p Nas tardes quentes de verão, aquecimento, os sistemas de ventilação e ar condicionado (HVAC) fornecem o alívio necessário contra o calor e a umidade intensos. Esses sistemas, que geralmente vêm com desumidificadores, atualmente não são energeticamente eficientes, consumindo cerca de 76% da eletricidade em edifícios comerciais e residenciais. p Em um novo estudo, Pesquisadores da Texas A&M University descreveram um material orgânico, chamadas poliimidas, que usa menos energia para secar o ar. Além disso, os pesquisadores disseram que os desumidificadores à base de poliimida podem reduzir o preço dos sistemas HVAC, que atualmente custa milhares de dólares.

p "Neste estudo, pegamos um polímero existente e bastante robusto e, em seguida, melhoramos sua eficiência de desumidificação, "disse Hae-Kwon Jeong, Professor McFerrin no Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin. "Essas membranas à base de polímero, nós pensamos, ajudará a desenvolver a próxima geração de tecnologias de HVAC e desumidificadores que não são apenas mais eficientes do que os sistemas atuais, mas também têm uma pegada de carbono menor. "

p Os resultados do estudo são descritos no Journal of Membrane Science .

p Os desumidificadores removem a umidade do ar para um nível confortável de secura, melhorando assim a qualidade do ar e eliminando os ácaros, entre outras funções úteis. Os desumidificadores mais comumente disponíveis usam refrigerantes. Esses produtos químicos desumidificam ao resfriar o ar e reduzir sua capacidade de transportar água. Contudo, apesar de sua popularidade, refrigerantes são uma fonte de gases de efeito estufa, um grande culpado pelo aquecimento global.

p Como material alternativo para desumidificação, materiais de ocorrência natural, conhecidos como zeólitas, têm sido amplamente considerados por sua ação de secagem. Ao contrário dos refrigerantes, zeólitas são dessecantes que podem absorver umidade dentro de seus poros hidrofílicos ou atrativos de água. Embora esses materiais inorgânicos sejam verdes e tenham excelentes propriedades de desumidificação, Os desumidificadores à base de zeólita apresentam seus próprios desafios.

p "O aumento de escala é um grande problema com as membranas zeólitas, "Jeong disse." Primeiro, zeólitas são caras para sintetizar. Outro problema vem das propriedades mecânicas dos zeólitos. Eles são fracos e precisam de estruturas de suporte realmente boas, que são muito caros, aumentando o custo geral. "

p Jeong e sua equipe se voltaram para um material orgânico de baixo custo chamado poliimidas, que são bem conhecidas por sua alta rigidez e tolerância ao calor e produtos químicos. No nível molecular, a unidade básica desses polímeros de alto desempenho está se repetindo, grupos imida em forma de anel conectados entre si em longas cadeias. Jeong disse que as forças de atração entre as imidas dão ao polímero sua força característica e, portanto, uma vantagem sobre os zeólitos mecanicamente fracos. Mas as propriedades de desumidificação do material de poliimida precisavam de aprimoramento.

p Os pesquisadores primeiro criaram um filme aplicando cuidadosamente moléculas de poliimida em algumas plataformas de alumina de largura de alguns nanômetros. Próximo, eles colocam este filme em uma solução de hidróxido de sódio altamente concentrada, desencadeando um processo químico chamado hidrólise. A reação fez com que os grupos moleculares imida se quebrassem e se tornassem hidrofílicos. Quando visto em um microscópio de alta potência, os pesquisadores descobriram que as reações de hidrólise levam à formação de canais de percolação atrativos para a água ou estradas dentro do material de poliimida.

p Quando a equipe de Jeong testou seu material aprimorado para desumidificação, eles descobriram que sua membrana de poliimida era muito permeável às moléculas de água. Em outras palavras, a membrana foi capaz de extrair o excesso de umidade do ar, prendendo-os nos canais de percolação. Os pesquisadores notaram que essas membranas poderiam ser operadas continuamente sem a necessidade de regeneração, uma vez que as moléculas de água presas saem do outro lado por uma bomba de vácuo instalada dentro de um desumidificador padrão.

p Jeong disse que sua equipe projetou cuidadosamente seus experimentos para hidrólise parcial, em que um número controlado de grupos imida se tornam hidrofílicos.

p "A força das poliimidas vem de suas forças intermoleculares entre suas cadeias, "Disse Jeong." Se muitas imidas forem hidrolisadas, então ficamos com material fraco. Por outro lado, se a hidrólise for muito baixa, o material não será eficaz na desumidificação. "

p Embora as membranas de poliimida tenham mostrado grande promessa em seu uso potencial na desumidificação, Jeong disse que seu desempenho ainda está atrás das membranas zeólitas.

p "Esta é uma nova abordagem para melhorar as propriedades de um polímero para desumidificação e muito mais otimizações precisam ser feitas para melhorar ainda mais o desempenho desta membrana, "Jeong disse." Mas outro fator-chave para aplicações de engenharia é que tem que ser barato, especialmente se você deseja que a tecnologia seja razoavelmente acessível para os proprietários. Ainda não chegamos lá, mas certamente estamos dando passos largos nessa direção. "