Frigoriferi e condizionatori a basso impatto ambientale: addio gas tossici, benvenuti ai nuovi materiali

Tendersetter

12:27 pm

26 novembre 2019

Raffreddare e climatizzare in modalità green, senza emissioni di gas tipici dei sistemi di refrigerazione classici e dei climatizzatori, tra i più inquinanti. Fino a pochi anni fa era impossibile anche solo da immaginare. Eppure lo sviluppo di nuove tecnologie e materiali strategici lo sta trasformando piano piano in realtà.

La soluzione più promettente? A oggi, quella che si concentra su una materia prima del tutto nuova: sostanze solide capaci di regolare la temperatura senza ingombranti (e poco raccomandabili) prodotti di scarto in atmosfera. Lo racconta un articolo appena pubblicato sulle pagine di Nature, uno dei principali portali di riferimento per tutto ciò che riguarda la scienza e la tecnologia.

 

Dal gas al solido

Il cuore del nuovo prototipo funziona grazie a una sequenza di strati di elementi metallici, dal nome in codice di PST, con all’interno piccolissimi elettrodi: una formulazione che si è dimostrata incredibilmente “sensibile” quando viene applicato un campo elettrico e che, una volta perturbata, genera una forte alterazione termica. È sufficiente, insomma, una piccolissima variazione di campo elettrico per far scendere la temperatura, senza necessità di grossi (e dispendiosi) magneti.

Si chiama effetto elettrocalorico e, nel caso di questa lega, è particolarmente forte anche in oggetti non in taglia micro e quindi adatti all’applicazione pratica per dispositivi deputati al raffreddamento.

 

Consumare meno (e in modo più pulito)

L’idea è di un team internazionale di ricercatori al lavoro tra l’Università di Cambridge, nel Regno Unito, e la company hi-tech Murata Manufacturing con sede a Kyoto, in Giappone. “Nell’affrontare una sfida come quella del cambiamento climatico e avendo come obiettivo le zero emissioni, siamo propensi a concentrarci sul come produciamo energia, ma è importante che facciamo attenzione anche alla quantità di energia che consumiamo”, spiega Xavier Moya, scienziato del dipartimento di Scienze dei materiali e metallurgia di Cambridge, uno dei protagonisti dello studio.

L’argomento è critico: gli impianti di raffreddamento e i condizionatori per l’aria sono responsabili del consumo di un quinto dell’energia prodotta a livello globale. Oltre a essere moltissimo, il problema del global warming e il conseguente aumento delle temperature rendono e renderanno la domanda sempre maggiore. Non bastasse, le tecnologie per il raffreddamento attuali si basano nella stragrande maggioranza dei casi su sostanze tossiche, infiammabili e in forma gassosa, che una volta liberate in atmosfera concorrono a peggiorare l’effetto serra. In poche parole: siamo dinanzi a un enorme circolo vizioso.

 

Uno step alla volta

Il primo passo verso lo sviluppo di una strategia fondata sullo stato solido è stato sostituire i gas con materiali magnetici, come il gadolinio, già ampiamente impiegato in tecnologia (per esempio, nei sensori di temperatura) e che sembrava molto promettente. I dispositivi basati su questo materiale si sono tuttavia dimostrati poco efficienti e gli scienziati hanno orientato la ricerca su altro.

Nello specifico, come spiegato nella loro penultima pubblicazione, su un’alternativa solida il cui effetto refrigerante scaturiva dall’applicazione di pressione: un’idea molto valida, ma che ancora non ha trovato applicazione perché necessita di un lavoro di sviluppo molto lungo e complesso. Potrebbero passare anni prima che dispositivi del genere possano affacciarsi sul mercato e diventare accessibili.

Lavorare sulla tensione anziché sulla pressione è invece, secondo l’esperienza dei ricercatori, molto meno macchinoso dal punto di vista ingegneristico e, dopo l’ideazione e i test sul PST, si è dimostrato anche più efficiente e controllabile su un range di temperature molto ampio.

 

Un campus green

Lo sviluppo dei nuovi impianti di raffreddamento è parte del progetto Cambridge Zero, un piano a impronta green di grande portata che vede protagonista l’università inglese. Non si tratta solo del design di nuove tecnologie più vicine all’ambiente, bensì di un nuovo modo di fare ricerca, dispiegando risorse su tutti i fronti pur di ridurre l’impatto, dalla chimica all’ingegneria, passando per gli studi sociali e l’elaborazione di nuove policy.

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