BEm 2014, Omar Yaghi, professor de química da Universidade da Califórnia, notou algo incomum em um novo material absorvente de água que seu laboratório estava desenvolvendo. Tirar água do ar é útil para muitas coisas (pense nas esferas de sílica que vêm nas embalagens para manter as coisas secas), mas secar os dessecantes para reutilizá-los geralmente significa aquecê-los a temperaturas muito altas, geralmente em torno de 400° F, que consome muita energia. Mas o material de Yaghi, uma rede em escala atômica repleta de bilhões de minúsculos poros, conhecida como estrutura metal-orgânica (MOF), estava liberando água a uma temperatura muito mais baixa, em torno de 113°F, equivalente à de uma água morna. xícara de café. “Pensei imediatamente que poderia levar isto para o deserto e, à noite, extrair a água do ar”, diz Yaghi. “Durante o dia, quando está quente e ensolarado, posso colher a água potável.”
Yaghi, 58 anos, é uma espécie de fenômeno de um homem só no mundo da química. Ele é conhecido por seu trabalho nas últimas três décadas, sendo pioneiro em um campo conhecido como química reticular, que envolve a engenharia precisa de cristais MOF com poros de nível molecular. Esses materiais podem ter algumas propriedades interessantes. Se você está tentando armazenar CO2 gasoso, por exemplo, um recipiente contendo um MOF com poros adaptados para acomodar moléculas de CO2 pode, na verdade, armazenar mais delas do que um recipiente vazio: o MOF atrai essas moléculas de CO2 como as abelhas para o mel. Esses materiais têm dezenas de aplicações potenciais, desde sensores eletrônicos até distribuição de medicamentos. O trabalho de Yaghi na fundação e desenvolvimento da área fez dele um dos químicos mais citados do mundo, e ele recebeu muitos prêmios e citações por seu trabalho, incluindo uma indicação ao Prêmio Nobel de Química (seu nome aparece com destaque no previsões para o vencedor de 2022).
Porém, de todas as rotas potenciais para exploração adicional, Yaghi tem se concentrado nos últimos anos principalmente em dois usos potenciais da química reticular: combate às mudanças climáticas e expansão do acesso à água potável. Em 2020, ele começou uma empresa chamou a Atoco para cumprir esses objetivos (a existência da empresa não foi informada anteriormente).
Yaghi é sensível ao quão vital a água potável pode ser. Ele cresceu em Amã, na Jordânia, na década de 1970, uma época em que a cidade fornecia água apenas por algumas horas a cada semana ou duas. Quando criança, ele acordava de manhã cedo para esperar perto da torneira com recipientes para armazenar água para uma semana para a família. Após a experiência de 2014, ele sentiu que tinha a base para uma invenção que poderia libertar para sempre famílias em todo o mundo desse tipo de luta. “Você pode ter coletores de água operando fora da rede em qualquer lugar”, diz Yaghi. “Você tem controle sobre sua própria água. Eu chamo isso de independência da água.”
Hoje é possível extrair água do ar (o humilde desumidificador faz isso, por exemplo), mas Yaghi diz que máquinas que utilizam materiais MOF, com poros precisamente adaptados para capturar partículas de água, poderiam produzir um fornecimento constante de água com muito pouco energia e em ambientes mais secos do que qualquer coisa disponível hoje. Eles podem até produzir água usando apenas a energia passiva do calor do sol. Em julho de 2023 artigo publicado em Água NaturalYaghi e um grupo de colaboradores demonstraram um material chamado MOF-303 que foi capaz de produzir um gotejamento constante de água no Vale da Morte, Califórnia, um dos lugares mais secos do planeta, apenas por ser deixado ao sol.
Yaghi lançou a Atoco para aumentar a produção de materiais reticulares como MOFs. Embora a Yaghi tenha trabalhado com outras empresas na tentativa de ampliar a tecnologia de coleta de água no passado, a Atoco diz que pretende usar materiais reticulares mais novos e avançados e desenvolver novos dispositivos, como coletores de água que funcionam sem eletricidade (outras empresas estão trabalhando para desenvolver coletores de água movidos a eletricidade usando química reticular, como é o caso da Atoco). Samer Taha, CEO da Atoco, afirma que suas máquinas serão capazes de funcionar em ambientes mais secos do que qualquer coisa disponível hoje, e com cerca de metade da energia, em média. Entre os dispositivos que a empresa pretende desenvolver está uma máquina eléctrica do tamanho de um grande computador de secretária que será capaz de produzir cerca de 100-200 litros de água potável por dia, diz Taha. A empresa se recusou a informar quando os dispositivos estarão disponíveis.
“Isso é algo que o mundo precisa”, diz Yaghi. “Quase um terço da população mundial enfrenta stress hídrico quase todos os meses do ano. A ONU prevê que até 2050 quase 5 bilhões de pessoas estaremos enfrentando estresse hídrico.
Omar Yaghi e Samer Taha com um de seus protótipos de coleta de água.
David Huff – Cortesia da Atoco
A tecnologia de Yaghi não será apenas capaz de extrair água do ar – ele diz que os seus materiais também serão úteis para absorver dióxido de carbono. Isso poderia ser útil para remover o dióxido de carbono das chaminés industriais ou para extrair o gás de efeito estufa diretamente da atmosfera.
Ambas as indústrias ainda estão em sua infância, embora recentemente tenham ganhado mais força. Os créditos fiscais aprovados na Lei de Redução da Inflação no verão passado estimularam o investimento na captura de carbono para instalações industriais, e um Investimento de US$ 1,2 bilhão pelo Departamento de Energia dos EUA para dois grandes projetos no Texas e na Louisiana no mês passado também deu um grande impulso à captura direta de carbono no ar. (Nenhuma instalação de captura directa de ar actualmente planeada será suficientemente grande para compensar significativamente as emissões da humanidade, embora os defensores da tecnologia digam que é importante investir nela agora para que tenhamos instalações suficientemente grandes para um dia fazer a diferença.)
Um grande obstáculo ao sector da captura de carbono é a enorme quantidade de energia que geralmente é necessária para retirar o CO2 do ar, ou mesmo para filtrá-lo em concentrações mais elevadas das chaminés. A maioria dos projetos de captura de carbono em uso hoje usa filtros ou soluções químicas como o hidróxido de potássio para reter o CO2, mas Taha diz que o uso de materiais feitos com química reticular poderia reduzir substancialmente esse consumo de energia. (Outras empresas são já usando materiais reticulares para captura de carbono, mas a Atoco afirma que será capaz de oferecer produtos químicos mais eficazes e produzi-los a baixo custo). “É realmente difícil fornecer um número agora, porque estamos no processo de construção desses sistemas”, diz Taha. “Mas esperamos algo entre 30 a 50% de melhoria (na eficiência) (em relação à tecnologia padrão atual de captura de carbono), se não mais.” É uma afirmação que ainda não foi confirmada. Porém, se for bem-sucedido, esse tipo de redução de energia poderá fazer uma enorme diferença na viabilidade da ampliação de sistemas de captura de carbono em grande escala.
Acertá-los, no entanto, não será tarefa fácil. A produção dos materiais reticulares que tentam utilizar tem-se limitado à escala laboratorial e uma das principais dificuldades da Atoco será tentar ampliar esse processo de produção. “Não afirmamos isso desde o primeiro dia, vamos torná-lo muito escalonável e muito barato”, diz Taha. “Mas se olharmos para os materiais iniciais, eles estão disponíveis e não são caros. Então essa é a luz no fim do túnel.”
Yaghi, por sua vez, diz que a Atoco está orientada para uma missão social. “Francamente, originalmente eu não estava interessado em (abrir uma empresa).” Yaghi diz. “Eu queria estar no laboratório. Mas sou o inventor deste campo de pesquisa e cabe a mim levar essas tecnologias ao próximo nível para que cheguem à sociedade.”
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