Estamos atrapados en un círculo vicioso: enfrentamos el aumento de las temperaturas en todo el planeta y lo combatimos con aire acondicionado, que a su vez provoca el calentamiento global. Un problema al que vale la pena dedicarle mucha ciencia, si es que alguna vez hubo uno.
Afortunadamente, podríamos estar cerca de una solución.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) han desarrollado un dispositivo de enfriamiento elastocalórico que, según dicen, es un 48% más eficiente que los intentos anteriores.
Construido sobre un principio de enfriamiento completamente diferente al de la compresión de vapor que permite que los acondicionadores de aire tradicionales hagan su trabajo, elimina por completo la necesidad de refrigerantes que emiten gases de efecto invernadero en las unidades de aire acondicionado.
HKUST
¿Elasto qué?
Para mí también es bastante nuevo. El dispositivo de los investigadores funciona utilizando efecto elastocalórico. Esto ocurre cuando un material sólido cambia su forma de manera reversible cuando se le aplica o se le quita una fuerza mecánica externa, y experimenta una transformación de fase. Debido a la diferencia de entropía entre sus dos fases coexistentes, el material puede enfriarse o calentarse.
Eso suena familiar, ahora que lo mencionas.
Sí, eso es porque eres muy culto. El efecto electrocalórico fue… Descubierto por primera vez en 1980 por los físicos Rodríguez y Brown – pero no se le atribuyó el potencial de permitir la refrigeración o aplicaciones similares.
Más recientemente, en septiembre de 2023, vimos un gran avance: los investigadores de la HKUST lograron un enfriamiento de hasta 50 Kelvin. No está nada mal.
¿En qué es mejor este nuevo dispositivo?
El equipo de la Universidad de Hong Kong desarrolló una cascada de múltiples materiales utilizando níquel-titanio (NiTi) aleaciones con memoria de forma – materiales que pueden cambiar de forma cuando están fríos y volver a su forma original cuando se calientan.
«Seleccionaron tres aleaciones de NiTi con diferentes temperaturas de transición de fase para operar en el extremo frío, el extremo intermedio y el extremo caliente, respectivamente», explican los investigadores. «Al hacer coincidir las temperaturas de trabajo de cada unidad con las temperaturas de transición de fase correspondientes, la ventana de temperatura superelástica del dispositivo general se amplió a más de 100 K y cada unidad de NiTi funcionó dentro de su rango de temperatura óptimo, lo que mejoró significativamente la eficiencia de refrigeración».
Este sistema permitió que su dispositivo enfriara los objetos a una temperatura de 75 Kelvin, sin necesidad de refrigerantes nocivos. Además, es mucho más eficiente energéticamente.
Bien, entonces, ¿cuándo habrá mejores aires acondicionados?
Es difícil decirlo, pero esperamos que sea antes de que derritamos muchos más casquetes polares. Según la Agencia Internacional de la Energía, una organización francesa sin fines de lucro que coordina la investigación y la capacitación sobre eficiencia energética, la cantidad de energía que consumimos solo para enfriar hogares y edificios aumentará Más del doble para 2050.
También será divertido ver cuánta competencia puede generar esto entre los investigadores que buscan tecnologías similares de eficiencia energética.
El año pasado, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Luxemburgo desarrollaron un sistema basado en el efecto electrocalórico, en el que materiales como la cerámica y los polímeros sufren un cambio reversible de temperatura cuando se les aplica un campo eléctrico. Su dispositivo generó una diferencia de temperatura de 20 Kelvin sin que se observara ninguna ruptura.
Los investigadores de LIST señalan que gran parte de la electricidad utilizada para alimentar dispositivos de enfriamiento electrocalórico Puede reutilizarsepor lo que serían bastante eficientes. Además, esta tecnología también podría tener aplicaciones como refrigeración de baterías de automóviles eléctricos.
Se ha publicado un artículo sobre la investigación en la revista Energía de la naturalezaQue comiencen las guerras de enfriamiento.
Fuente: HKUST
