Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo metodo di refrigerazione rivoluzionario chiamato raffreddamento ionocalorico, che offre un’alternativa potenzialmente più sicura e rispettosa dell’ambiente rispetto ai sistemi tradizionali. Questa svolta, sperimentata dai ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell’Università della California, Berkeley, potrebbe rimodellare il modo in cui raffreddiamo ogni cosa, dalle case ai processi industriali.
Il problema con la refrigerazione attuale
La refrigerazione tradizionale si basa su fluidi che assorbono il calore mentre evaporano e lo rilasciano durante la condensazione: un processo efficace ma che spesso utilizza refrigeranti dannosi. Molte di queste sostanze hanno un elevato potenziale di riscaldamento globale (GWP), contribuendo al cambiamento climatico. L’emendamento di Kigali impegna le nazioni a ridurre drasticamente la produzione di questi idrofluorocarburi nocivi (HFC), creando un’urgente necessità di alternative praticabili.
Come funziona il raffreddamento ionocalorico
Il raffreddamento ionocalorico sfrutta l’assorbimento o il rilascio di calore che si verifica quando un materiale cambia fase, come lo scioglimento del ghiaccio. A differenza dei metodi tradizionali, non si basa sull’evaporazione o sulla compressione. Utilizza invece ioni (particelle cariche) per manipolare il punto di fusione di un materiale. L’aggiunta di sale alle strade in inverno per prevenire la formazione di ghiaccio è un esempio familiare di questo principio in azione.
L’idea centrale prevede il ciclo di un fluido attraverso cambiamenti di fase utilizzando una corrente elettrica per spostare gli ioni, spostando di fatto la temperatura. I ricercatori hanno testato questo approccio utilizzando iodio e sali di sodio con carbonato di etilene, un solvente utilizzato anche nelle batterie agli ioni di litio. In particolare, questo sistema potrebbe essere “GWP negativo” poiché la produzione di carbonato di etilene utilizza l’anidride carbonica come input.
Principali risultati e prestazioni
Gli esperimenti hanno dimostrato uno spostamento di temperatura di 25°C (45°F) utilizzando meno di un volt di carica, superando l’efficienza di altre tecnologie “caloriche” (che si basano sui cambiamenti di calore nei materiali). I modelli della ricerca, pubblicata su Science, suggeriscono che questo ciclo potrebbe eguagliare o addirittura superare le prestazioni degli attuali refrigeranti.
Ampliamento e sviluppo futuro
La sfida più grande ora è spostare questa tecnologia dal laboratorio alla fattibilità commerciale. I ricercatori stanno testando attivamente diverse combinazioni di sale per ottimizzare le prestazioni. Un team separato ha già pubblicato i risultati su un sistema altamente efficiente che utilizza sali a base di nitrati, riciclati utilizzando campi elettrici e membrane.
“Abbiamo questo nuovissimo ciclo termodinamico e una struttura che riunisce elementi provenienti da diversi campi e abbiamo dimostrato che può funzionare”, ha affermato Prasher. “Ora è il momento della sperimentazione per testare diverse combinazioni di materiali e tecniche per affrontare le sfide ingegneristiche”.
Questa ricerca rappresenta un passo significativo verso soluzioni di raffreddamento sostenibili. Se scalato con successo, il raffreddamento ionocalorico potrebbe non solo soddisfare, ma superare gli standard esistenti in termini di efficienza, sicurezza e impatto ambientale.
