Teknik pemisahan gas digunakan di pabrik pengolahan gas alam untuk memisahkan CH4 dari kontaminan gas utama seperti CO2 dan N2 yang dapat mengurangi nilai kalor, merusak pipa dan peralatan, dan kapasitas pipa limbah. Metode pemisahan berbasis membran sangat diinginkan karena teknologi yang bersih, penghematan energi, serta kemampuannya untuk menggantikan proses konvensional, berbeda dengan distilasi kriogenik yang membutuhkan konsumsi energi yang tinggi dan penyerapan berbasis amina. Baru-baru ini, pemisahan gas menggunakan membrane Metal-Organic Framework Zr-〖fum〗_67-〖mes〗_33-fcu-MOF telah ditemukan untuk memisahkan CH4 dari CO2 dan N2 secara selektif, dan analisis tekno-ekonomi menunjukkan bahwa menggunakan membran seperti itu pada skala industri menjanjikan karena dapat mengurangi secara simultan. penghilangan biaya CO2 dan N2 sekitar 73%, relatif terhadap distilasi kriogenik dan penangkapan CO2 berbasis amina. Penelitian sebelumnya mengungkapkan bahwa mengendalikan aperture dari membran Zr-X-fcu-MOF dengan jenis yang berbeda dan variasi penghubungnya memiliki keunggulan. Dalam penelitian ini, dengan menggunakan teori fungsional densitas, kami menyelidiki secara komputasi apakah memperkenalkan penghubung asam malonat yang lebih kecil, atau asam mesakonat dan asam malat yang lebih fleksibel dapat meningkatkan pemilihan pemisahan CO2/CH4. Setelah membangun dan mengoptimalkan struktur membran, molekul gas individu (CH4/CO2) ditempatkan sebelum dan sesudah memasuki membran, dan jalur yang disukai secara energetik yang menghubungkan kedua keadaan dicari menggunakan metode climbing image-nudged elastic band (CI-NEB). Profil energi potensial yang dihasilkan dibandingkan dengan profil energi membrane Metal-Organic Framework Zr-〖fum〗_67-〖mes〗_33-fcu-MOF, dan hubungan antara tinggi penghalang dan variasi penghubung akan dianalisis. Semua perhitungan dilakukan dengan menggunakan Quantum Espresso suite, dan VMD sebagai visualisasi. Hasil untuk keempat membran tersebut adalah struktur yang menguntungkan dan konfigurasi yang stabil. Diperoleh melalui perhitungan energi interaktif dengan rentang -13.23 kJ/mol hingga -34.81 kJ/mol. CH4 memiliki hambatan energi yang lebih tinggi daripada CO2. Dengan menganalisis perbedaannya, diketahui bahwa penghubung mesakonat dan malik memiliki perbedaan hambatan energi tertinggi sebesar 9.15 kJ/mol dan 10.07 kJ/mol sesuai urutan, yang berarti lebih baik dalam pemisahan. Hambatan energi tertinggi terdapat pada penghubung malik, sementara hambatan energi terendah terdapat pada penghubung malonat.

---

Gas separation techniques are employed in natural-gas processing plants to separate CH4 from major gas contaminants such as CO2 and N2 that can reduce the heating value, damage pipelines and equipment, and waste pipeline capacity. Separation methods based on membranes are highly desirable because of a clean technology, saving energy, and its ability to replace conventional processes as compared to the energy-intensive cryogenic distillation and amine-based absorption. Very recently, gas separation using a Zr-〖fum〗_67-〖mes〗_33-fcu-MOF membrane Metal-Organic Framework has been found to separate CH4 from CO2 and N2 selectively, and techno-economic analysis indicated that employing such membrane on an industrial scale is promising as it can reduce simultaneous removal of CO2 and N2 cost by about 73%, relative to cryogenic distillation and amine-based CO2 capture. Previous study revealed that controlling the aperture of Zr-X- fcu-MOF membranes with different type and variation of linkers is advantageous, and in the present study, using density functional theory, we investigate computationally whether introducing smaller malonic acid linker, or more flexible mesaconate acid and malic acid can improve CO2/CH4 separation selectivity. After constructing and optimizing the structure of membranes, individual gas molecule (CH4/CO2) is placed before and after entering membranes, and the energetically favoured path connecting the two states is searched using the climbing image nudged elastic band (CI-NEB) method. The resulting potential energy profiles are compared against those of membrane Metal-Organic Framework Zr-〖fum〗_67-〖mes〗_33-fcu-MOF, and the relation between barrier height and linker variation will be analyzed. All calculations are performed using Quantum Espresso suite, and VMD as visualization. The result for this study, all four membrane is a favorable structure and stable configuration.from interactive energy calculation with the range of -13.23 kJ/mol to -34.81 kJ/mol. CH4 is the higher energy barrier than CO2, both mesaconate and malic linker is the highest differences of activation energy meaning a better at separation with the value of discrepancy 9.15 kJ/mol and 10.07 kJ/mol in order. The highest energy barrier would be malic linker and the lowest energy barrier would be malonic linker.