción masiva. El autor principal, Li, explicó: “La principal ventaja de la polimerización interfacial es que ya es un método maduro para preparar membranas de purificación de agua, permitiendo aplicar estos métodos químicos a líneas de producción existentes a escala”.

En pruebas de laboratorio, la membrana se desempeñó excelentemente. Aumentó la concentración de tolueno en una mezcla de cumeno tres veces y 20 veces, y separó efectivamente muestras de aceite industrial real que contenían nafta, queroseno y diésel. Smith dijo: “Con una membrana así, se puede tener un dispositivo que reemplace la etapa inicial de la torre de destilación de crudo, separando primero moléculas pesadas y ligeras, y luego purificando mezclas complejas en cascada con diferentes membranas para separar las sustancias químicas necesarias”.

Los expertos creen que esto podría ser un gran salto en eficiencia industrial. Andrew Livingston, profesor de ingeniería química de la Queen Mary University of London, evaluó: “Este estudio adopta la tecnología principal de la industria de desalinización de agua de mar con membranas... y crea un nuevo método para aplicarla a sistemas orgánicos”.