Recuperação de calor (energia solar, bomba de calor, ar condicionado, refrigeração) é o foco principal da pesquisa para reduzir o consumo de energia e estimular o desenvolvimento sustentável. Mesmo que a recuperação e liberação de água usando materiais nanoporosos seja uma estratégia confiável para atingir esse objetivo, o desenvolvimento de novos processos de eficiência energética continua a ser um desafio. Pesquisadores do Instituto de materiais porosos de Paris (CNRS, ENS Paris, ESPCI Paris / PSL University) e do Charles Gerhardt Institute em Montpellier (Université Montpellier / CNRS / ENSCM) descobriram um novo material poroso híbrido que é robusto e sintetizado através de uma rota de "química verde". No Nature Energy , eles relatam que este novo material é muito mais eficiente do que qualquer outro adsorvente de água, com alta capacidade de armazenamento e menor temperatura de regeneração.

O uso de sorção de água (ou seja, moléculas capazes de fixar água na superfície) é promissor para a recuperação de calor de processos industriais e energia solar. A temperatura típica dos sistemas internos de água quente envolvendo um produtor de cogeração não excede 63 ° C, e pode ser usado para sistemas de refrigeração e bombas de calor. Os processos atuais são baseados em adsorventes comerciais porosos inorgânicos (zeólitos ou sólidos relacionados) que sofrem de altas temperaturas de regeneração e / ou volumes de poros limitados levando a sistemas ineficientes em energia.

Para superar essas desvantagens, pesquisadores do Instituto de materiais porosos de Paris e do Instituto Charles Gerhardt em Montpellier projetaram um novo sólido híbrido nanoporoso hidrofílico com poros grandes, feito de oxoclusters de zircônio:Zr-MOF, que combina um conjunto de parâmetros com um desempenho de sorção de água muito superior. Para processos de resfriamento, o desempenho geral não depende apenas das temperaturas de evaporação e condensação da água, mas também nas temperaturas de adsorção (exotérmica) e dessorção (endotérmica), a capacidade de armazenamento, estabilidade e cinética de troca de calor, entre outros.

O novo Zr-MOF exibe uma estrutura microporosa muito estável na presença de água quente. Ele mostra um comportamento hidrofílico altamente pronunciado com trocas de calor significativas e um tamanho de poro suficiente para adsorver uma grande quantidade de água e também uma temperatura de regeneração mais baixa durante a etapa de dessorção ( <65 ° C). Pesquisadores do Instituto Coreano de Pesquisa de Tecnologia Química (KRICT) realizaram cálculos de desempenho energético (proporção da energia retirada do evaporador e a energia necessária para regenerar o adsorvente). Esta análise revelou que o sólido é mais eficiente do que qualquer outro material poroso avaliado até o momento para este tipo de aplicação. Deve levar ao desenvolvimento de uma nova geração de processos de resfriamento para recuperar a energia solar ou mesmo a energia de fontes de calor relacionadas às atividades humanas.