Diga olá ao resfriamento ionocalórico. É uma nova maneira de baixar as temperaturas com o potencial de substituir os métodos existentes de resfriar as coisas por um processo mais seguro e melhor para o planeta.
Os sistemas de refrigeração típicos transportam o calor para longe de um espaço por meio de um gás que esfria à medida que se expande a certa distância. Por mais eficaz que seja esse processo, alguns dos gases escolhidos que usamos são particularmente hostis ao meio ambiente.
Há, no entanto, mais de uma maneira pela qual uma substância pode ser forçada a absorver e liberar energia térmica.
Um método desenvolvido por pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, nos Estados Unidos, aproveita a forma como a energia é armazenada ou liberada quando um material muda de fase, como quando o gelo sólido se transforma em água líquida, por exemplo.
Aumente a temperatura em um bloco de gelo, ele vai derreter. O que podemos não ver tão facilmente é que o derretimento absorve o calor do ambiente, resfriando-o efetivamente.
Uma maneira de forçar o gelo a derreter sem precisar aumentar o calor é adicionar algumas partículas carregadas ou íons. Colocar sal nas estradas para evitar a formação de gelo é um exemplo comum disso em ação. O ciclo ionocalórico também usa sal para mudar a fase de um fluido e resfriar seus arredores.
“A paisagem dos refrigerantes é um problema não resolvido”, disse o engenheiro mecânico Drew Lilley, do Lawrence Berkeley National Laboratory, na Califórnia, em janeiro de 2023. “Ninguém desenvolveu com sucesso uma solução alternativa que resfrie as coisas, funcione com eficiência, seja segura e não prejudique o meio ambiente.”
“Achamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para atingir todos esses objetivos, se for realizado adequadamente”.
Os pesquisadores modelaram a teoria do ciclo ionocalórico para mostrar como ele poderia competir ou até melhorar a eficiência dos refrigeradores em uso hoje. Uma corrente passando pelo sistema moveria os íons nele, deslocando o ponto de fusão do material para alterar a temperatura.
A equipe também fez experimentos usando um sal feito de iodo e sódio para derreter o carbonato de etileno. Esse solvente orgânico comum também é usado em baterias de íon-lítio e é produzido usando dióxido de carbono como insumo. Isso poderia tornar o sistema não apenas GWP [potencial de aquecimento global] zero, mas GWP negativo.
Uma mudança de temperatura de 25 graus Celsius (45 graus Fahrenheit) foi medida através da aplicação de menos de um único volt de carga no experimento, um resultado que excede o que outras tecnologias calóricas conseguiram alcançar até agora.
“Há três coisas que estamos tentando equilibrar: o GWP do refrigerante, a eficiência energética e o custo do próprio equipamento”, disse o engenheiro mecânico Ravi Prasher, do Lawrence Berkeley National Laboratory.
“Desde a primeira tentativa, nossos dados parecem muito promissores em todos esses três aspectos.”
Os sistemas de compressão de vapor atualmente utilizados em processos de refrigeração dependem de gases com alto GWP, como diversos hidrofluorcarbonos (HFCs). Os países que assinaram a Emenda de Kigali se comprometeram a reduzir a produção e o consumo de HFCs em pelo menos 80% nos próximos 25 anos – e o resfriamento ionocalórico pode desempenhar um papel importante nisso.
Agora, os pesquisadores precisam tirar a tecnologia do laboratório e colocá-la em sistemas práticos que possam ser usados comercialmente e escalados sem problemas. Eventualmente, esses sistemas poderiam ser usados tanto para aquecimento quanto para resfriamento.
“Temos esse novo ciclo e estrutura termodinâmica que reúne elementos de diferentes campos e mostramos que pode funcionar”, disse Prasher.
“Agora, é hora de testar diferentes combinações de materiais e técnicas para enfrentar os desafios da engenharia.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
