Como muitas descobertas científicas, observar as pessoas jogando sal nas ruas e estradas cobertas de neve para evitar a formação de camadas de gelo levou alguns pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos Estados Unidos, a um insight. Trabalhando com esse conceito de mudança de temperatura causada pelos íons do sal, eles desenvolveram uma nova técnica: o “resfriamento ionocalórico”.
O método se baseia na forma como a energia – leia-se calor – é armazenada ou liberada todas as vezes em que um determinado material muda de fase, como, por exemplo, no caso do gelo se transformando em água líquida. Nessa fusão, o que ocorre é uma absorção do calor do ambiente. O processo contrário – a solidificação – libera calor.
Embora o uso do ciclo ionocalórico para derreter gelo usando partículas eletricamente carregadas (íons) seja relativamente simples, o cenário das substâncias refrigerantes é mais complexo, explica em comunicado o primeiro autor do estudo, engenheiro mecânico Drew Lilley, do Berkeley Lab. "Ninguém desenvolveu com sucesso uma solução alternativa que resfrie as coisas, funcione com eficiência, seja segura e não prejudique o meio ambiente", afirma.
Como funciona o resfriamento ionocalórico?
Researchers at our Lab have developed a new kind of heating and cooling method – one that they hope will someday help phase out refrigerants that contribute to global warming. #ClimateChange #IonocaloricCoolinghttps://t.co/Enx1hrOdbj@BerkeleyLabETA @ENERGY @doescience pic.twitter.com/XLRo0q4pqA
— Berkeley Lab (@BerkeleyLab) January 11, 2023
Partindo da premissa de que as estratégias de resfriamento em estado sólido ou líquido dependem dos efeitos calóricos gerados pela mudança de fase dos materiais, os autores do estudo concluíram que íons em uma solução podem ser empregados para controlar tanto a fusão quanto a cristalização.
Esse ciclo, chamado de ionocalórico, juntamente com o ciclo termodinâmico que se segue podem constituir uma nova tecnologia de resfriamento de fase inteiramente condensada com base em calorias. Isso permitiria aposentar os atuais sistemas de "compressão de vapor", que utilizam gases refrigerantes (hidrofluorcarbonos) com grande potencial de contribuição para o aquecimento global.
Para comprovar suas hipóteses, os pesquisadores fizeram uma demonstração experimental, usando um sal feito com iodo e sódio com um solvente usado em baterias de íon-lítio, o carbonato de etileno. Esse primeiro experimento obteve uma mudança de temperatura de 25º C usando menos de 1 volt. Os autores obtiveram uma patente provisória para a tecnologia ciclo de refrigeração ionocalórica e deram início a uma nova fase de testes.
ARTIGO - Science - DOI: 10.1126/science.ade1696.
