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As “Metal-Organic Frameworks”, também conhecidas como MOFs, têm grande potencial de aplicação, de acordo com Guilherme Ferreira de Lima, de 41 anos, professor do Departamento de Química da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e do Grupo de Pesquisa em Química Inorgânica Teórica da universidade.
Isso porque a principal característica das MOFs é a “existência de vazios, verdadeiros buracos em suas estruturas que podem ser utilizados para diferentes aplicações”. Dessa forma, esses buracos podem ser usados para separar moléculas que são difíceis e serem separadas.
Ilustração das estruturas metal-orgânicas feita pelo comitê do Nobel
“Por exemplo, existe uma MOF que tem uma capacidade de separar água e etanol. Essa é uma mistura super difícil de ser separada, mas também muito importante no processo de produção do etanol combustível”, explicou. O professor relatou, ainda, que essa aplicação das MOFs foi estudada por ele no doutorado, que fez parte de uma tese premiada pela UFMG e pela CAPES em 2013.
Por que são inovadoras?
As MOFs, segundo o professor, são constituídas de uma parte inorgânica, responsável principalmente pelo formato de buraco, quanto por uma parte orgânica, responsável pelo tamanho do buraco.
“Você pode pensar em uma estrutura semelhante a um brinquedo de montar blocos. Você teria blocos vermelhos, que seria a parte inorgânica e definiria o formato, e você teria blocos pretos, que seria parte orgânica, que ligaria vários blocos vermelhos. Nessa montagem, surgiriam esses buracos que podem ser explorados para diferentes fins em química”, explicou.
A grande inovação desse material foi o conceito de Química Reticular, desenvolvido principalmente por Omar Yaghi, um dos vencedores do prêmio, no início dos anos 2000.
Diferentes MOFs. Ilustração feita pelo comitê do Nobel
“Em suma, você pode fazer os buracos como formato e tamanho que você quiser escolhendo os blocos vermelhos e pretos mais adequados. Isso abriu uma linha de desenvolvimento de materiais nova e hoje temos milhares de materiais, com tamanhos de poros cada vez maior”, contou o professor.
Com isso, de acordo com o pesquisador, é possível ter materiais com uma área superficial disponível muito grande. “Tem materiais como a MOF-210 que tem uma área de aproximadamente 6000 m2/g, o que é maior que a área do gramado do Mineirão, em uma grama”, apontou.
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Desenvolvimento
As estruturas metal-orgânicas foram desenvolvidas no final dos anos 1990. A genialidade desse material foi no “sentido de que esses blocos deveriam ser construídos no processo de síntese. Com isso, eles usavam fontes de metais com moléculas orgânicas com capacidade de se ligarem aos metais em dois ou mais pontos”, apontou Lima.
“Trata-se de um processo muito complexo, no início, pois as condições do experimento devem ser muito controladas. Todo esse processo é feito em solução de forma que, ao terminar a produção, o buraco - ou poro - fica cheio de moléculas do solvente que precisa ser retirado para que esse buraco possa ser aplicado para algum fim”, afirmou.
Aplicação sustentável
Além da separação da água e do metanol, como dito anteriormente por Guilherme, as MOFs podem ser usadas como sensores de temperatura, carregadores de medicamentos dentro do corpo, armazenamento de gases, entre outras aplicações.
Esse último uso das MOFs pode ser aplicado no âmbito sustentável. “Uma das aplicações que mais se vislumbra para esses materiais é a capacidade de captarem e armazenarem gases tóxicos como o CO2 (gás carbônico). Além disso, elas poderiam fazer parte do processo de transformação do CO2 em moléculas com aplicações interessantes. Além disso, existem estudos também para aplicar esses materiais para limpar água, por exemplo”, explicou o professor.
Pesquisas na UFMG
Guilherme é um dos professores do Grupo de Pesquisa em Química Inorgânica Teórica da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), e uma das linhas de pesquisa do departamento é a de modelagem computacional das MOFs.
Segundo ele, os Departamentos de Química e Física contam com grupos “dedicados a preparar materiais como esses para aplicações mais distintas e estudar suas propriedades”.
“A UFMG certamente é uma universidade muito avançada no estudo desses materiais no Brasil”, concluiu.
