Planta piloto no telhado do MIT. Os cristais MOF estão localizados sob uma cobertura transparente, cuja transparência permite que o sol os aqueça e libere a água acumulada. Um capacitor amarelo e vermelho, coberto com gotas de água, está localizado na parte inferior da unidade.Você não poderá espremer água da pedra, mas agora pode fazê-lo do céu do deserto, graças a um novo dispositivo que usa a luz do sol para extrair vapor de água do ar, mesmo com umidade extremamente baixa. O dispositivo pode produzir cerca de 3 litros de água por dia para cada quilograma do absorvente em forma de esponja que ele contém, e os pesquisadores dizem que versões futuras serão ainda melhores. Isso significa que as casas nas partes mais secas do mundo poderão em breve ter um aparelho movido a energia solar, capaz de produzir toda a água de que precisam, beneficiando bilhões de pessoas.
13 trilhões de litros de água dissolvidos na atmosfera, equivalentes a 10% de toda a água doce nos lagos e rios do nosso planeta. Vários métodos de captura de umidade atmosférica, por exemplo do nevoeiro, têm sido desenvolvidos há muito tempo, e todos os tipos de desumidificadores com alto consumo de energia - condensadores - também são usados. Mas ambas as abordagens requerem ar muito úmido ou muita eletricidade.
Cristais MOF-porosos em um substratoPara encontrar uma solução completa, os pesquisadores liderados por Omar Yaghi, químico da Universidade da Califórnia em Berkeley, procuraram uma família de pós cristalinos chamados estruturas orgânicas metálicas ou MOFs. Yahi recebeu os primeiros cristais MOF-porosos que formam redes tridimensionais contínuas - há mais de 20 anos. As redes formam estruturas no estilo de conjuntos infantis - construtores feitos de átomos de metal que atuam como hubs e compostos orgânicos em forma de bastão que conectam os hubs. Ao escolher metais e orgânicos diferentes, os químicos podem alterar as propriedades de cada MOF controlando os gases que se ligam a ele, bem como a força do próprio cristal.
Omar Yahi, no contexto de modelos de estruturas cristalinas porosas metal-orgânicas capazes de coletar água do ar atmosférico. A descoberta de Yahya está enraizada em meados dos anos 90 do século passado.Nas duas últimas décadas, os químicos sintetizaram mais de 20.000 MOFs, cada um com propriedades de captura molecular únicas. Por exemplo, Yahi e outros pesquisadores desenvolveram MOFs recentemente, que absorvem e liberam metano, sendo um tipo de reservatório de gás que pode ser usado em veículos movidos a gás natural.
Em 2014, Yahi e seus colegas sintetizaram o MOF, que encontrou excelente absorção de água mesmo em baixa umidade. Isso o levou a entrar em contato com o engenheiro mecânico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em Cambridge, Evelyn Wang, com quem ele já havia trabalhado em um projeto para usar o MOF em ar condicionado automotivo. Depois de sintetizar um novo MOF baseado em zircônio, chamado MOF-801, Yahi se encontrou com Wang no MIT com a proposta: "Evelyn, precisamos desenvolver um novo dispositivo para coletar água". E ela deu seu consentimento invariável.
Imagem conceitual MOF. Os pontos vermelho e preto no modelo são estruturas metal-orgânicas mantidas juntas por ligamentos pretos - os blocos de construção conectados por Omar Yahi a esponjas porosas cristalinas usando uma formação química reticular. Bolas amarelas representam poros que podem conter moléculas de água.O sistema, criado por Wang e seus alunos, contém um quilograma, do tamanho de um grão de poeira, de cristais MOF colocados em uma fina placa de cobre porosa. Esta placa é colocada entre o absorvedor solar e o condensador de umidade e está localizada dentro da câmara. À noite, a câmara se abre, permitindo que o ar ambiente penetre nos poros do MOF, por sua vez, as moléculas de água aderem às estruturas internas do cristal. A água, portanto, é coletada por grupos moleculares peculiares de oito cada um, formando gotas cúbicas. De manhã, a câmara fecha, a luz do sol que penetra na janela superior do dispositivo aquece a placa MOF, que libera gotículas de água em direção ao refrigerador-condensador por simples evaporação.
A diferença de temperatura, bem como a alta umidade no interior da câmara, leva à condensação do vapor na água, que entra no coletor. A instalação funciona tão bem que extrai 2,8 litros de água do ar por dia para cada quilograma de MOF usado, disseram a equipe de Berkeley e MIT à Science hoje.
Baseado em materiais de editores on-line de ciência popular estrangeira
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