Cientistas inventaram um processo totalmente novo para refrigerar coisas: ScienceAlert

Sep 05, 2023

Diga olá ao resfriamento ionocalórico. É uma nova forma de baixar temperaturas com potencial para substituir os métodos existentes de refrigeração por um processo que seja mais seguro e melhor para o planeta.

Os sistemas de refrigeração típicos transportam o calor para longe de um espaço através de um fluido que absorve o calor à medida que evapora em um gás, que é então transportado através de um tubo fechado e condensado novamente em um líquido. Por mais eficaz que seja esse processo, alguns dos materiais escolhidos que usamos como refrigerantes 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 Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, Berkeley, nos EUA, 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 de um bloco de gelo e ele derreterá. O que talvez não percebamos tão facilmente é que o derretimento absorve o calor do ambiente, resfriando-o efetivamente.

Uma maneira de forçar o derretimento do gelo sem a necessidade de 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 utiliza sal para mudar a fase de um fluido e resfriar o ambiente.

“O cenário dos refrigerantes é um problema não resolvido”, disse o engenheiro mecânico Drew Lilley, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia, em declaração de janeiro de 2023. "Ninguém desenvolveu com sucesso uma solução alternativa que resfrie as coisas, funcione de maneira eficiente, seja segura e não prejudique o meio ambiente."

“Acreditamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para atingir todos esses objetivos, se realizado de forma adequada”.

Os pesquisadores modelaram a teoria do ciclo ionocalórico para mostrar como ele poderia competir ou até melhorar a eficiência dos refrigerantes em uso atualmente. Uma corrente que atravessa o sistema moveria os íons nele contidos, mudando o ponto de fusão do material para alterar a temperatura.

A equipe também realizou experimentos usando um sal feito com iodo e sódio para derreter carbonato de etileno. Este solvente orgânico comum também é usado em baterias de íons de lítio e é produzido usando dióxido de carbono como insumo. Isso poderia tornar o sistema não apenas o PAG [potencial de aquecimento global] zero, mas também o PAG 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 Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

"Desde a primeira tentativa, os nossos dados parecem muito promissores em todos estes três aspectos."

Os sistemas de compressão de vapor atualmente utilizados em processos de refrigeração dependem de gases com alto PAG, como diversos hidrofluorocarbonetos (HFCs). Os países que assinaram a Emenda Kigali comprometeram-se a reduzir a produção e o consumo de HFC em pelo menos 80% durante os próximos 25 anos – e o arrefecimento ionocalórico poderá 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 que possam ser ampliados sem problemas. Eventualmente, esses sistemas poderiam ser usados ​​tanto para aquecimento quanto para resfriamento.

“Temos um ciclo e uma estrutura termodinâmica totalmente novos que reúnem elementos de diferentes campos e mostramos que pode funcionar”, disse Prasher.

"Agora é hora de experimentar diferentes combinações de materiais e técnicas para enfrentar os desafios de engenharia."

A pesquisa foi publicada na Science.

Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em janeiro de 2023.