Durante milénios, as civilizações humanas definiram as suas idades pelos materiais dominantes do seu tempo: Pedra, Bronze, Silício. Agora, o prémio Nobel Omar Yaghi argumenta que uma nova era está a nascer, impulsionada por uma classe revolucionária de materiais conhecidos como estruturas metal-orgânicas (MOFs) e estruturas orgânicas covalentes (COFs). Estas estruturas cristalinas, lançadas na década de 1990, possuem porosidade incomparável – criando efetivamente materiais onde o volume interno excede largamente o seu tamanho externo. Esta descoberta, reconhecida com o Prémio Nobel da Química de 2025, está preparada para remodelar as indústrias, desde a recolha de água até à captura de carbono.
A inovação: aproveitando a construção molecular
O trabalho de Yaghi centra-se na “química reticular”, a montagem precisa de materiais em nível molecular. Ao contrário da síntese tradicional de materiais, que muitas vezes resulta em estruturas desordenadas, a química reticular visa formas cristalinas perfeitas e repetidas. O desafio foi imenso; a própria natureza favorece a desordem, fazendo com que a criação de materiais estáveis e ordenados em escala pareça impossível.
No entanto, em 1999, a equipe de Yaghi sintetizou o MOF-5, um material à base de zinco com uma área de superfície sem precedentes – alguns gramas equivalentes ao espaço interno de um campo de futebol. Esta descoberta revelou o potencial dos MOFs e COFs: materiais capazes de reter gases seletivamente, extrair água do ar árido e revolucionar os processos químicos.
Da curiosidade intelectual ao impacto social
Inicialmente impulsionada por um desafio puramente intelectual – o desejo de construir materiais molécula por molécula – a pesquisa de Yaghi evoluiu rapidamente no sentido de abordar problemas do mundo real. A chave para a estabilidade reside no controle cuidadoso do ambiente de síntese, permitindo a formação de estruturas ordenadas. Uma vez dominada, a extraordinária porosidade dos MOFs e COFs abriu portas para aplicações anteriormente consideradas inatingíveis.
“Quando você sabe quanta porosidade esses materiais têm, você imediatamente pensa em reter gases”, explica Yaghi. “Esses materiais abrangem compartimentos do espaço onde uma molécula de água ou dióxido de carbono… pode ficar.” Esta propriedade fundamental está agora a ser aproveitada em tecnologias concebidas para extrair água do ar do deserto (mesmo em condições de humidade inferior a 20%) e capturar dióxido de carbono directamente da atmosfera.
Ampliação: do laboratório à indústria
A empresa de Yaghi, Atoco (fundada em 2020), está impulsionando a comercialização desses materiais. Avanços recentes incluem o COF-999, um material de captura de carbono altamente eficiente testado em mais de 100 ciclos em Berkeley, e dispositivos capazes de coletar milhares de litros de água por dia.
A visão de longo prazo vai além das aplicações atuais:
- Produção Sustentável: MOFs e COFs podem ser desmontados na água sem liberar resíduos prejudiciais, abordando possíveis preocupações com resíduos.
- Eficiência energética: A utilização do calor residual e da luz solar ambiente para alimentar os ciclos de captura/liberação reduz o consumo de energia.
- Design orientado por IA: A inteligência artificial está acelerando a otimização das propriedades MOF e COF, encurtando os ciclos de desenvolvimento.
O Futuro dos Materiais: Heterogeneidade e Catálise
Embora a pesquisa atual se concentre na otimização de materiais existentes, o laboratório de Yaghi está explorando “materiais multivariados” – estruturas com ambientes internos intencionalmente irregulares. Ao combinar esqueletos ordenados com “entranhas” heterogêneas, esses materiais poderiam alcançar seletividade e eficiência sem precedentes na absorção de gases e reações químicas.
Além disso, MOFs e COFs são promissores na catálise, potencialmente replicando a eficiência de enzimas para síntese química industrial. Isto poderia levar a uma produção mais rápida e sustentável de produtos farmacêuticos e outros compostos vitais.
“Estamos passando por uma revolução”, afirma Yaghi. “Podemos projetar materiais como nunca fizemos antes e conectá-los a usos como nunca fizemos antes.”
O crescimento exponencial de patentes relacionadas com MOF e COF sugere que esta revolução já está em curso. À medida que a investigação converge com a engenharia e a inteligência artificial, a química reticular está preparada para definir uma nova era na ciência dos materiais – uma era onde os materiais não são apenas montados, mas precisamente projetados para um futuro sustentável e eficiente.
