Séparation des gaz par membrane – Les polymères à microporosité intrinsèque (PIM)

Aperçu

Le CNRC a mis au point des matériaux polymériques innovateurs pour membranes et une technologie permettant de séparer de façon sélective les gaz dans un mélange (exemples : O2/N2, CO2/N2, CO2/CH4, H2/CH4 et H2/N2). En plus d’être très perméables, les polymères à microporosité intrinsèque créés sont moyennement sélectifs, contrairement à ceux disponibles sur le marché. Ils pourraient être utilisés avec des méthodes peu coûteuses, consommant peu d’énergie, pour capter des gaz (à savoir, séparer et récupérer le CO2, activité qui devrait engendrer de nombreux milliards de dollars). On pourrait aussi recourir à cette technologie pour enrichir l’air de combustion et le gaz de synthèse en vue d’applications exploitant plus efficacement l’énergie. L’usage de tels matériaux respecte les objectifs économiques du département de l’Énergie des États-Unis concernant la captation du CO2 et leurs coûts d’utilisation sont comparables à ceux des membranes offertes sur le marché.

Cette technologie verte du secteur de l’énergie pourrait être exploitée sous licence afin de réduire les émissions de gaz polluant venant du conditionnement des ressources naturelles et de la fabrication industrielle, pour assainir l’air dans les bâtiments ou pour optimiser les mélanges gazeux dans des conditions contrôlées.

Transfert de technologie

Cette technologie pourrait être exploitée sous licence ou être perfectionnée dans le cadre d’un accord de collaboration en recherche avec le CNRC. Prière de mentionner les numéros d’identification 12080, 12139, 12190 et 12178 en faisant référence à cette possibilité d’affaires.

Applications commerciales

Le marché de la séparation et de l’enrichissement des gaz est assez diversifié. Les champs d’application envisageables comprennent les suivants :

  • industrie chimique;
  • centrales électriques;
  • raffineries (pétrole et gaz naturel);
  • épuration des eaux usées;
  • fabrication de semi-conducteurs, aciéries, secteur de l’automobile, cimenteries

Fonctionnement

Les utilisateurs du marché de la séparation des gaz sont très variés : industrie chimique, centrales électriques, raffineries pétrolières et gazières, usines d’épuration des eaux usées, fabrication de semi-conducteurs, aciéries, secteur de l’automobile, cimenteries. Les politiques gouvernementales qui combattent la pollution de l’air et réglementent les émissions de GES ainsi que la réglementation en matière de santé et de sécurité devraient jouer un rôle de plus en plus important sur ce plan.

Le CNRC a créé une série de poly(dibenzodioxane)s à porosité graduelle, ou polymères à microporosité intrinsèque (PIM), et propose une solution aux besoins de l’industrie et des organismes de réglementation. À cause de sa structure, la chaîne principale présente des avantages appréciables, notamment de bonnes capacités au niveau de la transformation, un éventail plus important de propriétés physiques, une grande perméabilité et une sélectivité moyenne pour la séparation et l’enrichissement des gaz au moyen de membranes. Comparativement aux polymères habituellement employés pour séparer les gaz, ceux créés par le CNRC ont pour principale caractéristique une très grande perméabilité doublée d’une bonne sélectivité, ce qui n’est pas le cas pour de nombreux polymères thermoplastiques, chez lesquels l’une de ces propriétés gagne au détriment de l’autre. La « super perméabilité » du nouveau matériau permettrait de réduire de façon draconienne les coûts en capitaux et les frais d’exploitation de la séparation des gaz. Quatre technologies sont offertes en vue d’un transfert pour les PIM :

  1. polymères à microporosité intrinsèque graduelle;
  2. polymères à microporosité intrinsèque carboxylés dont les propriétés de transport des gaz peuvent être adaptées;
  3. polymères à microporosité intrinsèque renfermant des groupes tétrazole;
  4. polymèresà liaisons croisées, issus de polymères à microporosité intrinsèque.

Plusieurs séparations de couples de gaz ont été démontrées sur le plan expérimental, avec quelques lots de fabrication à l’échelle pilote et validations au niveau de la performance.

Avantages

  • Expérience du CNRC dans le domaine de la fabrication pilote
  • Technologie des polymères microporeux à grande perméabilité et à sélectivité moyenne

Brevets

Dossier n°12080 du CNRC : http://www.google.com/patents/US8686104 (en anglais seulement)

breveté aux É.-U.; demande de brevet en instance au Canada.

Dossier n°12139 du CNRC : https://www.google.com/patents/US8809488 (en anglais seulement)

breveté aux É.-U.; demande de brevet en instance au Canada.

Dossier n°12178 du CNRC: polymères à liaisons croisées pour assurer la performance des membranes exposées à des gaz plastifiants – secret commercial; accord de non-divulgation requis.

Dossier n°12190 du CNRC : https://www.google.com/patents/US8623928 (en anglais seulement)

breveté aux É.-U.; demande de brevet en instance au Canada.

Renseignements

Pour de plus amples renseignements sur cette technologie, veuillez communiquer avec :

Dann Chow, Conseiller aux affaires du portefeuille
Téléphone: 604-221-3157
Courriel: Dann.Chow@nrc-cnrc.gc.ca