Membránu, která velmi účinně oddělí oxid uhličitý od dusíku, lze připravit z grafenu, monoatomické vrstvy uhlíku. Z proudící směsi těchto plynů nepropustí 96% dusíku. Z grafenu nejprve připravíme ONG, z něj PONG a nakonec SPONG. Vypadá to trochu jako čínský komiks, ale ONG je zkratka z oxygen-functionalized nanoporous graphene, kyslíkem modifikovaný nanoporézní grafen. Jde o grafenovou vrstvu s otvory o průměru 1,8 až 3,3 nm stabilizovanými atomy kyslíku na okrajích. Připravuje se působení kyslíkové plazmy na grafen. Porozita ONG je velká, 18,5%. To znamená, že 18,5% procent plochy tvoří díry.
Schéma přípravy membrány vidíme na obrázku. Aby skrze póry procházely pouze molekuly oxidu uhličitého, zajišťují molekuly polymeru s velkou afinitou k CO2 navázané kolem nich. Vznikne tak PONG, polymer-functionalized ONG, polymerem modifikovaný ONG. Dobře funguje polyethylenimin a poly(ethylenglykol)-bis-amin (PEI, resp. PEGBA). PONG zpevnila impregnace dalším polymerem, poly(ethylenglykol)-dimethyl-etherem (PEGDE) . Čistě mechanickou podporu chránící membránu před prooražením nebo natržení představuje poly[1-(trimethylsilyl)-1-propin], což na obrázku znázorněno není.
![Chemická struktura sloučenin tvořících membránu selektivní pro oxid uhličitý. Seshora dolů kyslíkem funkcionalizovaný grafen, polyethylenimin, poly(ethylenglykol)-bis-amin, poly(ethylenglykol)-dimethyl-ethere a poly[1-(trimethylsilyl)-1-propin].](/Article/ImageDetail?name=ONG%20PONG%20a%20SPONG&source=0819&imageLink=source/obr/spong.png "Chemická struktura sloučenin tvořících membránu selektivní pro oxid uhličitý. Seshora dolů kyslíkem funkcionalizovaný grafen, polyethylenimin, poly(ethylenglykol)-bis-amin, poly(ethylenglykol)-dimethyl-ethere a poly[1-(trimethylsilyl)-1-propin].")
Membrány jsou pro separaci plynů vhodnější než sorbenty, protože pracují v kontinuálním režimu. Přestože popsaná membrána vykazuje velmi dobré parametry, zásadní nevýhodou je, že zatím existuje pouze v rozměrech centimetrů čtverečních. Pro účinné oddělování oxidu uhličitého z kouře např. tepelných elektráren by byly zapotřebí tisíce metrů čtverečních. Podla Sankara Naira z Georgia Institute of Technology, experta na mikroporézní membrány, k praktické průmyslové aplikaci povede ještě dlouhá cesta. Příprava selektivně propustných membrán s póry obklopenými polymerními vousy s příslušnou afinitou je zajímavá myšlenka, která pravděpodobně najde širší uplatnění.
Franta Flinta 15.8.2019: Ve vzduchu je ještě spousta kyslíku? Co s ním? Projde membránou nebo neprojde?
16.8.2019: Provedené experimenty neřeší kyslík. Membrána je určena k oddělení oxidu uhličitého z kouřových plynů, kde je kyslíku mnohem méně a oxidu uhličitého mnohem více než ve vzduchu. Kdybychom membránu použili k odstraňování oxidu uhličitého ze vzduchu, získali bychom při odstranění 96% dusíku směs, ve které by zbývalo 200 x více dusíku než oxidu uhličitého.
Erika Prášková 19.8.2019: A jak je to s NOxy? Při spalování také musí vznikat?
