Este material obtém água potável a partir do ar – e arrefece de forma mais eficiente do que os sistemas atuais
Produzido pela primeira vez em escala-piloto
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Uma equipa de investigação do Instituto de Química Inorgânica da Universidade de Kiel, na Alemanha, está a desenvolver materiais porosos especificamente concebidos para captar água do ar e permitir um arrefecimento energeticamente eficiente. A equipa conseguiu agora, pela primeira vez, produzir estes materiais em maior escala, o que representa um passo importante no sentido de aplicações industriais.
Investigadores nas áreas da química e da ciência dos materiais da Universidade de Kiel estão a trabalhar com parceiros para desenvolver novas fontes de água para a região do Mediterrâneo. «Regiões como estas enfrentam o aumento das temperaturas e a diminuição da precipitação. O nosso objetivo é desenvolver uma tecnologia amiga do ambiente que converta moléculas de água do ar em água potável», afirma o professor Norbert Stock, do Instituto de Química Inorgânica da Universidade de Kiel. «Dois novos estudos, recentemente publicados no *Journal of Materials Chemistry A* e no *Industrial & Engineering Chemistry Research*, apresentam como é possível produzir grandes quantidades do material e melhorar a eficiência dos dispositivos de refrigeração.» Além disso, é apresentada uma nova abordagem que permite à equipa disponibilizar água a partir do ar de forma mais eficiente e mais rápida do que os sistemas anteriores.
Um material semelhante a uma esponja com uma estrutura de alta tecnologia
Os materiais pertencentes à classe das Estruturas Metal-Orgânicas (MOFs) comportam-se de forma muito semelhante a uma esponja: conseguem adsorver grandes quantidades de água num curto espaço de tempo e libertá-la novamente com a mesma rapidez. Isto é possível graças à sua estrutura extremamente porosa, que contém inúmeras cavidades microscópicas interligadas. A investigação fundamental subjacente a estes materiais foi distinguida com o Prémio Nobel de Química de 2025.
Em Kiel, a equipa de Stock está a otimizar a síntese do MOF «CAU-10-H» especificamente para a adsorção de água e a transformação de calor. O material deve o seu nome ao local da descoberta na Universidade de Kiel (CAU), ao seu número de material e ao símbolo químico do hidrogénio. O CAU-10-H capta moléculas de água no interior da sua estrutura porosa à temperatura ambiente e com valores de humidade relativa ≥18 % e liberta-as novamente a cerca de 70 °C. Ao combinar o material com estruturas de carbono condutoras, os investigadores conseguem acelerar ainda mais este processo. O material compósito resultante pode ser aquecido de forma eficiente utilizando eletricidade ou luz solar. Consequentemente, liberta a água adsorvida com especial rapidez e funciona em ciclos curtos e repetíveis. Em condições secas, o sistema produz continuamente água potável a partir do ar e atinge uma absorção de água de até 0,17 gramas de água por grama de material. Os ciclos demoram apenas algumas horas, permitindo um funcionamento eficiente e contínuo. Nestas condições, um quilograma do material compósito pode potencialmente produzir até 1,8 litros de água a partir do ar por dia. «Isto torna o material particularmente atraente para a produção de água potável, mesmo em regiões áridas», afirma o primeiro autor, Lasse Wegner.
Ao mesmo tempo, o CAU-10-H também demonstra um potencial considerável para aplicações de refrigeração. Nos sistemas de refrigeração por adsorção, oferece um desempenho de refrigeração até três vezes superior ao do gel de sílica, um dessecante amplamente utilizado à base de dióxido de silício. No futuro, tais sistemas poderão aproveitar o calor residual, por exemplo, proveniente de centros de dados ou padarias. Isto reduz significativamente o consumo de energia dos sistemas de ar condicionado em comparação com a tecnologia estabelecida e torna a refrigeração mais sustentável.
Do laboratório à produção industrial
«Descobrimos o CAU-10-H há cerca de 15 anos e, desde então, as suas potenciais aplicações têm vindo a ser investigadas em todo o mundo», afirma Stock, que tem vindo a realizar investigação sobre MOFs há mais de duas décadas.
Com o apoio do Fundo de Validação da Universidade de Kiel, a equipa conseguiu agora transferir com sucesso a produção para a escala-piloto — o passo intermédio entre a investigação laboratorial e o fabrico industrial. Liderados por Kalle Mertin, os investigadores produziram cerca de 30 quilogramas do material, aproximadamente 60 vezes mais do que tinha sido fabricado anteriormente em laboratório. Ao mesmo tempo, otimizaram ainda mais o processo de produção com base numa análise técnico-económica, para demonstrar que é possível atingir custos de fabrico entre 12 e 14 dólares por quilograma.
«Isto coloca as aplicações práticas dos nossos materiais ao nosso alcance», afirma Stock. «Demonstrámos que não só funcionam em laboratório, como também podem ser produzidos numa escala economicamente viável.»
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Lasse Wegner, Philipp Schadte, Ravi Sharma, et al.; "Electrically conductive MOF@carbon foam composites for atmospheric water harvesting through internal Joule heating and light irradiation"; Journal of Materials Chemistry A, Volume 14, 2026
Kalle S. Mertin, Abeer Mohtar, Marta Bordonhos, et al.; "CAU-10-H: Synthesis Scale-Up at the Pilot Scale, Techno-Economic Analysis, and Application in a Full-Scale Cooling System"; Industrial & Engineering Chemistry Research, Volume 65, 2026-3-26
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