Recupero di calore (energia solare, pompa di calore, aria condizionata, raffreddamento) è un obiettivo chiave della ricerca per ridurre il consumo di energia e incoraggiare lo sviluppo sostenibile. Anche se il recupero e il rilascio dell'acqua utilizzando materiali nanoporosi è una strategia affidabile per raggiungere questo obiettivo, lo sviluppo di nuovi processi efficienti dal punto di vista energetico rimane una sfida. I ricercatori dell'Istituto dei materiali porosi di Parigi (CNRS, ENS Parigi, ESPCI Paris/PSL University) e dall'Istituto Charles Gerhardt di Montpellier (Université Montpellier/CNRS/ENSCM) hanno scoperto un nuovo materiale ibrido poroso, robusto e sintetizzato attraverso un percorso di "chimica verde". In Energia della natura , riferiscono che questo nuovo materiale è molto più efficiente di qualsiasi altro adsorbente d'acqua, con un'elevata capacità di accumulo e una temperatura di rigenerazione più bassa.

L'uso dell'assorbimento d'acqua (cioè, molecole capaci di fissare l'acqua in superficie) è promettente per il recupero di calore da processi industriali e dall'energia solare. La temperatura tipica degli impianti interni di acqua calda che coinvolgono un produttore di cogenerazione non supera i 63°C, e può essere utilizzato per impianti di raffrescamento e pompe di calore. I processi attuali si basano su adsorbenti commerciali porosi inorganici (zeoliti o solidi correlati) che soffrono di alte temperature di rigenerazione e/o volumi di pori limitati che portano a sistemi inefficienti dal punto di vista energetico.

Per superare questi inconvenienti, ricercatori dell'Istituto dei materiali porosi di Parigi e dell'Istituto Charles Gerhardt di Montpellier hanno progettato un nuovo solido ibrido nanoporoso idrofilo con pori dilatati, costituito da ossocluster di zirconio:Zr-MOF, che combina una serie di parametri fornendo prestazioni di assorbimento dell'acqua molto più elevate. Per i processi di raffreddamento, le prestazioni complessive dipendono non solo dalle temperature di evaporazione e condensazione dell'acqua, ma anche sulle temperature di adsorbimento (esotermiche) e di desorbimento (endotermiche), la capacità di stoccaggio, stabilità e cinetica dello scambio termico, tra gli altri.

Il nuovo Zr-MOF presenta una struttura microporosa molto stabile in presenza di acqua calda. Mostra un comportamento idrofilico molto pronunciato con scambi termici significativi e una dimensione dei pori sufficiente ad assorbire grandi quantità di acqua e anche una temperatura di rigenerazione più bassa durante la fase di desorbimento ( <65°C). I ricercatori dell'Istituto di ricerca coreano di tecnologia chimica (KRICT) hanno eseguito calcoli delle prestazioni energetiche (rapporto tra l'energia prelevata dall'evaporatore e l'energia necessaria per rigenerare l'adsorbente). Questa analisi ha rivelato che il solido è più efficiente di qualsiasi altro materiale poroso valutato finora per questo tipo di applicazione. Dovrebbe portare allo sviluppo di una nuova generazione di processi di raffreddamento per recuperare l'energia solare o anche energia da fonti di calore legate alle attività umane.