O que é o arrefecimento ionocalórico
O arrefecimento ionocalórico é uma abordagem recente para baixar temperaturas e pode vir a substituir formas tradicionais de arrefecer, recorrendo a um processo potencialmente mais seguro e com menor impacto ambiental.
Nos sistemas de refrigeração mais comuns, o calor é retirado de um espaço através de um fluido: este absorve energia térmica ao evaporar e transformar-se em gás; depois, esse gás circula num circuito fechado e volta a condensar, regressando ao estado líquido.
Apesar de esta técnica ser muito eficaz, alguns dos fluidos escolhidos para atuar como refrigerantes têm um efeito particularmente negativo no ambiente.
Como o ciclo ionocalórico funciona
Ainda assim, existem várias maneiras de obrigar uma substância a captar e a libertar energia sob a forma de calor.
Uma técnica apresentada em 2023 por investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, explora a energia que é armazenada ou libertada quando um material muda de fase - tal como acontece quando o gelo sólido passa a água líquida.
Se aumentarmos a temperatura de um bloco de gelo, ele derrete. O que nem sempre é óbvio é que a fusão “rouba” calor ao meio envolvente, o que, na prática, produz arrefecimento.
Há também forma de provocar a fusão do gelo sem aquecer: basta acrescentar algumas partículas com carga elétrica, ou iões. Um exemplo quotidiano é o sal espalhado nas estradas para dificultar a formação de gelo. O ciclo ionocalórico recorre igualmente a sais para alterar a fase de um fluido e, assim, arrefecer o que está à sua volta.
“"O panorama dos refrigerantes é um problema ainda sem solução", disse o engenheiro mecânico Drew Lilley, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia.”
“"Ninguém desenvolveu com sucesso uma solução alternativa que arrefeça, funcione de forma eficiente, seja segura e não prejudique o ambiente. Achamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para cumprir todos esses objetivos, se for concretizado de forma adequada."”
Segundo os investigadores, a modelação teórica do ciclo ionocalórico indica que ele pode competir com os refrigerantes atuais - ou até superar a sua eficiência. No esquema proposto, uma corrente elétrica faria deslocar os iões no sistema, alterando o ponto de fusão do material e, com isso, a temperatura.
Resultados do arrefecimento ionocalórico e potencial ambiental
A equipa realizou também testes com um sal à base de iodo e sódio para fundir carbonato de etileno. Este solvente orgânico, bastante comum, é igualmente utilizado em baterias de iões de lítio e é produzido usando dióxido de carbono como matéria-prima. Isso abre a possibilidade de o sistema não ser apenas GWP [potencial de aquecimento global] zero, mas sim GWP negativo.
Na experiência, foi registada uma variação de temperatura de 25 degrees Celsius (45 degrees Fahrenheit) com a aplicação de menos de um único volt de carga - um resultado que, até agora, ultrapassa o que outras tecnologias calóricas conseguiram.
“"Há três coisas que estamos a tentar 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.”
“"Logo na primeira tentativa, os nossos dados parecem muito promissores nestes três aspetos."”
Os sistemas de compressão de vapor usados hoje na refrigeração dependem de gases com GWP elevado, como vários hidrofluorocarbonetos (HFCs).
Os países que aderiram à Emenda de Kigali comprometeram-se a reduzir a produção e o consumo de HFCs em pelo menos 80 percent ao longo dos próximos 25 years - e o arrefecimento ionocalórico pode ter um papel importante nesse processo.
Da bancada do laboratório para aplicações reais
O passo seguinte passa por tirar a tecnologia do laboratório e convertê-la em sistemas práticos, com uso comercial, que possam aumentar de escala sem problemas. A médio prazo, estes equipamentos poderão servir tanto para aquecer como para arrefecer.
Entretanto, continuam os estudos a testar diferentes sais, procurando perceber que combinações são mais eficazes a extrair calor de um espaço. Em 2025, uma equipa internacional publicou resultados sobre uma versão altamente eficiente que utiliza sais à base de nitratos, reciclados com recurso a campos elétricos e membranas.
Foi precisamente o tipo de desenvolvimento que Prasher e os seus colegas esperavam estimular com esta linha de investigação.
“"Temos um ciclo termodinâmico e uma estrutura totalmente novos, que juntam elementos de áreas diferentes, e mostrámos que pode funcionar", disse Prasher.”
“"Agora, é tempo de experimentar, para testar diferentes combinações de materiais e técnicas e enfrentar os desafios de engenharia."”
O estudo foi publicado na revista Science.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2023.
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