Saluda al enfriamiento ionocalórico. Es una nueva forma de reducir las temperaturas con el potencial de reemplazar los métodos existentes de enfriar cosas con un proceso que sea más seguro y mejor para el planeta.
Los sistemas de refrigeración típicos transportan el calor fuera de un espacio a través de un fluido que absorbe el calor a medida que se evapora en gas, que luego se transporta a través de un tubo cerrado y se condensa nuevamente en líquido.
Por muy eficaz que sea este proceso, algunos de los materiales elegidos que utilizamos como refrigerantes son especialmente perjudiciales para el medio ambiente.
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Sin embargo, hay más de una manera de obligar a una sustancia a absorber y desprender energía térmica.
Un método presentado en 2023, desarrollado por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, Berkeley, aprovecha la forma en que se almacena o libera energía cuando un material cambia de fase, como cuando el hielo sólido se convierte en agua líquida, por ejemplo.
Sube la temperatura de un bloque de hielo y se derretirá. Lo que quizás no veamos tan fácilmente es que el derretimiento absorbe calor de su entorno, enfriándolo efectivamente.
Una forma de forzar el derretimiento del hielo sin necesidad de aumentar la temperatura es agregar algunas partículas cargadas o iones. Poner sal en las carreteras para evitar que se forme hielo es un ejemplo común de esto en acción. El ciclo ionocalórico también utiliza sal para cambiar la fase de un fluido y enfriar su entorno.
“El panorama de los refrigerantes es un problema sin resolver”, afirmó el ingeniero mecánico Drew Lilley del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California.
“Nadie ha desarrollado con éxito una solución alternativa que enfríe las cosas, funcione de manera eficiente, sea segura y no dañe el medio ambiente. Creemos que el ciclo ionocalórico tiene el potencial de cumplir todos esos objetivos si se realiza de manera adecuada”.
Los investigadores modelaron la teoría del ciclo ionocalórico para mostrar cómo podría potencialmente competir con, o incluso mejorar, la eficiencia de los refrigerantes que se utilizan hoy en día. Una corriente que atravesara el sistema movería los iones que contiene, cambiando el punto de fusión del material para cambiar la temperatura.
El equipo también realizó experimentos utilizando una sal elaborada con yodo y sodio para fundir carbonato de etileno. Este disolvente orgánico común también se utiliza en baterías de iones de litio y se produce utilizando dióxido de carbono como insumo. Eso podría hacer que el sistema no sea sólo GWP [global warming potential] cero pero GWP negativo.
Se midió un cambio de temperatura de 25 grados Celsius (45 grados Fahrenheit) mediante la aplicación de menos de un voltio de carga en el experimento, un resultado que excede lo que otras tecnologías calóricas han logrado lograr hasta ahora.
“Hay tres cosas que estamos tratando de equilibrar: el PCA del refrigerante, la eficiencia energética y el costo del equipo en sí”, dijo el ingeniero mecánico Ravi Prasher del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
“Desde el primer intento, nuestros datos parecen muy prometedores en estos tres aspectos”.
Los sistemas de compresión de vapor que se utilizan actualmente en los procesos de refrigeración dependen de gases que tienen un alto PCA, como varios hidrofluorocarbonos (HFC).
Los países que firmaron la Enmienda de Kigali se han comprometido a reducir la producción y el consumo de HFC en al menos un 80 por ciento durante los próximos 25 años, y el enfriamiento ionocalórico podría desempeñar un papel importante en eso.
Ahora, los investigadores necesitan sacar la tecnología del laboratorio y convertirla en sistemas prácticos que puedan usarse comercialmente y que puedan ampliarse sin problemas. Con el tiempo, estos sistemas podrían utilizarse tanto para calefacción como para refrigeración.
Las investigaciones en curso están jugando con diferentes sales para ver qué combinaciones podrían ser más efectivas para extraer calor de un espacio. En 2025, un equipo internacional de investigadores publicó los resultados de su estudio sobre una versión altamente eficiente que utiliza sales a base de nitrato, que se reciclaban mediante campos eléctricos y membranas.
Es exactamente a lo que Prasher y su equipo habían anticipado que llevaría su investigación.
“Tenemos este marco y ciclo termodinámico completamente nuevos que reúne elementos de diferentes campos, y hemos demostrado que puede funcionar”, dijo Prasher.
“Ahora es el momento de experimentar para probar diferentes combinaciones de materiales y técnicas para enfrentar los desafíos de ingeniería”.
La investigación fue publicada en Science.
Una versión anterior de este artículo se publicó en enero de 2023.