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A startup Transaera está usando uma classe de materiais chamados estruturas metálicas orgânicas, ou MOFs, para criar aparelhos de ar condicionado que poderiam ter cinco vezes menos impacto no clima quando comparados aos ACs tradicionais.
A startup Transaera está utilizando uma classe de materiais, avançados por MIT Professor Mircea Dinca há mais de uma década, para criar um ar condicionado com maior eficiência energética.
À medida que os rendimentos nos países em desenvolvimento continuam a aumentar, espera-se que a procura de aparelhos de ar condicionado triplique até 2050. O aumento multiplicará o que já é uma importante fonte de emissões de gases com efeito de estufa: o ar condicionado é actualmente responsável por quase 20% do consumo de electricidade em edifícios em todo o mundo. o mundo.
Agora, a startup Transaera está trabalhando para reduzir essas demandas de energia com um ar condicionado mais eficiente que utiliza refrigerantes mais seguros para resfriar as casas. A empresa acredita que a sua máquina poderá ter um quinto do impacto no clima quando comparada com os ACs tradicionais.
“O problema do ar condicionado é que a tecnologia básica não mudou muito desde que foi inventado, há 100 anos”, diz o engenheiro-chefe da Transaera, Ross Bonner SM '20.
Isso mudará rapidamente se a pequena equipe da Transaera tiver sucesso. A empresa é atualmente finalista de uma competição global para redesenhar o ar condicionado. O vencedor da competição, denominada Global Cooling Prize, receberá 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. O cofundador Mircea Dincă, professor de energia WM Keck 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 muitas aplicações potenciais, mas o que os impediu foi a economia unitária e a incapacidade de produzi-los de maneira econômica e em grande escala”, diz Bonner. “O que a Transaera pretende fazer é ser a primeira a comercializar MOFs em escala e liderar o avanço que traz os MOFs para o domínio público.”
Os cofundadores 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 Grama em uma startup anterior.
“Só me sinto 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 mil agricultores todos os dias. Depois de deixar o cargo de CEO em 2015, Grama retornou ao Instituto para lecionar no MIT D-Lab e atuar como empreendedor residente no Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship.
Durante esse período, Grama foi apresentado aos MOFs por Rob Stoner, vice-diretor de ciência e tecnologia da MIT Energy Initiative e diretor fundador do MIT Tata Center.
Stoner apresentou Grama a Dincă, que estuda MOFs desde que ingressou no corpo docente do MIT em 2010 e cresceu a 16 quilômetros da cidade natal de 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 minúsculas câmaras que passam por eles. Dincă desenvolveu anteriormente MOFs com câmaras grandes o suficiente para reter moléculas de água do ar. Ele os descreveu como “esponjas com esteróides”.
Grama começou a pensar em utilizar o material para refrigeração, mas logo surgiu outra aplicação. A maioria das pessoas pensa que os aparelhos de ar condicionado apenas resfriam o ar de um espaço, mas também secam o ar que estão resfriando. As máquinas tradicionais usam algo chamado evaporador, uma serpentina fria para retirar a água do ar por meio da condensação. A serpentina fria deve ser muito mais fria do que a temperatura desejada na sala para coletar a umidade. Dorson diz que retirar a umidade do ar consome cerca de metade da eletricidade usada pelos aparelhos de ar condicionado tradicionais.
Os MOFs da Transaera coletam passivamente a umidade à medida que o ar entra no sistema. O calor residual da máquina é então usado para secar o material MOF para reutilização contínua.
A Transaera foi formalmente fundada no início de 2018, e o Global Cooling Prize foi anunciado no final daquele ano. Centenas de equipes manifestaram interesse e a Transaera foi finalmente selecionada como uma das oito finalistas e recebeu US$ 200 mil 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 um curso 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. Para aumentar o desafio, os cofundadores não tiveram acesso ao seu laboratório em Somerville devido a restrições e usaram 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 vídeo ao vivo para testes de campo em vários locais da Índia. A equipa afirma que os resultados validaram a abordagem da Transaera e mostraram que o sistema teve um impacto climático significativamente menor do que as unidades de referência.
O sistema da Transaera também usou um refrigerante conhecido como R-32 com zero potencial de destruição da camada de ozônio (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.
“Este problema de ar condicionado pode ter um impacto real e material na qualidade de vida das pessoas”, diz Dorson.
Empurrando um campo para frente
O Global Cooling Prize anunciará seu vencedor no próximo mês. Independentemente do que acontecer, a Transaera aumentará a equipe este ano e realizará testes adicionais em Boston. A empresa tem trabalhado com grandes fabricantes que forneceram equipamentos para protótipos e mostraram aos fundadores como poderiam integrar seus dispositivos às tecnologias existentes.
O trabalho fundamental da empresa com MOFs continuou mesmo quando o ar condicionado da Transaera se aproximava da comercialização. Na verdade, a Transaera recebeu recentemente 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 em ar condicionado, mas também em captação de água, armazenamento de energia e supercapacitores”, diz Grama. “Este conhecimento que estamos desenvolvendo pode ser aplicado a muitas outras aplicações no futuro, e sinto que somos pioneiros neste campo e estamos avançando na vanguarda da tecnologia.”
Ainda assim, os fundadores da Transaera continuam focados em lançar primeiro o seu AC no mercado, reconhecendo que o problema que estão tentando resolver é grande o suficiente para mantê-los ocupados por um tempo.
“Fica claro quando você olha para a área do mundo que fica nos trópicos quentes e úmidos, que há uma classe média crescente, e uma das primeiras coisas que eles vão querer 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.”