O arrefecimento ionocalórico é uma nova forma de reduzir temperaturas que poderá substituir os métodos de refrigeração existentes por um processo mais seguro e mais amigo do ambiente.
Nos sistemas de refrigeração convencionais, um fluido retira calor de um espaço ao absorvê-lo enquanto se evapora e transforma em gás. Esse gás percorre depois um circuito fechado de tubos, onde volta a condensar-se num líquido.
Embora o processo seja eficaz, alguns dos materiais escolhidos para funcionar como refrigerantes são particularmente prejudiciais para o ambiente. Mas há mais do que uma forma de levar uma substância a absorver e libertar energia térmica.
Como funciona o arrefecimento ionocalórico
Um método apresentado em 2023 por investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia em Berkeley tira partido da energia armazenada ou libertada quando um material muda de fase, como acontece quando o gelo sólido se transforma em água líquida.
Ao aquecer um bloco de gelo, este derrete. O que pode ser menos evidente é que a fusão absorve calor do meio envolvente, arrefecendo-o.
Uma forma de provocar a fusão do gelo sem aumentar a temperatura consiste em juntar-lhe algumas partículas carregadas, ou iões. Um exemplo habitual é a aplicação de sal nas estradas para impedir a formação de gelo. O ciclo ionocalórico recorre igualmente ao sal para alterar a fase de um fluido e arrefecer o meio à sua volta.
«O panorama dos refrigerantes é um problema por resolver», afirmou Drew Lilley, engenheiro mecânico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia.
«Ninguém conseguiu ainda desenvolver uma solução alternativa que arrefeça, funcione de forma eficiente, seja segura e não prejudique o ambiente. Acreditamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para cumprir todos esses objetivos, se for concretizado de forma adequada.»
Testes ao ciclo ionocalórico
Os investigadores modelaram a teoria do ciclo ionocalórico para demonstrar como este poderia competir com a eficiência dos refrigerantes atualmente utilizados ou até superá-la. Uma corrente elétrica a atravessar o sistema faria deslocar os iões no seu interior, alterando o ponto de fusão do material e, assim, a temperatura.
A equipa realizou também experiências com um sal composto por iodo e sódio para fundir carbonato de etileno. Este solvente orgânico comum também é utilizado em baterias de iões de lítio e é produzido com recurso a dióxido de carbono. Isso poderia permitir que o sistema tivesse não apenas um potencial de aquecimento global (PAG) nulo, mas também negativo.
Na experiência, a aplicação de uma tensão inferior a um volt produziu uma variação de temperatura de 25 graus Celsius. O resultado supera aquilo que outras tecnologias calóricas conseguiram alcançar até agora.
«Estamos a tentar equilibrar três aspetos: o PAG do refrigerante, a eficiência energética e o custo do próprio equipamento», explicou Ravi Prasher, engenheiro mecânico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.
«Desde a primeira tentativa, os nossos dados parecem muito promissores nos três aspetos.»
Dos refrigerantes atuais às aplicações comerciais
Os sistemas de compressão de vapor usados atualmente na refrigeração dependem de gases com um PAG elevado, entre os quais se encontram vários hidrofluorocarbonetos (HFC).
Os países que aderiram à Emenda de Kigali comprometeram-se a reduzir a produção e o consumo de HFC em pelo menos 80 por cento ao longo dos próximos 25 anos. O arrefecimento ionocalórico poderá desempenhar um papel importante nesse esforço.
Os investigadores precisam agora de retirar a tecnologia do laboratório e integrá-la em sistemas práticos que possam ser usados comercialmente e expandidos sem problemas. No futuro, esses sistemas poderão servir tanto para aquecer como para arrefecer.
As investigações em curso estão a testar diferentes sais para determinar que combinações poderão retirar calor de um espaço com maior eficácia. Em 2025, uma equipa internacional de investigadores publicou os resultados de um estudo sobre uma versão altamente eficiente que utilizava sais à base de nitratos, reciclados através de campos elétricos e membranas.
Era precisamente este tipo de desenvolvimento que Prasher e a sua equipa esperavam que a investigação viesse a proporcionar.
«Temos este ciclo termodinâmico e quadro conceptual inteiramente novos, que reúnem elementos de diferentes áreas, e demonstrámos que pode funcionar», afirmou Prasher.
«Agora é altura de experimentar diferentes combinações de materiais e técnicas para responder aos desafios de engenharia.»
A investigação foi publicada na revista Science.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2023.
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário