Gases de refrigerao podero ser substitudos por cermicas porosas

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/05/2022

Refrigerao com MOFs

O Protocolo de Montreal ajudou a banir a maioria dos gases clorofluorocarbonos (CFCs), que destroem a camada de oznio, mas os substitutos dos CFCs tambm esto sob suspeita.

Que tal ento substituir esses gases por cermicas que respiram?

Esta a inovao criada por Javier Garca-Ben e seus colegas da Universidade de Corua, na Espanha, que trabalham com uma categoria de cermica high-tech conhecida por MOF, sigla em ingls de estruturas metal-orgnicas, materiais extremamente porosos.

O que a equipe descobriu que algumas dessas estruturas metal-orgnicas (MOFs) podem “respirar” dixido de carbono (CO₂), com o detalhe de que, ao exalar o gs de volta para o ambiente elas resfriam, criando uma alternativa mais ecolgica para a refrigerao, das geladeiras domsticas aos sistemas industriais de ar-condicionado.

E as mudanas trmicas so grandes o suficiente para atender aos requisitos de refrigerao industrial mais crticos.

Transio respiratria

Ao adsorver diferentes gases, algumas MOFs sofrem alteraes estruturais que expandem seus poros. Como essas transformaes se assemelham respirao, elas so conhecidas como “transies respiratrias”.

Agora, pela primeira vez, os pesquisadores observaram que essas transies so acompanhadas por mudanas de energia trmica: Quando as MOFs de tereftalato de alumnio adsorvem CO₂ pressurizado, o material aquece medida que seus poros se expandem. Em contrapartida, medida que o gs liberado novamente, a cermica encolhe de volta sua forma original, liberando calor e criando um ciclo que pode ser usado para refrigerar o ambiente ou um recipiente.

Esse fenmeno, que a equipe chama de efeito calrico-respiratrio, soma-se a uma famlia de efeitos onde estmulos externos – como foras mecnicas e campos eletromagnticos – induzem o resfriamento.

Os pesquisadores afirmam que as MOFs respiratrias podem substituir os atuais hidrofluorcarbonos (HCFs) para refrigerao – estes so os atuais substitutos dos banidos clorofluorocarbonos.

O sistema funcionou entre -20 e 60C, o que no possvel se apenas dixido de carbono for usado como refrigerante. E, ao contrrio de outras alternativas, as MOFs requerem apenas baixas presses de CO₂, ao mesmo tempo em que apresentam mudanas trmicas semelhantes aos HCFs e outros refrigerantes.

Embora isso possa estimular a implementao industrial, algumas propriedades precisas desses materiais ainda precisaro ser estudadas em detalhes – incluindo as transies exatas de temperatura de resfriamento desencadeadas durante a operao.

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