Crédito: dominio público Unsplash/CC0
Los investigadores de la UE están desarrollando un sistema más inteligente de enfriamiento sostenible, reemplazando a los refrigerantes tóxicos con metales más seguros, más eficientes y reciclables.
Como joven estudiante de ingeniería que contemplaba la dirección de su investigación doctoral, Jaka Tušek sabía que quería superar los límites de la ciencia. “Quería trabajar en avances, abordar algo nuevo que no se haya hecho antes”.
Hoy, el investigador esloveno está en la cúspide del primer gran avance en tecnologías de enfriamiento en los últimos 100 años. Su trabajo es resolver uno de los desafíos fundamentales de nuestro tiempo: mantenerse fresco en un mundo de calentamiento sin contaminarlo aún más.
Tiempo para el cambio
La tecnología de compresión de vapor comúnmente utilizada por fridtges, aires acondicionados y otra tecnología de enfriamiento tiene más de un siglo de antigüedad, y es relativamente ineficiente y mala para el medio ambiente.
Mientras que los refrigerantes más dañinos han sido prohibidos desde 1989, los que los reemplazaron, los hidrofluorocarbonos, se fueron a tener un efecto invernadero cientos de miles de veces mayores que el CO2.
“Si un kilogramo de tal refrigerante se evapora en la atmósfera, tiene aproximadamente el mismo efecto de invernadero que conducir un automóvil durante unos 30 000 kilómetros”, dijo Tušek.
Debido a esto, los hidrofluorocarbonos también se están eliminando. Pero las alternativas naturales como el amoníaco e isobutano vienen con su propio conjunto de problemas, desde la toxicidad y la explosividad hasta la pobre eficiencia en los climas calientes.
Una solución sólida
Sobre la base de los descubrimientos de un proyecto de investigación de la UE llamado SuperCool, que se ejecutó en la Universidad de Ljubljana de Eslovenia de 2019 a 2023, el equipo de Tušek está desarrollando un sistema con un enfoque fundamentalmente diferente. Está reemplazando a los refrigerantes tóxicos con tubos de metal.
Si bien tales tecnologías de enfriamiento de estado sólido todavía están en sus primeras etapas, el pensamiento es que podrán proporcionar dispositivos de enfriamiento más seguros que funcionen en silencio y de manera más eficiente, sin contaminar el medio ambiente.
Los investigadores de la Universidad de Ljubljana ahora están trabajando para llevar esta nueva tecnología al mercado. Están preparando una patente y desarrollando un plan para la adopción de la industria como parte del e-Co-Heat que se extiende hasta principios de 2026.
Hacer que las tecnologías de calefacción y enfriamiento sean más eficientes y sostenibles es el corazón de la estrategia de calefacción y enfriamiento de la UE, que es un segmento vital del acuerdo verde europeo.
El enfriamiento actualmente representa el 10% de la demanda de electricidad del mundo, según la Agencia Internacional de Energía (IEA). Peor aún, la necesidad de tecnologías de enfriamiento está creciendo exponencialmente, debido al aumento de las temperaturas y la creciente demanda en los países en desarrollo.
“Nadie quiere trabajar en calor de 50 grados y 90% de humedad”, dijo Tušek.
Hay alrededor de 2 mil millones de unidades de aire acondicionado en el mundo de hoy, una cifra que la AIE espera casi triple para 2050.
“Este crecimiento, combinado con el hecho de que son relativamente ineficientes y perjudiciales para el medio ambiente, podría conducir a un desastre ambiental”, dijo.
La búsqueda de la eficiencia
El enfriamiento depende de la química básica de los cambios de fase, cuando la materia cambia de un estado (sólido, líquido o gas) a otro.
Con los refrigerantes tradicionales, la transformación del líquido al gas y de regreso es lo que alimenta el ciclo de enfriamiento. Pero algunos materiales, como una aleación de níquel-titanio conocida como nitinol, pueden pasar por una transformación de fase mientras permanecen sólidos.
“En pocas palabras, cuando les pones estrés mecánico, se calientan, cuando lo alivias, se enfrían”, dijo žiga Ahčin, investigadora del proyecto. La tecnología se llama enfriamiento elastocalórico, calórico en este caso que se refiere al calor.
A diferencia de los refrigerantes tradicionales, estos materiales no son perjudiciales para las personas o el medio ambiente. De hecho, los cables de nitinol son biocompatibles y comúnmente se usan en medicina. En teoría, el sistema también podría ser mucho más eficiente, aunque todavía tiene algún camino por recorrer.
“Nuestro prototipo está actualmente al 15% de la máxima eficiencia posible, mientras que la compresión de vapor tiene un 20-30% de eficiencia”, dijo Tušek.
“Pero hemos estado desarrollando esta tecnología durante menos de 10 años, mientras que la tecnología de compresión de vapor ha estado en el mercado durante más de cien años, por lo que creo que todavía tenemos algo de margen de maniobra”.
Un mundo primero
En teoría, el enfriamiento elastocalórico podría alcanzar hasta un 70% de eficiencia, pero hay un problema importante. Los cables de nitinol se degradan rápidamente cuando se estiran repetidamente para inducir un cambio de fase, un fenómeno conocido como fatiga.
“Digamos que el dispositivo funciona para 10 000 ciclos de carga. Eso es dos o tres días, y ya está”, dijo Ahčin. Eso no parecía prometedor.
Pero luego, explicó, Tušek tenía la idea de comprimir los materiales en lugar de estirarlos, reduciendo el estrés físico en los cables.
El prototipo resultante fue un mundo primero, alcanzando nuevos niveles de rendimiento de calefacción y enfriamiento sin degradar los materiales en los que dependía.
“Probamos que la vida útil de tales materiales puede ser prácticamente ilimitada”, dijo Tušek. “Al mismo tiempo, nuestro prototipo fue el primero en el mundo con un rango de más de 30 grados Celsius, que es clave para aplicaciones prácticas de enfriamiento y calefacción”.
Del laboratorio al mundo
Los investigadores de la Universidad de Ljubljana se han asociado con universidades de Alemania e Italia, así como una compañía de tecnología de Irlanda, para desarrollar un aire acondicionado avanzado basado en la tecnología. Esta colaboración se llama SMACOOL.
“Estamos progresando más rápido cuando trabajamos de esta manera interdisciplinaria”, dijo Tušek, señalando que cada universidad está contribuyendo con un área de especialización diferente. Es optimista de que la tecnología podría llegar al mercado en los próximos 5 a 10 años.
“Es genial pensar que esta tecnología podría estar algún día en todas partes”, dijo Ahčin. “Y mis hijos podrían decir que su padre lo desarrolló”.
Proporcionado por Horizon: The UE Research & Innovation Magazine
Cita: Quitando el calor: la tecnología de enfriamiento más inteligente aborda el desafío climático (2025, 11 de abril) Recuperado el 11 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-smarter-cooling-technology-tackles-climate.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
