Los investigadores esperan que la refrigeración o el enfriamiento ionotérmico pronto ayude a reemplazar los refrigerantes que se utilizan actualmente en nuestros refrigeradores y acondicionadores de aire. Aunque Bill Gates ya propuso una solución para eliminar el aire acondicionado de nuestra vida.
¿Por qué salar las carreteras cuando llega la escarcha? La sal disuelta en agua reduce el punto de congelación. Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de EE. UU. (Berkeley Lab) utilizaron este principio básico para desarrollar un nuevo método de calefacción y refrigeración.
¿En qué consiste la nueva técnica de refrigeración?

La técnica de refrigeración, a la que llaman "enfriamiento ionotérmico", se describe en un artículo publicado en la revista Science y podría resultar revolucionaria. Los sistemas de refrigeración modernos utilizan la forma en que se almacena o libera la energía o el calor cuando los materiales cambian de fase, como de sólido a líquido o de gas a líquido.
Todo es un proceso de absorción y de liberación de calor

Los materiales absorben calor de su entorno cuando se derriten y liberan calor cuando se solidifican. El ciclo térmico de iones induce esta transición de fase al aplicar una corriente eléctrica al flujo de iones (átomos o moléculas cargados) de una sal disuelta.
En este tipo de refrigeración, cuando se trata de un líquido, absorbe calor, es decir, enfría las cosas a su alrededor. Los investigadores esperan que el método algún día pueda proporcionar calefacción y refrigeración altamente eficientes (que representan más de la mitad del uso de energía de un hogar).
Se eliminará la refrigeración por compresión

También esperan que ayude a eliminar los sistemas actuales de refrigeración por "compresión de vapor" que usan gas condensado como refrigerante. Es muy probable que el efecto invernadero provoque el calentamiento global.
La refrigeración por enfriamiento ionotérmico eliminaría el riesgo de que estos gases escapen a la atmósfera reemplazándolos con componentes sólidos y líquidos. El mundo de los refrigerantes es un problema abierto: nadie ha logrado desarrollar una solución alternativa para enfriar, trabajar de manera eficiente, ser segura y no dañar el medio ambiente.
Potencialmente este proceso cambiarla la refrigeración en el futuro

La refrigeración por ciclo térmico de iones tiene el potencial de lograr todos estos objetivos si se hace bien, dicen los investigadores. Encontrar soluciones para reemplazar los refrigerantes existentes es esencial para que los países cumplan con los objetivos de cambio climático.
El compromiso de la Enmienda Kigali

La Enmienda de Kigali (adoptada por 145 partes, incluido Estados Unidos, en octubre de 2022) compromete a los signatarios a reducir la producción y el consumo de hidrofluorocarbonos (HFC) que se utilizan actualmente en los sistemas de refrigeración en al menos un 80 %.
Los HFC son poderosos gases de efecto invernadero que se encuentran comúnmente en los refrigeradores y acondicionadores de aire que atrapan el calor miles de veces más eficientemente que el dióxido de carbono.
El nuevo ciclo ionotérmico se une a varias otras formas de refrigeración "térmica". Estas técnicas utilizan una variedad de técnicas como magnetismo, presión, estiramiento y campos eléctricos para manipular materiales sólidos para absorber o liberar calor.
La diferencia con la técnica de refrigeración actual

La refrigeración ionotérmica se diferencia del enfriamiento actual en que utiliza iones para provocar un cambio de fase de sólido a líquido. El uso de un líquido tiene el beneficio adicional de poder bombear el material, lo que facilita que el calor entre y salga del sistema, algo con lo que ha tenido problemas el enfriamiento de estado sólido.
Los investigadores de Berkeley calcularon que el ciclo ionotérmico puede igualar o incluso superar la eficiencia de los refrigerantes gaseosos en la mayoría de los sistemas actuales. El sistema utiliza sales hechas de yodo y sodio y carbonato de etileno, un solvente orgánico común en las baterías de iones de litio.
Esta clase de refrigeración no contamina

Estos compuestos son abundantes y no contribuyen al calentamiento global. De hecho, un material como el carbonato de etileno puede ser carbono negativo porque se produce utilizando dióxido de carbono como materia prima.
El primer experimento mostró que se puede lograr un cambio de temperatura de 25 grados centígrados usando menos de 1 voltio de corriente, un aumento de temperatura mayor que el que se ha demostrado con otras tecnologías térmicas.
Aunque los métodos calorimétricos se suelen utilizar para refrigeración, también se pueden utilizar para calentar agua o calefacción industrial.
Refrigeración ionocalórica: nueva tecnología que calienta y enfría con un consumo de energía mínimo

Los investigadores de Berkeley Lab han propuesto la refrigeración ionotérmica, un reemplazo potencial de refrigerante que podría proporcionar enfriamiento y calefacción seguros y eficientes para espacios residenciales.
Los sistemas de calefacción y refrigeración son los que consumen más energía, lo que contribuye al círculo vicioso del cambio climático que conduce a un mayor uso de la calefacción y la refrigeración.
Ahora, los ingenieros de Berkeley Lab han desarrollado una nueva técnica que calienta y enfría materiales cambiándolos de un estado sólido a líquido, lo que provoca grandes cambios de temperatura a partir de pequeños voltajes.
¿Cómo funcionan los sistema de refrigeración en la actualidad?

La mayoría de los sistemas modernos de aire acondicionado y refrigeración funcionan por compresión de vapor, donde el refrigerante cambia de estado líquido a gaseoso. El refrigerante líquido absorbe el calor de una habitación o espacio y lo convierte en vapor, que luego se comprime y se condensa nuevamente en líquido, transfiriendo calor en el proceso.
Finalmente, el líquido vuelve al evaporador y el ciclo continúa. El problema es que estos sistemas no son muy respetuosos con el medio ambiente. No solo usan mucha energía, sino que cuando se liberan a la atmósfera, los vapores que usan también son un poderoso gas de efecto invernadero.
Esta tecnología de refrigeración es una alternativa deseable

Los científicos están desarrollando tecnologías alternativas, pero ha sido difícil encontrar una que sea eficiente, eficaz y respetuosa con el medio ambiente.
Para contener mejor el refrigerante, los investigadores están trabajando en otros tipos de materiales de cambio de fase que pueden cambiar de sólido a líquido en lugar de líquido a gas. Aparecen en la ropa, las tazas de café y los materiales de construcción, y los cambios suelen ser causados por fuerzas como la presión, la torsión, el magnetismo o los campos eléctricos.
En el nuevo estudio, el equipo de Berkeley Lab desarrolló un nuevo material de cambio de fase que funciona con un disparador diferente: el flujo de iones. El material consiste en sales de yodo y sodio y un solvente orgánico llamado carbonato de etileno.
Cuando se aplica una corriente eléctrica a un material sólido, se le añaden iones, que se funden y absorben el calor del ambiente. En cambio, los iones se eliminan del material y el material se recristaliza, liberando el calor almacenado.
El proceso de refrigeración con iones
El equipo llamó a este proceso "enfriamiento térmico de iones". En los experimentos, el sistema fue muy eficiente: el material cambió la temperatura en 25 °C con solo 0,22 voltios, que es mucho más alta que otros sistemas de refrigeración por cambio de fase.
En estas primeras etapas, la tecnología se muestra prometedora en términos de eficiencia, respeto al medio ambiente y costo, dijo el equipo. Pero aún queda mucho trabajo por hacer para explorar su escalabilidad y probar diferentes tipos de materiales que funcionan con el mismo principio.




































































































