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Los MOF salvarán al mundo

Los compuestos se crearon para resolver algunos desafíos de la humanidad

Como todos saben el desierto es muy seco, cualquier persona atrapada en el sin agua, moriría por deshidratación en tres días, a menos que tuvieran una de las cosechadoras de agua MOF de próxima generación Yaghi, si bien en el desierto la humedad diurna es de solo un 10%, aumenta a 40% durante la noche, lo que significa que hay suficiente agua en la atmósfera para sustentar la vida, si se puede convertir en forma líquida.

Eso es exactamente lo que hace el dispositivo de Omar Yaghi, una caja de plexiglás dentro de otra, aproximadamente del tamaño de un pequeño horno de microondas, diseñada para absorber la humedad del aire en la noche y convertirla en agua potable al día siguiente utilizando solo el calor del sol como fuente de energía.

Lo que hace que funcione es un polvo llamado marco Metal-organic frameworks o escuadra metal-orgánico, MOF, que a temperaturas normales atrae a las moléculas de agua a la superficie de los poros internos y al ser calentado por el sol, libera el agua, y en cada cosecha produce un tercio de una taza de agua potable pura.

“Con algunas mejoras adicionales, un dispositivo del tamaño de una lavadora podría producir suficiente agua para las necesidades básicas de un hogar”, explica Omar Yaghi, químico de la universidad de California en Berkeley.

Hoy en día un tercio de la población mundial carece de agua potable segura, para ellos tal dispositivo podría ser un salvavidas, pero ese no es el límite de la tecnología MOF, estos grupos de metales cristalinos, como el aluminio o el magnesio, unidos por moléculas orgánicas se pueden convertir en materiales con capacidades de absorción extremadamente altas, atrayendo moléculas específicas a sus superficies.

De esta manera, los MOF adhieren una variedad de líquidos y gases, también se pueden usar para crear catalizadores o promotores de electrólisis más eficientes, los MOF funcionan gracias a su estructura distintiva: una profusión de espacios internos de tamaño nanométrico, de hecho, un MOF del tamaño de un terrón de azúcar tiene tantos poros que, de ser alisados, cubrirían un área tan grande como seis campos de fútbol.

Las sustancias que componen el aparato, “tienen muchas de las propiedades más deseadas por los químicos, entre ellas una gran capacidad de absorber otros compuestos y de liberarlos a voluntad” señala Yaghi.

Los MOF tienen la mayor cantidad de usos que un material haya brindado

Los MOF también son extremadamente estables, ligeros y versátiles: su anatomía molecular se puede variar para atraer moléculas específicas, como el agua, y sus poros se pueden diseñar para almacenarlos mejor, al agregar una pequeña cantidad de calor o presión hace que el MOF libere lo que contiene, hasta la fecha se han producido más de 70 mil MOF diferentes para varias aplicaciones.

El prototipo del cosechador de agua MOF de Yaghi está hecho del costoso metal zirconio, pero su próximo será a base de aluminio, que es más barato de escalar y presenta un gran potencial para la comercialización, «estamos ansiosos por probar el próximo prototipo de cosechadora de agua en el Valle de la Muerte de California», comenta Yaghi.

Al igual que las MOF pueden ayudar a resolver el problema de la escasez de agua, ofrecen una forma de reducir el exceso de gases de efecto invernadero, n equipo internacional liderado por químicos de la universidad de Manchester, Reino Unido, informó en Nature Materials en 2018 que había desarrollado un MOF a base de aluminio que puede eliminar selectivamente, reversible y repetidamente otro contaminante gaseoso, el dióxido de nitrógeno, de la atmósfera en condiciones ambientales normales.

Este descubrimiento podría llevar a tecnologías de filtración de aire que capturan y convierten grandes cantidades de otros gases, como el dióxido de carbono, para reducir la contaminación del aire, «un MOF es muy interesante porque tiene esta característica de interactuar fuertemente con las moléculas que desea eliminar de la atmósfera», afirma Sihai Yang, uno de los autores principales del estudio y químico inorgánico en la facultad de química de la universidad de Manchester, «este material es el primer ejemplo de un MOF que muestra una capacidad altamente reversible y selectiva para la separación repetida del dióxido de nitrógeno del aire, incluso en presencia de agua».

Omar Yaghi, afirma que «la primera ola de aplicaciones involucró el almacenamiento y la liberación de gas… Ahora, se sabe que cerca de dos docenas de compañías en los últimos cinco años persiguen MOF, desde pequeñas empresas emergentes hasta grandes compañías de productos químicos y automóviles».

Fuente
ScientificAmericanNature

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