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Resfriando casas sem aquecer o planeta
A startup Transaera está usando uma classe de materiais, desenvolvida pelo professor do MIT por mais de uma década, para criar um ar condicionado com maior eficiência energética.
Por Zach Winn - 27/03/2021


A startup Transaera está usando uma classe de materiais chamada estruturas metálicas orgânicas, ou MOFs, para criar condicionadores de ar que podem ter um impacto cinco vezes menor no clima quando comparados aos ACs tradicionais. Créditos: Imagem: iStockphoto


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 por cento do uso de eletricidade em edifícios ao redor o mundo.

Agora, a startup Transaera está trabalhando para conter 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 climático dos 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 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, denominado Global Cooling Prize, receberá US $ 1 milhão para comercializar suas máquinas.

No centro do projeto 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. O cofundador Mircea Dincă, professor de energia da WM Keck no Departamento de Química do MIT, fez pesquisas pioneiras sobre MOFs, e os membros da equipe da empresa consideram o avanço comercial dos materiais 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 em escala de maneira econômica”, 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 co-fundadores da Dincă são o CEO da Transaera, Sorin Grama SM '07, que também é palestrante no MIT D-Lab, e o CTO Matt Dorson, um engenheiro mecânico que trabalhou com o Grama em uma startup anterior.

“Estou apenas incentivado por essa ideia de criar algo revolucionário”, diz Grama. “Projetamos esses novos dispositivos, mas também estamos trazendo esse conhecimento material, com Mircea e nossos colaboradores, e combinando 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. Até o momento, a empresa instalou 1.800 sistemas de refrigeração que atendem 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 servir como empresário residente no Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship.

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

Stoner apresentou o 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 esteroides".

O Grama começou a pensar em usar o material para refrigeração, mas logo outro aplicativo se apresentou. A maioria das pessoas pensa que os condicionadores de ar apenas resfriam o ar em um ambiente, 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 acabou sendo selecionada como uma das 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 a Covid-19 começou a varrer os países ao redor do mundo, decidiu-se que os testes do Cooling Prize na Índia seriam realizados remotamente. Para aumentar o 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 impacto real e material na qualidade de vida das pessoas”, diz Dorson.

Empurrando um campo para a frente

O Global Cooling Prize anunciará seu vencedor no próximo mês. Independentemente do que aconteça, a Transaera aumentará a equipe este ano e fará 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 supercapacitores”, diz Grama. “Esse conhecimento que estamos desenvolvendo pode ser aplicado a muitas outras aplicações no futuro, e sinto que estamos sendo pioneiros neste campo e empurrando o que há de mais moderno em tecnologia”.

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

“Fica claro quando você olha para a faixa do mundo que está nos trópicos quentes e úmidos, há uma classe média em crescimento e uma das primeiras coisas que eles querem comprar é um ar-condicionado”, diz Dorson. “O desenvolvimento de sistemas de ar condicionado mais eficientes é fundamental para a saúde das pessoas e do meio ambiente do nosso planeta.”

 

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