El descubrimiento que puede sustituir al aire acondicionado y que respeta el medio ambiente: cambia la temperatura en 25º C y casi no gasta electricidad

Las temperaturas cada vez son más altas (el pasado mes de julio fue el más caluroso desde que hay registros). Los que pueden, ponen el aire acondicionado para combatirlas. Pero eso daña considerablemente el medio ambiente, con lo que el cambio climático sigue avanzando y cada vez se producirán más fenómenos climatológicos extremos. La pescadilla que se muerde la cola. 

De momento, no hay solución. Aunque podría estar cerca. 2 investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab) han hallado un resquicio para la esperanza: la sal. Sí, como lo lees. Así de sencillo. El fenómeno que tratan de desarrollar es el mismo que se produce al echar sal en las carreteras cuando nieva para que no se forme hielo.

La técnica, que han denominado "enfriamiento ionocalórico", aspira a crear un nuevo método de calefacción y refrigeración. 

Reemplazar los refrigerantes actuales es esencial para cumplir con los objetivos del cambio climático

El enfriamiento ionocalórico, explican en un artículo publicado por Berkeley Lab, aprovecha la forma en que la energía, o el calor, se almacena o se libera cuando un material cambia de fase, como pasar de hielo sólido a agua líquida. 

La fusión de un material absorbe el calor del entorno, mientras que la solidificación lo libera. El ciclo ionocalórico provoca este cambio de fase y temperatura a través del flujo de iones (átomos o moléculas cargados eléctricamente) que provienen de una sal.

Los investigadores esperan que el método algún día pueda proporcionar calefacción y refrigeración eficientes (que representan más de la mitad de la energía utilizada en los hogares) y así ayudar a eliminar los sistemas actuales de "compresión de vapor", que utilizan gases con un alto potencial de calentamiento global como refrigerantes. 

La refrigeración ionocalórica, afirman, eliminaría el riesgo de que dichos gases se escapen a la atmósfera reemplazándolos por componentes sólidos y líquidos.

"El panorama de los refrigerantes es un problema sin resolver: nadie ha desarrollado con éxito una solución alternativa que haga que las cosas se enfríen, funcionen de manera eficiente, sean seguras y no dañen el medio ambiente", explicó Drew Lilley, asistente de investigación graduado en Berkeley Lab y candidato a doctorado en UC Berkeley que dirigió el estudio. 

"Creemos que el ciclo ionocalórico tiene el potencial de cumplir todos esos objetivos si se realiza adecuadamente", sostuvo.

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Encontrar una solución que reemplace los refrigerantes actuales es esencial para que los países cumplan con los objetivos de cambio climático, como los de la Enmienda de Kigali (aceptada por 145 partes, incluido Estados Unidos, en octubre de 2022). 

El acuerdo compromete a los signatarios a reducir la producción y el consumo de hidrofluorocarbonos (HFC) en al menos un 80% durante los próximos 25 años. 

Los HFC, subrayan, son potentes gases de efecto invernadero que se encuentran comúnmente en refrigeradores y sistemas de aire acondicionado, y pueden atrapar el calor miles de veces con la misma eficacia que el dióxido de carbono.

Capaz de cambiar la temperatura en 25º C sin apenas gastar luz

Si el invento de estos 2 investigadores llega a buen puerto, sería decir adiós (de manera muy sostenible) a los actuales aparatos de aire acondicionado. 

Ellos calculan que tiene el potencial de competir o incluso superar la eficiencia de los refrigerantes gaseosos que se encuentran en la mayoría de los sistemas actuales.

Y lo demostraron: Lilley usó una sal hecha con yodo y sodio, junto con carbonato de etileno, un solvente orgánico común que se usa en las baterías de iones de litio.

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"Existe la posibilidad de tener refrigerantes que no sólo tengan un GWP (potencial de calentamiento global) cero, sino un GWP negativo. Usar un material como el carbonato de etileno en realidad podría ser carbono negativo, porque lo produce utilizando dióxido de carbono como entrada. Esto podría darnos un lugar para usar el CO₂ de la captura de carbono"

Al pasar corriente a través del sistema, se mueven los iones, cambiando el punto de fusión del material. Cuando se derrite, el material absorbe calor del entorno, y cuando se eliminan los iones y el material se solidifica, devuelve calor. 

El primer experimento mostró un cambio de temperatura de 25º C utilizando menos de un voltio, un aumento de temperatura mayor que el demostrado por otras tecnologías calóricas.

Se podría utilizar para el calentamiento del agua o la calefacción industrial

"Hay 3 cosas que estamos tratando de equilibrar: el GWP del refrigerante, la eficiencia energética y el costo del equipo en sí", apuntó el otro investigador, Ravi Prasher —afiliado de investigación en el Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab y profesor adjunto de ingeniería mecánica en UC Berkeley—. "Desde el primer intento, nuestros datos parecen muy prometedores en estos 3 aspectos", recalcó.

Si bien los métodos calóricos a menudo se analizan en términos de su poder de enfriamiento, los ciclos también se pueden aprovechar para aplicaciones como el calentamiento de agua o la calefacción industrial. 

El equipo ionocalórico continúa trabajando en prototipos para determinar cómo la técnica podría escalar para admitir grandes cantidades de enfriamiento, mejorar la cantidad de cambio de temperatura que el sistema puede soportar y mejorar la eficiencia.

"Tenemos este nuevo marco y ciclo termodinámico que reúne elementos de diferentes campos, y hemos demostrado que puede funcionar", enfatizó Prasher. "Ahora es el momento de la experimentación para probar diferentes combinaciones de materiales y técnicas para enfrentar los desafíos de la ingeniería".