Diga olá ao arrefecimento ionocalórico: uma nova abordagem para baixar temperaturas que pode vir a substituir formas tradicionais de refrigeração, com um processo potencialmente mais seguro e melhor para o planeta.
Nos sistemas de refrigeração mais comuns, o calor é removido de um espaço através de um fluido: esse fluido absorve energia térmica ao evaporar e transformar-se em gás, circula num circuito fechado e, mais tarde, condensa de novo em líquido.
Apesar de este mecanismo ser eficaz, alguns dos materiais escolhidos como refrigerantes estão longe de ser amigos do ambiente.
Porque é que precisamos de alternativas aos refrigerantes atuais
Há, no entanto, mais do que uma forma de obrigar uma substância a absorver e a libertar calor.
Os sistemas de compressão de vapor usados hoje na refrigeração dependem de gases com elevado PAG (potencial de aquecimento global), como vários hidrofluorocarbonos (HFCs).
Os países que aderiram à Emenda de Kigali comprometeram-se a reduzir a produção e o consumo de HFCs em pelo menos 80 por cento ao longo dos próximos 25 anos - e o arrefecimento ionocalórico poderá ter um papel relevante nesse objetivo.
Como funciona o ciclo de arrefecimento ionocalórico
Um método apresentado em 2023, desenvolvido por investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, Berkeley, explora a forma como a energia é armazenada ou libertada quando um material muda de fase - como acontece quando o gelo sólido passa a água líquida.
Se aumentarmos a temperatura de um bloco de gelo, ele derrete. O que nem sempre é tão evidente é que a fusão absorve calor do meio envolvente, arrefecendo-o na prática.
Uma maneira de fazer o gelo derreter sem “subir o aquecimento” é adicionar algumas partículas com carga, ou iões. Um exemplo bem conhecido é deitar sal nas estradas para impedir a formação de gelo. O ciclo ionocalórico segue a mesma ideia: usa sal para alterar a fase de um fluido e retirar calor ao ambiente em redor.
"O panorama dos refrigerantes é um problema ainda por resolver", afirmou o engenheiro mecânico Drew Lilley, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia.
"Ninguém desenvolveu com sucesso uma solução alternativa que arrefeça, funcione de forma eficiente, seja segura e não prejudique o ambiente. Achamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para cumprir todos esses objetivos, se for concretizado de forma adequada."
Para demonstrar como este ciclo poderia rivalizar com os refrigerantes atuais - ou até superá-los - os investigadores modelaram a teoria do ciclo ionocalórico e a sua eficiência. Neste conceito, uma corrente a atravessar o sistema deslocaria os iões, alterando o ponto de fusão do material e, assim, provocando uma mudança de temperatura.
Resultados laboratoriais e impacto no PAG
A equipa realizou também experiências em que utilizou um sal feito com iodo e sódio para fundir carbonato de etileno. Este solvente orgânico comum é igualmente usado em baterias de iões de lítio e é produzido com dióxido de carbono como matéria-prima. Isso pode tornar o sistema não só PAG zero, mas PAG negativo.
No ensaio, mediu-se uma variação de temperatura de 25 graus Celsius (45 graus Fahrenheit) com a aplicação de menos de um único volt de carga - um resultado que ultrapassa o que outras tecnologias calóricas conseguiram alcançar até agora.
"Há três coisas que estamos a tentar equilibrar: o PAG do refrigerante, a eficiência energética e o custo do próprio equipamento", disse o engenheiro mecânico Ravi Prasher, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.
"Logo na primeira tentativa, os nossos dados parecem muito promissores nos três aspetos."
Agora, os investigadores precisam de levar a tecnologia para lá do laboratório, criando sistemas práticos que possam ser usados comercialmente e que escalem sem problemas. A prazo, estes sistemas poderão servir tanto para aquecer como para arrefecer.
As investigações em curso estão a testar diferentes sais, para perceber que combinações conseguem retirar calor de um espaço de forma mais eficaz. Em 2025, uma equipa internacional publicou os resultados de um estudo sobre uma versão altamente eficiente que recorre a sais à base de nitratos, reciclados com campos elétricos e membranas.
Foi precisamente este tipo de desenvolvimento que Prasher e a sua equipa esperavam ver emergir a partir da sua investigação.
"Temos este ciclo e esta estrutura termodinâmica completamente novos, que juntam elementos de diferentes áreas, e mostrámos que podem funcionar", afirmou Prasher.
"Agora, é tempo de experimentar, testando 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.
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