À medida que a renda nos países em desenvolvimento continua a aumentar, A demanda por condicionadores de ar deve triplicar até 2050. O aumento vai multiplicar o que já é uma importante fonte de emissões de gases de efeito estufa:o ar condicionado é atualmente responsável por quase 20% do uso de eletricidade em edifícios em todo o mundo.

Agora, a startup Transaera está trabalhando para reduzir essas demandas de energia com um ar condicionado mais eficiente que usa refrigerantes mais seguros para resfriar as casas. A empresa acredita que sua máquina pode ter um quinto do impacto no clima quando comparada aos ACs tradicionais.

"O problema do ar condicionado é que a tecnologia básica não mudou muito desde que foi inventada há 100 anos, "diz o engenheiro chefe da Transaera, Ross Bonner SM '20.

Isso mudará rapidamente se a pequena equipe da Transaera for bem-sucedida. A empresa é atualmente uma das finalistas de uma competição global para redesenhar o ar condicionado. O vencedor da competição, nomeado Prêmio Global de Resfriamento, obterá US $ 1 milhão para comercializar suas máquinas.

No centro do design da Transaera está uma classe de materiais altamente porosos chamados estruturas metálicas orgânicas, ou MOFs, que retiram passivamente a umidade do ar enquanto a máquina funciona. Co-fundador Mircea Dincă, o W.M. Keck Professor de Energia no Departamento de Química do MIT, fez pesquisas pioneiras sobre MOFs, e os membros da equipe da empresa veem o avanço comercial dos materiais como uma parte importante de sua missão.

"Os MOFs têm muitos aplicativos em potencial, mas o que os impede é a economia da unidade e a incapacidade de criá-los de forma econômica em escala, "diz Bonner." O que a Transaera pretende fazer é ser a primeira a comercializar MOFs em grande escala e liderar o avanço que leva os MOFs ao domínio público. "

Os cofundadores da Dincă são o CEO da Transaera, Sorin Grama SM '07, que também é palestrante no MIT D-Lab, e CTO Matt Dorson, um engenheiro mecânico que trabalhou com o Grama em uma startup anterior.

"Estou apenas incentivado por esta ideia de criar algo revolucionário, "diz Grama." Nós projetamos esses novos dispositivos, mas também estamos trazendo esse conhecimento material, com Mircea e nossos colaboradores, e combinar os dois para criar algo realmente novo e diferente. "

Um material de oportunidade

Grama e Dorson colaboraram anteriormente na Promethean Power Systems, que desenvolve soluções de refrigeração fora da rede para agricultores na Índia. A data, a empresa instalou 1, 800 sistemas de refrigeração que atendem a cerca de 60, 000 agricultores por dia. Depois de deixar o cargo de CEO em 2015, Grama voltou ao Instituto para lecionar no MIT D-Lab e atuar como empresário residente no Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship.

Durante esse tempo, o Grama foi apresentado aos MOFs por Rob Stoner, o vice-diretor de ciência e tecnologia da MIT Energy Initiative e um diretor fundador do MIT Tata Center.

Stoner apresentou Grama a Dincă, que estava estudando MOFs desde que se juntou ao corpo docente do MIT em 2010 e cresceu a 16 km da cidade natal do Grama, na Romênia.

As propriedades intrigantes do MOF vêm de sua grande área de superfície interna e da capacidade de ajustar com precisão o tamanho das pequenas câmaras que passam por elas. Dincă desenvolveu anteriormente MOFs com câmaras grandes o suficiente para capturar as moléculas de água do ar. Ele os descreveu como "esponjas com esteróides".

Grama começou a pensar em usar o material para refrigeração, mas outro aplicativo logo se apresentou. A maioria das pessoas pensa que os condicionadores de ar apenas resfriam o ar em um espaço, mas também secam o ar que estão resfriando. As máquinas tradicionais usam algo chamado evaporador, uma serpentina fria para puxar a água do ar por meio da condensação. A serpentina fria deve ser feita muito mais fria do que a temperatura desejada na sala para coletar a umidade. Dorson diz que puxar a umidade do ar consome cerca de metade da eletricidade usada pelos condicionadores de ar tradicionais.

Os MOFs da Transaera coletam umidade passivamente conforme o ar entra no sistema. O calor residual da máquina é então usado para secar o material MOF para reutilização contínua.

A Transaera foi fundada formalmente no início de 2018, e o Global Cooling Prize foi anunciado no final daquele ano. Centenas de equipes expressaram interesse, e a Transaera foi finalmente selecionada como um dos oito finalistas e recebeu US $ 200, 000 para entregar protótipos aos organizadores da competição.

Bonner ingressou na empresa em 2019 depois de explorar caminhos para ACs neutros em carbono como parte de uma aula de engenharia mecânica no MIT.

Quando COVID-19 começou a varrer países ao redor do mundo, foi decidido que os testes do Cooling Prize na Índia seriam realizados remotamente. Adicionando ao desafio, os cofundadores não tiveram acesso ao laboratório em Somerville devido a restrições e estavam usando suas próprias ferramentas e oficinas para concluir os protótipos. Depois de enviar seus protótipos, A Transaera teve que ajudar os organizadores do Prêmio a instalá-los por meio de um feed de vídeo ao vivo para testes de campo em vários locais na Índia. A equipe diz que os resultados validaram a abordagem da Transaera e mostraram que o sistema teve um impacto climático significativamente menor do que as unidades de linha de base.

O sistema da Transaera também usou um refrigerante conhecido como R-32 com potencial de destruição da camada de ozônio zero (ODP) e um potencial de aquecimento global cerca de três vezes menor do que outro refrigerante comumente usado.

O marco convenceu ainda mais a pequena equipe da Transaera de que eles estavam no caminho certo.

"Esse problema de ar condicionado pode ter um problema real, impacto material na qualidade de vida das pessoas, "Dorson diz.

Empurrando um campo para a frente

O Global Cooling Prize anunciará seu vencedor no próximo mês. Independentemente do que aconteça, A Transaera vai aumentar a equipe este ano e realizar testes adicionais em Boston. A empresa tem trabalhado com grandes fabricantes que forneceram equipamentos para protótipos e mostraram aos fundadores como eles podem integrar seus dispositivos às tecnologias existentes.

O trabalho básico da empresa com MOFs continuou, mesmo com o ar condicionado da Transaera se aproximando da comercialização. Na verdade, A Transaera recentemente recebeu uma bolsa da National Science Foundation para explorar caminhos mais eficientes para a produção de MOF com um laboratório no MIT.

"Os MOFs abrem muitas possibilidades para todos os tipos de dispositivos revolucionários, não apenas no ar condicionado, mas na captação de água, armazenamento de energia, e super capacitores, "Grama diz." Este conhecimento que estamos desenvolvendo pode ser aplicado a muitos outros aplicativos no futuro, e sinto que estamos sendo pioneiros neste campo e empurrando o que há de mais moderno em tecnologia. "

Ainda, Os fundadores da Transaera continuam focados em trazer seu AC para o mercado em primeiro lugar, reconhecer o problema que estão tentando resolver é grande o suficiente para mantê-los ocupados por um tempo.

"É claro quando você olha para a faixa do mundo que está no calor, trópicos úmidos, há uma classe média crescente, e uma das primeiras coisas que querem comprar é um ar condicionado, "Dorson diz." O desenvolvimento de sistemas de ar condicionado mais eficientes é fundamental para a saúde das pessoas e do meio ambiente do nosso planeta. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.