En la lucha contra el cambio climático, hemos desarrollado la revolución del aire acondicionado: el enfriamiento ionocalórico

Publicado el 01/11/2024 por Diario Tecnología Artículo original

Llevamos décadas fabricando dispositivos de refrigeración como sistemas de aire acondicionado o frigoríficos. Sin embargo, aunque cada vez son más eficientes energéticamente, uno de sus componentes clave es la tecnología de compresión de vapor. Esto hace que estos aparatos sean un gran problema energético y medioambiental, pero en la búsqueda de soluciones, nos hemos topado con algo que apunta a cambiarlo todo: el enfriamiento ionocalórico.

No solo se ha mostrado efectivo, también extremadamente respetuoso con el medio ambiente.

Un problema sin resolver. Los sistemas de refrigeración actuales utilizan esa tecnología de compresión de vapor mediante el uso de hidrofluorocarburos (HFC) como refrigerante líquido. Sin embargo, estos HFC tienen un potencial de calentamiento global superior al del CO₂ y se estima que, de cara a 2050, las emisiones de HFC representarán hasta el 20% de las emisiones equivalentes de CO₂ debido al aumento de la demanda de aire acondicionado.

Es por eso que estamos buscando alternativas. Algunas están en técnicas que beben de la tecnología del botijo, otras que utilizan un sistema de impresión de arcilla en 3D y máquinas que no utilizan gases refrigerantes que permiten reducir en un 80% la huella de carbono. Y, ojo, también buscamos soluciones más eficientes y respetuosas para combatir el frío. Sin embargo, seguimos utilizando los mismos sistemas tradicionales basados en HFC.

El ciclo ionocalórico. Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, sin embargo, están experimentando con algo que apunta a revolucionar el sector: la refrigeración ionocalórica. Drew Lilley es uno de los investigadores involucrados en el proyecto y afirma que creen que el ciclo ionocalórico tiene el potencial para resolver todos los problemas de los refrigerantes actuales. Es decir, algo que funcione de manera eficiente, sea seguro y no dañe el medio ambiente.

Pero… ¿qué es eso del ciclo ionocalórico? En la imagen superior podemos ver su funcionamiento, pero básicamente se trata de una forma de enfriamiento "calórico". Hay varias en desarrollo, como las que utilizan el magnetismo, la presión o el estiramiento de los campos eléctricos para manipular materiales sólidos con el objetivo de que absorban o liberen calor. En el caso del enfriamiento ionocalórico, se utilizan iones para impulsar ese cambio de fase de sólido a líquido, y viceversa.

Funciona. Así, los investigadores han ideado un sistema que tiene un líquido en su interior. Esto es una ventaja, ya que permite que el material sea bombeable, facilitando la entrada y salida de calor del sistema.

En la animación que vemos justo sobre estas líneas, podemos ver el ciclo en acción. Cuando se agrega una corriente, los iones fluyen y cambian el material de sólido a líquido. Esto hace que ese material absorba el calor del entorno. Cuando se invierte el proceso y se eliminan los iones, el material se cristaliza en un sólido, liberando el calor absorbido.

Prometedor. El equipo logró un cambio de temperatura de 25 grados Celsius utilizando menos de un voltio de energía eléctrica. Ravi Prasher es uno de los investigadores del Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley y afirmó que "desde el primer intento, los datos parecen muy prometedores a la hora de equilibrar el potencial de calentamiento global del refrigerante, la eficiencia energética del mismo y el costo del equipo requerido".

Eso sí, aunque estos resultados fueron prometedores, Prasher tiene claro que tienen que seguir investigando los mejores componentes y técnicas para optimizar el sistema. "Tenemos este nuevo ciclo termodinámico y un marco que reúne elementos de diferentes campos, y hemos demostrado que puede funcionar. Ahora es el momento de experimentar para probar diferentes combinaciones de materiales y técnicas para enfrentar los desafíos de ingeniería", afirmó.

Calentamiento global negativo. Y puede que lo más impresionante de esto es que no estamos hablando de algo únicamente más eficiente que los sistemas actuales, sino que tienen el potencial de "absorber" CO₂. Lilley afirmó que "existe la posibilidad de tener refrigerantes que no solo tengan potencial de calentamiento global cero, sino que sean negativos. Usar un material como el carbonato de etileno podría ser negativo en carbono, ya que se produce utilizando dióxido de carbono como insumo. Esto podría darnos un lugar para utilizar el CO₂ de la captura de carbono".

No son pocos los que están experimentando con materiales y elementos que atrapen el CO₂, y un ejemplo es el campo de la construcción con maderas que secuestran CO₂ y ladrillos que también tienen esta propiedad. De la manera que sea, el equipo sigue investigando en esto de la refrigeración ionocalórica, pero consiguieron la patente provisional de esta tecnología y cualquiera puede licenciarla para investigar. Si te interesa, este es el correo electrónico.

Imágenes | Berkeley Lab

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