Dê as boas-vindas ao resfriamento ionocalórico: uma nova forma de reduzir temperaturas, com potencial para substituir os métodos atuais de resfriamento por um processo mais seguro e menos agressivo ao planeta.
Como funciona a refrigeração tradicional
Na refrigeração convencional, o calor é retirado de um ambiente por meio de um fluido que absorve energia térmica ao evaporar e virar gás; em seguida, esse gás circula por um circuito fechado e é condensado novamente, voltando ao estado líquido.
Embora essa técnica funcione muito bem, parte dos materiais escolhidos como refrigerantes é especialmente prejudicial ao meio ambiente.
Resfriamento ionocalórico: mudar a fase para “puxar” calor
Ainda assim, há mais de uma maneira de fazer uma substância absorver e liberar energia térmica.
Um método apresentado em 2023, desenvolvido por pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory e da University of California, Berkeley, explora a energia que é armazenada ou liberada quando um material muda de fase - como quando o gelo sólido se transforma em água líquida.
Se você aumenta a temperatura de um bloco de gelo, ele derrete. O que nem sempre é tão óbvio é que esse derretimento absorve calor do entorno, o que, na prática, resfria as proximidades.
Uma forma de fazer o gelo derreter sem elevar a temperatura é adicionar algumas partículas carregadas, os íons. Salgar ruas para evitar a formação de gelo é um exemplo comum desse princípio. O ciclo ionocalórico também recorre a sais para alterar a fase de um fluido e resfriar o ambiente ao redor.
"O panorama dos refrigerantes é um problema ainda não resolvido", disse o engenheiro mecânico Drew Lilley, do Lawrence Berkeley National Laboratory, na Califórnia.
"Ninguém desenvolveu com sucesso uma solução alternativa que deixe as coisas frias, funcione com eficiência, seja segura e não prejudique o meio ambiente. Achamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para atender a todos esses objetivos, se for implementado de forma adequada."
Eficiência, GWP e o que os testes já mostraram
Para demonstrar como a ideia poderia competir - ou até superar - a eficiência dos refrigerantes usados hoje, os pesquisadores modelaram teoricamente o ciclo ionocalórico. No sistema, uma corrente elétrica movimentaria os íons, deslocando o ponto de fusão do material e, assim, alterando a temperatura.
O grupo também fez experimentos usando um sal formado por iodo e sódio para derreter carbonato de etileno. Esse solvente orgânico comum também é utilizado em baterias de íons de lítio e é produzido tendo o dióxido de carbono como insumo. Isso poderia tornar o sistema não apenas de GWP (potencial de aquecimento global) zero, mas de GWP negativo.
No experimento, foi observada uma variação de temperatura de 25 graus Celsius (45 graus Fahrenheit) com a aplicação de menos de um único volt de carga - um resultado que supera o que outras tecnologias calóricas conseguiram até agora.
"Há três coisas que estamos tentando equilibrar: o GWP do refrigerante, a eficiência energética e o custo do próprio equipamento", afirmou o engenheiro mecânico Ravi Prasher, do Lawrence Berkeley National Laboratory.
"Já na primeira tentativa, nossos dados parecem muito promissores nesses três aspectos."
Por que isso importa para os HFCs e o Acordo de Kigali
Os sistemas de compressão de vapor usados atualmente em processos de refrigeração dependem de gases com alto GWP, como diferentes hidrofluorcarbonetos (HFCs).
Os países que aderiram à Emenda de Kigali se comprometeram a reduzir a produção e o consumo de HFCs em pelo menos 80 por cento ao longo dos próximos 25 anos - e o resfriamento ionocalórico pode ter um papel importante nesse esforço.
Agora, o desafio é tirar a tecnologia do laboratório e levá-la a sistemas práticos, capazes de uso comercial e de aumento de escala sem problemas. No futuro, essas soluções também poderão ser usadas para aquecer, além de resfriar.
Pesquisas em andamento estão testando diferentes sais, buscando quais combinações podem ser mais eficazes para extrair calor de um ambiente. Em 2025, uma equipe internacional publicou os resultados de um estudo sobre uma versão altamente eficiente baseada em sais de nitrato, que foram reciclados com campos elétricos e membranas.
É exatamente o tipo de desdobramento que Prasher e seu grupo esperavam que sua pesquisa viesse a impulsionar.
"Temos um ciclo termodinâmico e uma estrutura totalmente novos, que reúnem elementos de diferentes áreas, e mostramos que isso pode funcionar", disse Prasher.
"Agora, é hora de fazer experimentos para testar diferentes combinações de materiais e técnicas a fim de enfrentar os desafios de engenharia."
A pesquisa foi publicada na revista Science.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2023.
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