Un frigorifero che non inquina è possibile: la nuova tecnica “ionocalorica” sviluppata da due ricercatori. Cos’è e come funziona

Un nuovo approccio al raffreddamento efficiente e sostenibile è stato presentato e realizzato grazie ad una nuova tecnica chiamata refrigerazione ‘ionocalorica’. A svilupparlo sono stati i ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory presso l’Università della California di Berkeley ed i loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science.

Cercando di rendere i metodi di raffreddamento più rispettosi del clima ed efficienti, i ricercatori hanno utilizzato un solvente e un sale maggiormente rispettosi dell’ambiente, rispetto agli idrofluorocarburi o ad altri refrigeranti liquidi in commercio, per presentare un nuovo sistema di refrigerazione che potrà migliorare le tecnologie di refrigerazione esistenti, compresi gli approcci basati sull’effetto calorico allo stato solido.

Il loro sistema sfrutta il modo in cui la modifica della concentrazione ionica in una soluzione guida le transizioni di fase. In questo caso, ciò consente un ciclo di raffreddamento reversibile che i ricercatori chiamano refrigerazione “ionocalorica”.

Per più di un secolo, le tecnologie di compressione del vapore hanno dominato le applicazioni di refrigerazione. Tuttavia, per i refrigeranti, questi sistemi utilizzano spesso idrofluorocarburi, che sono dannosi per l’ambiente e hanno un impatto climatico significativo. Così, lo sviluppo di tecnologie di raffreddamento ad alta efficienza che utilizzino alternative sicure per l’ambiente e a basso impatto climatico è diventato un obiettivo importante, tanto più che il bisogno di raffreddamento è sempre più pressante in un mondo sempre più caldo.

Il raffreddamento basato sull’effetto calorico, come la refrigerazione magnetica o elettrocalorica, che utilizzano materiali solidi per riscaldare o raffreddare se sottoposti ad un campo magnetico o elettrico variabile, sono tecnologie promettenti. Tuttavia, rimangono in qualche modo limitate dalla loro efficienza energetica e dal potenziale ancora limitato di raffreddamento.

Drew Lilley e Ravi Prasher del Lawrence Berkeley National Laboratory hanno presentato un nuovo approccio al raffreddamento: la refrigerazione ionocalorica. Questa nuova tecnica sfrutta il grande cambiamento di temperatura e l’assorbimento di calore associati alla fusione ripetuta di un solvente di carbonato di etilene (EC) con un sale di ioduro di sodio (NaI). Lilley e Prasher hanno così descritto il processo reversibile: il ciclo di raffreddamento inizia mescolando la forma solida del carbonato di etilene (EC) con il sale di ioduro di sodio (NaI), che, come l’aggiunta di sale stradale a una strada ghiacciata, diminuisce la temperatura della miscela attraverso la transizione di fase da solido a liquido. Quindi, utilizzando l’elettrodialisi, l’NaI viene rimosso dalla miscela, che purifica l’EC, provocando un aumento della temperatura mentre si ricristallizza in un solido.

Secondo gli autori, in vari test, l’approccio ionocalorico ha un potenziale di raffreddamento simile a quello dei refrigeranti attuali e maggiore di altri approcci di raffreddamento basati sull’effetto calorico. “Le scoperte di Lilley e Prasher indicano un nuovo membro nella famiglia dei materiali calorici”, ha scritto Emmanuel Defay dell’Istituto Lussemburghese di Scienza e Tecnologia in una prospettiva correlata. “Hanno mostrato una tecnica con una grande efficienza e che potrebbe essere rispettosa dell’ambiente.”