A medida que los ingresos en los países en desarrollo continúan aumentando, Se espera que la demanda de acondicionadores de aire se triplique para 2050. El aumento multiplicará lo que ya es una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero:el aire acondicionado es actualmente responsable de casi el 20 por ciento del uso de electricidad en los edificios de todo el mundo.

Ahora, la startup Transaera está trabajando para frenar esas demandas de energía con un acondicionador de aire más eficiente que usa refrigerantes más seguros para enfriar los hogares. La compañía cree que su máquina podría tener una quinta parte del impacto en el clima en comparación con los AC tradicionales.

"Lo que pasa con el aire acondicionado es que la tecnología básica no ha cambiado mucho desde que se inventó hace 100 años, "dice el ingeniero jefe de Transaera, Ross Bonner SM '20.

Eso cambiará rápidamente si el pequeño equipo de Transaera tiene éxito. Actualmente, la empresa es finalista en un concurso mundial para rediseñar el aire acondicionado. El ganador del concurso, nombrado el Premio Global de Refrigeración, obtendrá $ 1 millón para comercializar sus máquinas.

En el corazón del diseño de Transaera se encuentra una clase de materiales altamente porosos llamados armazones organometálicos, o MOF, que extraen pasivamente la humedad del aire mientras la máquina funciona. Co-fundador Mircea Dincă, el W.M. Profesor Keck de Energía en el Departamento de Química del MIT, ha realizado una investigación pionera sobre MOF, y los miembros del equipo de la empresa ven el avance comercial de los materiales como una parte importante de su misión.

"Los MOF tienen muchas aplicaciones potenciales, pero lo que los ha frenado es la economía unitaria y la incapacidad de hacerlos de forma rentable a escala, "dice Bonner." Lo que Transaera pretende hacer es ser el primero en comercializar MOF a escala y liderar el avance que lleva los MOF al dominio público ".

Los cofundadores de Dincă son el CEO de Transaera, Sorin Grama SM '07, quien también es profesor en MIT D-Lab, y el CTO Matt Dorson, un ingeniero mecánico que trabajó con Grama en una startup anterior.

"Me incentiva esta idea de crear algo revolucionario, "dice Grama." Hemos diseñado estos nuevos dispositivos, pero también traemos este conocimiento material, con Mircea y nuestros colaboradores, y combinar los dos para crear algo realmente nuevo y diferente ".

Un material de oportunidad

Grama y Dorson colaboraron anteriormente en Promethean Power Systems, que desarrolla soluciones de refrigeración fuera de la red para agricultores en India. Hasta la fecha, la empresa ha instalado 1, 800 sistemas de refrigeración que sirven aproximadamente a 60, 000 agricultores cada día. Después de dejar el cargo de director ejecutivo en 2015, Grama regresó al Instituto para enseñar en MIT D-Lab y trabajar como emprendedora residente en el Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship.

Durante ese tiempo, Rob Stoner le presentó a Grama los MOF, subdirector de ciencia y tecnología de MIT Energy Initiative y director fundador del MIT Tata Center.

Stoner presentó a Grama a Dincă, que había estado estudiando MOF desde que se unió a la facultad del MIT en 2010 y creció a 10 millas de la ciudad natal de Grama en Rumania.

Las intrigantes propiedades de MOF provienen de su gran superficie interna y la capacidad de ajustar con precisión el tamaño de las diminutas cámaras que las atraviesan. Dincă desarrolló previamente MOF con cámaras lo suficientemente grandes como para atrapar las moléculas de agua del aire. Los describió como "esponjas con esteroides".

Grama comenzó a pensar en usar el material para refrigeración, pero pronto se presentó otra aplicación. La mayoría de la gente piensa que los acondicionadores de aire solo enfrían el aire en un espacio, pero también secan el aire que están enfriando. Las máquinas tradicionales usan algo llamado evaporador, un serpentín frío para sacar el agua del aire a través de la condensación. El serpentín frío debe estar mucho más frío que la temperatura deseada en la habitación para recolectar humedad. Dorson dice que sacar la humedad del aire consume aproximadamente la mitad de la electricidad que utilizan los acondicionadores de aire tradicionales.

Los MOF de Transaera recolectan la humedad de forma pasiva cuando el aire ingresa al sistema. El calor residual de la máquina se utiliza para secar el material MOF para su reutilización continua.

Transaera se fundó formalmente a principios de 2018, y el Premio Global de Refrigeración se anunció más tarde ese año. Cientos de equipos expresaron interés, y Transaera fue finalmente seleccionada como una de las ocho finalistas y recibió $ 200, 000 para entregar prototipos a los organizadores de la competencia.

Bonner se unió a la compañía en 2019 después de explorar caminos hacia AC neutrales en carbono como parte de una clase de ingeniería mecánica en el MIT.

Cuando COVID-19 comenzó a arrasar países de todo el mundo, Se decidió que las pruebas del Cooling Prize en India se realizarían de forma remota. Añadiendo al desafío, los cofundadores no tenían acceso a su laboratorio en Somerville debido a restricciones y estaban usando sus propias herramientas y garajes para completar los prototipos. Después de enviar sus prototipos, Transaera tuvo que ayudar a los organizadores del Premio a instalarlos a través de una transmisión de video en vivo para pruebas de campo en varios lugares de la India. El equipo dice que los resultados validaron el enfoque de Transaera y mostraron que el sistema tenía un impacto climático significativamente menor que las unidades de referencia.

El sistema de Transaera también usó un refrigerante conocido como R-32 con cero potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP) y un potencial de calentamiento global aproximadamente tres veces menor que otro refrigerante de uso común.

El hito convenció aún más al pequeño equipo de Transaera de que estaban en algo.

"Este problema del aire acondicionado puede tener un impacto material en la calidad de vida de las personas, "Dice Dorson.

Impulsando un campo hacia adelante

El Global Cooling Prize anunciará a su ganador el próximo mes. Independientemente de lo que pase, Transaera hará crecer el equipo este año y realizará pruebas adicionales en Boston. La empresa ha estado trabajando con grandes fabricantes que han suministrado equipos para prototipos y han mostrado a los fundadores cómo podrían integrar sus dispositivos con las tecnologías existentes.

El trabajo fundamental de la empresa con los MOF ha continuado incluso a medida que el aire acondicionado de Transaera se acerca a la comercialización. De hecho, Transaera recibió recientemente una subvención de la National Science Foundation para explorar caminos más eficientes hacia la producción de MOF con un laboratorio en el MIT.

"Los MOF abren muchas posibilidades para todo tipo de dispositivos revolucionarios, no solo en aire acondicionado, pero en la recolección de agua, almacen de energia, y supercondensadores, ", Dice Grama." Este conocimiento que estamos desarrollando se puede aplicar a muchas otras aplicaciones en el futuro, y siento que somos pioneros en este campo y estamos avanzando a la vanguardia de la tecnología ".

Todavía, Los fundadores de Transaera siguen enfocados en llevar su aire acondicionado al mercado primero, reconocer que el problema que están tratando de abordar es lo suficientemente grande como para mantenerlos ocupados por un tiempo.

"Es claro cuando miras la franja del mundo que está en el calor, trópicos húmedos, hay una clase media en crecimiento, y una de las primeras cosas que querrán comprar es un aire acondicionado, "Dice Dorson." El desarrollo de sistemas de aire acondicionado más eficientes es fundamental para la salud de las personas y del medio ambiente de nuestro planeta ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.