Recuperación de calor (energía solar, bomba de calor, aire acondicionado, refrigeración) es un enfoque de investigación clave para reducir el consumo de energía y fomentar el desarrollo sostenible. Incluso si la recuperación y liberación de agua utilizando materiales nanoporosos es una estrategia confiable para lograr este objetivo, el desarrollo de nuevos procesos energéticamente eficientes sigue siendo un desafío. Investigadores del Instituto de materiales porosos de París (CNRS, ENS París, ESPCI Paris / PSL University) y del Charles Gerhardt Institute en Montpellier (Université Montpellier / CNRS / ENSCM) han descubierto un nuevo material poroso híbrido que es robusto y sintetizado a través de una ruta de "química verde". En Energía de la naturaleza , informan que este nuevo material es mucho más eficiente que cualquier otro adsorbente de agua, con una alta capacidad de almacenamiento y una menor temperatura de regeneración.

El uso de sorción de agua (es decir, moléculas capaces de fijar agua en la superficie) es prometedor para la recuperación de calor de los procesos industriales y la energía solar. La temperatura típica de los sistemas de agua caliente internos que involucran a un productor de cogeneración no excede los 63 ° C, y se puede utilizar para sistemas de refrigeración y bombas de calor. Los procesos actuales se basan en adsorbentes comerciales porosos inorgánicos (zeolitas o sólidos relacionados) que sufren altas temperaturas de regeneración y / o volúmenes de poros limitados que conducen a sistemas energéticamente ineficientes.

Para superar estos inconvenientes, Investigadores del Instituto de materiales porosos de París y del Instituto Charles Gerhardt en Montpellier diseñaron un nuevo sólido híbrido nanoporoso hidrófilo con poros grandes, hecho de oxoclusters de circonio:Zr-MOF, que combina un conjunto de parámetros que dan un rendimiento de absorción de agua mucho mayor. Para procesos de enfriamiento, el rendimiento general se basa no solo en las temperaturas de evaporación y condensación del agua, sino también en las temperaturas de adsorción (exotérmica) y desorción (endotérmica), la capacidad de almacenamiento, estabilidad y cinética del intercambio de calor, entre otros.

El nuevo Zr-MOF presenta una estructura microporosa muy estable en presencia de agua caliente. Muestra un comportamiento hidrófilo muy pronunciado con importantes intercambios de calor y un tamaño de poro suficiente para adsorber una gran cantidad de agua y también una temperatura de regeneración más baja durante el paso de desorción ( <65 ° C). Investigadores del Instituto Coreano de Investigación de Tecnología Química (KRICT) han realizado cálculos de rendimiento energético (relación entre la energía extraída del evaporador y la energía necesaria para regenerar el adsorbente). Este análisis reveló que el sólido es más eficiente que cualquier otro material poroso evaluado hasta ahora para este tipo de aplicación. Debería conducir al desarrollo de una nueva generación de procesos de enfriamiento para recuperar energía solar o incluso energía de fuentes de calor relacionadas con las actividades humanas.