Cristais menos densos já fabricados terão aplicação em energia limpa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/04/2007

O alumínio tem uma densidade de 2,7 gramas por centímetro cúbico (g/cm³). A fibra de carbono chega a 1,8 g/cm³. Já o lítio, que não serve apenas para baterias e fármacos, fica em 0,535 gramas/cm³. Essa leveza, aliada a uma boa resistência mecânica, é o que está permitindo seu uso como liga metálica para a fabricação dos aviões mais modernos.

Agora, cientistas da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, deixaram para trás todos esses materiais e criaram um novo compósito cristalino que tem apenas 0,17 g/cm³. É o cristal de menor densidade jamais produzido. Além da baixíssima densidade, o novo cristal orgânico, por ser poroso, tem uma área superficial total - aí incluída a área de todos os seus poros - de 4.500 m² por grama.

Química Reticular

Batizado de COF-108, o novo compósito orgânico foi sintetizado utilizando-se apenas elementos leves - hidrogênio, boro, carbono e oxigênio - estruturados por meio de ligações covalentes fortes e termicamente estáveis. COF é uma sigla para "Covalent Organic Frameworks", ou estruturas orgânicas covalentes.

A classe de compósitos COF é um dos primeiros frutos de uma nova área de pesquisas na química, a Química Reticular, uma criação do Dr. Omar Yaghi. A química reticular consiste na conexão de blocos básicos de substâncias em estruturas predeterminadas. É mais ou menos como montar compostos químicos como se os elementos que os formam fossem peças de Lego.

As utilidades do COF-108 são inúmeras e muitas só serão imaginadas agora que o material está disponível. A química reticular permite que cada produto dessa nova classe de materiais tenha a dimensão dos seus poros e a função desses poros modificada à vontade, de acordo com a necessidade e com a aplicação que os pesquisadores tiverem em mente. Mas, nesse momento, destaca-se naturalmente o armazenamento sólido de gases, principalmente de hidrogênio.

Armazenamento sólido de gases

Sempre que se fala em armazenamento de gases, logo vêm à mente volumosos tanques metálicos, geralmente esféricos ou cilíndricos, dentro dos quais esses gases são acondicionados sob alta pressão. Esta tem sido a solução desde o início da Revolução Industrial.

Mas os novos problemas com que se defronta a humanidade estão colocando novos desafios. Temos que armazenar hidrogênio se quisermos um combustível realmente limpo; temos que armazenar dióxido de carbono se quisermos meios mais racionais de lidar com o efeito estufa; também seria interessante uma forma mais eficiente de armazenar metano, para utilizá-lo como um combustível alternativo.

Os grandes tanques de pressão não são adequados para nenhum desses casos. O hidrogênio, por exemplo, só se liquefaz a -252º C, devido à sua baixa densidade. Um tanque de hidrogênio para alimentar um automóvel, dando-lhe a mesma autonomia fornecida por um tanque-padrão de gás natural pesaria nada menos do que 1.300 quilos.

A saída é armazenar esses gases na forma sólida, fazendo com que eles reajam quimicamente e se organizem no interior da estrutura atômica do material hospedeiro. O novo cristal orgânico agora criado pelos cientistas é um dos materiais mais promissores para essa tarefa.