Les matériaux avancés pour membranes de séparation des gaz entrent sur le marché, rapporte IDTechEx

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10 juillet 2023, 7 h 12 HE

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BOSTON, 10 juillet 2023 /PRNewswire/ -- Depuis de nombreuses décennies, de nombreux travaux de R&D en science des matériaux se sont concentrés sur le développement de membranes de séparation des gaz de nouvelle génération. Cependant, à ce jour, le marché est toujours dominé par les matériaux polymères qui ont été initialement adoptés commercialement à la fin du 20e siècle. Alors que les moteurs du marché de la décarbonation présentent une nouvelle opportunité de croissance, ces matériaux avancés commencent à sortir des laboratoires et à entrer sur le marché.

Les membranes de séparation des gaz ont déjà été adoptées commercialement dans de multiples applications, notamment la production d'azote, la récupération de l'hydrogène, le traitement du gaz naturel et la récupération des vapeurs. Le marché entre désormais dans une nouvelle phase de croissance. Cela est dû à des facteurs clés du marché, principalement les applications d’énergies renouvelables et de décarbonation, ainsi que les progrès technologiques répondant à ces besoins. IDTechEx a lancé un nouveau rapport de marché, « Membranes de séparation de gaz 2023-2033 », qui fournit une feuille de route technologique critique, un paysage d'entreprise et des perspectives de marché pour cette industrie en évolution.

Il existe une large gamme de matériaux de membrane, notamment des variantes polymères, céramiques, métalliques et composites. Au-delà du matériau, il est également essentiel de prendre en compte à la fois leur facteur de forme (comme une fibre creuse ou un enroulement en spirale) et, en fin de compte, la manière dont ils sont incorporés dans le processus industriel (y compris le débit, la température de fonctionnement et la différence de pression) pour répondre aux exigences. les exigences de séparation nécessaires.

Il existe bien sûr une concurrence entre les acteurs des membranes, mais le plus grand défi dans ce domaine est de démontrer la viabilité technico-économique de leur solution face aux techniques de séparation existantes. Il existe plusieurs limites techniques aux membranes commerciales existantes, le compromis entre sélectivité et perméabilité et la durée de vie dans des environnements réels étant deux domaines importants.

Les membranes polymères, notamment l'acétate de cellulose, le polyimide et le polysulfone, dominent le marché actuel. Beaucoup d'entre eux seront à l'avant-garde de certains domaines de croissance clés, tels que la valorisation du biogaz, mais pour d'autres applications émergentes, l'industrie devra explorer différentes conceptions de systèmes et/ou utiliser des matériaux repoussant les limites supérieures de Robeson pour conquérir un marché. partager.

IDTechEx divise ces avancées en deux domaines : les matériaux de nouvelle génération et les processus hybrides. Cette dernière peut utiliser des membranes commerciales mais ne les utilise pas de manière isolée ; au lieu de cela, de nombreuses activités cherchent à incorporer des membranes aux côtés d’autres techniques de séparation (telles que les unités de séparation cryogénique et membranaire utilisées en tandem) dans une nouvelle conception intégrée ou dans des conditions différentes.

Il reste encore beaucoup de R&D, tant dans le milieu universitaire que dans l'industrie, pour explorer des matériaux avancés pour les membranes de séparation des gaz. Bon nombre de ces développements progressent en termes de technologie et de préparation à la fabrication et commencent à gagner du terrain sur le plan commercial. Dans le domaine des polymères, il existe de nombreux progrès en matière d'utilisation directe de matériaux ou d'inclusion dans un composite, ce dernier connaissant des développements clés dans les membranes composites à couches minces (TFC) et les membranes à matrice mixte (MMM). Il existe un large éventail de développements scientifiques sur les polymères, mais les supports à site fixe (FSC), les polymères à microporosité intrinsèque (PIM), les membranes à base de polybenzimidazole (PBI), et bien d'autres encore, ont tous vu des signes précoces prometteurs pour une adoption commerciale dans des applications allant de la post-combustion. du captage du carbone à la séparation de l’hydrogène.

Au-delà des membranes polymères, il existe un large éventail d'alternatives qui offrent généralement soit une sélectivité plus élevée (grâce à leurs mécanismes de transport), soit des propriétés physiques avantageuses, telles que la température de fonctionnement ou la résistance aux contaminants. Cela inclut les membranes métalliques, les membranes à base de carbone, les membranes céramiques et des exemples antérieurs tels que les membranes biphasées.