Сокращение углеродного следа химической промышленности с помощью UniSieve

UniSieve уже запустила демонстрационные проекты своей технологии.

Один из крупнейших источников глобальных выбросов углекислого газа может вас удивить. Мы много слышим об углеродном следе таких отраслей, как энергетика и транспорт, но большинство людей меньше знают о химической промышленности. В частности, на ее процессы разделения химических соединений приходится до 15% энергопотребления на таких рынках, как США. Эти процессы, используемые в производстве всего: от топлива до пластика, от алкоголя до косметики, являются неотъемлемой частью современного производства и, следовательно, важной целью, поскольку мир работает над преодолением кризиса, связанного с изменением климата.

Взгляните на швейцарский стартап UniSieve, который сегодня объявляет о завершении раунда начального финансирования в размере 5,5 миллионов долларов. Компания, основанная в 2018 году Сэмюэлем Хессом и Элией Шнайдер, разработала совершенно другой способ разделения химических веществ. Этот подход требует на 90% меньше энергии и, следовательно, потенциально меняет правила игры с точки зрения выбросов углекислого газа, а также затрат.

Обычные процессы химического разделения основаны на дистилляции, процессе, требующем огромного количества тепла. Компания UniSieve, напротив, разработала уникальную мембрану, которая отделяет примеси путем их просеивания – почти так же, как люди привыкли использовать фильтр, чтобы гарантировать, что молотый кофе не попадет в чашку.

«Мы заменяем термический процесс механическим», — объясняет Хесс, генеральный директор компании. «Это гораздо более энергоэффективно, чем дистилляция, а это также означает, что он намного дешевле и чище».

Профессор Венделин Ян Старк из Института химической и биоинженерии швейцарской ETH Zürich считает, что такие инновации могут оказать огромное влияние на борьбу с изменением климата. «То, что мы здесь наблюдаем, — это начало смены технологий в крупной промышленности, которая устранит значительный углеродный след», — говорит он. «Просеивание требует гораздо меньше энергии, чем дистилляция – значительная экономия энергии в глобальном масштабе потенциально позволит восстановить общее потребление энергии в большой стране».

По крайней мере, инновации в этой области дают химическому сектору возможность встать на правильный путь. Данные Агентства по охране окружающей среды США показывают, что выбросы отрасли в последние годы продолжали расти.

При таком огромном выигрыше (очевидно, в результате чего-то столь же простого, как просеивание) возникает очевидный вопрос: почему химическая промышленность до сих пор не разработала такого рода решение. Одной из проблем была разработка мембраны с отверстиями нужного размера для разделения химических веществ. Размер многих химических веществ различается на доли ангстрема (1 ангстрем — это одна десятая нанометра (одна миллиардная часть метра)), поэтому требуется невероятная точность.

«Сито должно быть чрезвычайно узким и точным», — говорит Хесс. «Мембрана UniSieve представляет собой структуру, состоящую из высокоупорядоченной сети пористых кристаллов, которые образуют повторяющийся узор, очень похожий на древнеримскую мозаику». Он объясняет, что уникальной является разработка технологии объединения молекулярного сита с опорным слоем для создания мембраны, которая работает стабильно и надежно.

Другой проблемой, стоящей перед новаторами в этой области, является воплощение лабораторных проектов в коммерческие перспективы. Технология, которая работает в небольших масштабах в экспериментальных условиях, должна обеспечивать те же преимущества при установке в крупных промышленных условиях. В этом UniSieve считает, что у нее есть преимущество: последние пять лет она потратила на совершенствование технологии, а в последнее время работает в сотрудничестве с промышленными клиентами над тестированием решения в реальных условиях.

Конечно, идет гонка за коммерциализацией. Некоторые относительно известные компании, в том числе Air Liquide, Air Products и Evonik, уже разработали мембраны для конкретных применений. В число новых компаний, напрямую конкурирующих с UniSieve, входят Via Separations и Imtex.

Однако Хесс настаивает на том, что у UniSieve есть преимущество. «Нашу технологию можно быстро разработать и адаптировать для различных применений, гарантируя при этом высокоточное разделение», — говорит он. «Кроме того, по сравнению с другими интересными мембранными концепциями мы продемонстрировали экономическую масштабируемость за счет непрерывных процессов пилотного производства».