Arrefecimento ionocalórico: uma nova forma de reduzir temperaturas

Conheça o arrefecimento ionocalórico, uma nova forma de reduzir temperaturas que poderá substituir os métodos de refrigeração existentes por um processo mais seguro e menos prejudicial para o planeta.

Como funciona o arrefecimento ionocalórico

Nos sistemas de refrigeração convencionais, um fluido retira calor de um espaço ao absorvê-lo enquanto se evapora e transforma em gás. Esse gás percorre depois um circuito fechado de tubos e volta a condensar-se, regressando ao estado líquido.

Embora seja eficaz, este processo recorre, em alguns casos, a refrigerantes particularmente prejudiciais para o ambiente. Mas há mais do que uma forma de levar uma substância a absorver e libertar energia sob a forma de calor.

Um método apresentado em 2023 por investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia em Berkeley aproveita a energia armazenada ou libertada quando um material muda de fase, como acontece, por exemplo, quando o gelo sólido se transforma em água líquida.

Veja o vídeo abaixo para um resumo:

Ao aumentar a temperatura de um bloco de gelo, este derrete. O que poderá ser menos evidente é que a fusão absorve calor do ambiente envolvente, arrefecendo-o.

É possível fazer o gelo derreter sem aumentar a temperatura, acrescentando-lhe partículas com carga elétrica, ou iões. A aplicação de sal nas estradas para impedir a formação de gelo é um exemplo comum deste fenómeno.

O ciclo ionocalórico também recorre ao sal para alterar a fase de um fluido e arrefecer o meio envolvente.

«A questão dos refrigerantes continua por resolver», afirmou Drew Lilley, engenheiro mecânico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia.

«Ninguém conseguiu desenvolver uma solução alternativa que arrefeça, funcione de forma eficiente, seja segura e não prejudique o ambiente. Acreditamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para cumprir todos esses objetivos, se for concretizado de forma adequada.»

Os resultados das experiências com o ciclo ionocalórico

Os investigadores criaram um modelo teórico do ciclo ionocalórico para demonstrar como este poderia rivalizar com a eficiência dos refrigerantes atualmente usados ou até superá-la. Uma corrente elétrica a passar pelo sistema deslocaria os iões, alterando o ponto de fusão do material e, consequentemente, a temperatura.

A equipa realizou ainda experiências com um sal composto por iodo e sódio para fundir carbonato de etileno. Este solvente orgânico comum também é utilizado em baterias de iões de lítio e é produzido a partir de dióxido de carbono. Isso poderia permitir que o sistema tivesse não apenas um potencial de aquecimento global (PAG) nulo, mas também negativo.

Na experiência, a aplicação de uma tensão inferior a um volt produziu uma variação de temperatura de 25 °C, um resultado superior ao alcançado até agora por outras tecnologias calóricas.

«Estamos a tentar equilibrar três fatores: o PAG do refrigerante, a eficiência energética e o custo do próprio equipamento», explicou Ravi Prasher, engenheiro mecânico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

«Logo na primeira tentativa, os nossos dados parecem muito promissores nos três aspetos.»

Os sistemas de compressão de vapor atualmente utilizados na refrigeração dependem de gases com elevado PAG, como vários hidrofluorocarbonetos (HFC).

Os países que aderiram à Emenda de Kigali comprometeram-se a reduzir a produção e o consumo de HFC em pelo menos 80 por cento ao longo dos próximos 25 anos. O arrefecimento ionocalórico poderá desempenhar um papel importante nesse esforço.

Próximos passos para o arrefecimento ionocalórico

Os investigadores precisam agora de levar a tecnologia do laboratório para sistemas práticos que possam ser usados comercialmente e ampliados sem problemas. No futuro, esses sistemas poderão servir tanto para aquecer como para arrefecer.

As investigações em curso estão a testar diferentes sais para determinar quais as combinações mais eficazes a retirar calor de um espaço. Em 2025, uma equipa internacional de investigadores publicou os resultados de um estudo sobre uma versão altamente eficiente que utiliza sais à base de nitratos, reciclados através de campos elétricos e membranas.

É precisamente o tipo de avanço que Prasher e a sua equipa previam que a investigação pudesse proporcionar.

«Temos este ciclo e enquadramento termodinâmico inteiramente novos, que reúnem elementos de diferentes áreas, e demonstrámos que podem funcionar», afirmou Prasher.

«Agora, chegou o momento de experimentar diferentes combinações de materiais e técnicas para responder aos desafios de engenharia.»

A investigação foi publicada na revista Science.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2023.