Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/02/2024
Filtro de vidro
Ao alterar a estrutura de materiais extremamente porosos, chamados estruturas metal-orgânicas, cientistas alemães e austríacos descobriram como transformá-las em filtros moleculares, capaz de filtrar moléculas específicas, como o dióxido de carbono (CO2).
Já se sabia que essa categoria de cerâmicas high-tech, conhecidas por MOF (sigla em inglês de estruturas metal-orgânicas), são capazes de respirar CO2, mas Oksana Smirnova e seus colegas conseguiram mais.
Ao transformar uma estrutura metal-orgânica, que é cristalina, em vidro, que é amorfo, Smirnova conseguiu reduzir ainda mais o tamanho já diminuto dos poros do material, a ponto de torná-lo impermeável a certas moléculas de gás.
"Na verdade, estes materiais semelhantes ao vidro eram anteriormente considerados não porosos," explica o professor Alexander Knebel, da Universidade de Jena, na Alemanha. "O material de partida, ou seja, os compostos da estrutura cristalina, possuem poros muito claramente definidos e também uma grande área de superfície interna. Por isso, também são pesquisados como materiais para armazenamento ou separação de gases. No entanto, essa estrutura definida é perdida durante a fusão e a compressão. E tiramos proveito disso."
Mesmo que a estrutura geral do cristal desapareça durante a fusão, partes dele mantêm sua estrutura. "Em termos técnicos, isso significa: Durante a transição do cristal para o vidro, a ordem de longo alcance do material é perdida, mas a ordem de curto alcance é preservada," explicou Knebel.
Controle dos poros
Os compostos MOF consistem em íons metálicos interligados por moléculas orgânicas rígidas, sendo que moléculas de gás podem se mover facilmente pelos espaços nessas grades tridimensionais. Durante o processamento para transformar o material em vidro, os pesquisadores também comprimem o material, o que permite reconstruir os poros nas dimensões desejadas, adequadas à molécula de gás que se deseja filtrar.
O tratamento permitiu obter diâmetros de poros de 0,27 a 0,32 nanômetro, com precisão de um centésimo de nanômetro. "Para ilustrar, isto é cerca de 10.000 vezes mais fino que um fio de cabelo humano e 100 vezes mais fino que uma dupla hélice de DNA. Com esse tamanho de poro, conseguimos separar, por exemplo, o dióxido de carbono do etano," explica Knebel. "Nossa inovação na área é provavelmente a alta qualidade dos vidros e o ajuste preciso dos canais dos poros. E nossos vidros também têm vários centímetros de tamanho."
O objetivo da equipe agora é desenvolver essas membranas de vidro para aplicações ambientais, criando produtos comerciais de alta durabilidade que possam separar o dióxido de carbono de outros gases, o que permitirá eventualmente armazená-lo ou reciclá-lo, evitando que o gás chegue à atmosfera.