Cada verano lo notamos en la piel y en la factura de la luz. Ventiladores, aire acondicionado, cámaras frigoríficas para alimentos y medicamentos, servidores que no pueden dejar de funcionar. Todo eso necesita frío. Y hoy ese frío implica un coste energético y climático importante. ¿Y si pudiéramos enfriar el planeta sin tirar tanto de enchufe ni de gases fluorados?
Un equipo de la Academia China de Ciencias ha descrito en la revista Nature un nuevo “efecto barocalórico de disolución” en una solución acuosa de tiocianato de amonio (NH4SCN). En palabras sencillas, han diseñado un sistema en el que una sal disuelta en agua absorbe o libera calor cuando se disuelve o se precipita según se aplica o se retira presión, y ese ciclo se aprovecha como máquina de frío. La propia institución presenta esta vía como una alternativa de refrigeración sin emisiones directas de carbono frente a los sistemas tradicionales.
El contexto ayuda a entender por qué este trabajo ha levantado expectativas. La refrigeración por compresión de vapor que usamos en neveras, congeladores o aparatos de aire acondicionado depende de refrigerantes fluorados con alto potencial de calentamiento global y consume mucha electricidad. Solo en China, este tipo de sistemas representa cerca del veinte por ciento de la electricidad consumida y en torno al 7,8 por ciento de las emisiones de carbono del país. A escala global, el informe “Global Cooling Watch 2025” del PNUMA advierte que la demanda de frío podría más que triplicarse de aquí a 2050, con el riesgo de casi duplicar las emisiones asociadas si no se cambian las tecnologías actuales.
Desde hace años, muchos grupos han probado materiales calóricos de estado sólido que se enfrían cuando se les aplica presión, campos magnéticos o eléctricos. Sobre el papel son una opción más limpia porque evitan los gases fluorados, pero tienen una pega importante. Los sólidos transfieren el calor con poca eficiencia y obligan a usar fluidos secundarios para llevarlo y traerlo, algo que resta rendimiento justo donde más falta hace, en grandes instalaciones y en un clima que se calienta cada década.
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Aquí es donde el nuevo trabajo marca la diferencia. En el laboratorio, el equipo de Li Bing ha logrado con su solución de NH4SCN caídas de temperatura de casi treinta grados en unos veinte segundos a temperatura ambiente. A temperaturas más altas, el salto llega hasta unos cincuenta y cuatro kelvin, muy por encima de lo que ofrecen los mejores materiales barocalóricos de estado sólido disponibles hasta ahora. Sobre un ciclo de funcionamiento tipo Carnot, las simulaciones apuntan a una capacidad de enfriamiento de 67 julios por gramo de solución y a una eficiencia de segunda ley cercana al 77 por ciento, valores que superan de forma clara a los sistemas calóricos anteriores.
La clave está en que el propio fluido que hace de refrigerante es al mismo tiempo el medio que mueve el calor. No hay que forzar el paso del calor a través de interfaces sólidas, algo que siempre añade pérdidas. Los investigadores explican que este diseño resuelve en buena parte el “triángulo imposible” de la refrigeración calórica, ya que combina baja huella de carbono, alta capacidad de enfriamiento y buena transferencia de calor en un solo sistema autocirculante.
¿Y qué significa esto en la práctica para quien depende del aire acondicionado en casa o para mantener un centro de datos de inteligencia artificial a temperaturas seguras? Por ahora hablamos de resultados de laboratorio y de prototipos a pequeña escala. El propio equipo subraya que se trata de un principio de refrigeración nuevo que abre la puerta a futuras aplicaciones, por ejemplo en sistemas industriales, domésticos o en la gestión térmica de grandes centros de datos, donde el calor generado por los chips ya es uno de los grandes cuellos de botella.
Si esta tecnología se confirma y se escala, podría permitir equipos de frío sin gases fluorados y con mejor rendimiento energético cuando se alimentan con electricidad renovable. En un escenario así, cada punto de eficiencia adicional se traduciría en menos CO2 y en sistemas de climatización más preparados para olas de calor que en muchos lugares ya son casi veranos permanentes. Queda trabajo por delante para evaluar la durabilidad de los ciclos y el comportamiento del fluido a largo plazo, algo clave si se quiere dar el salto desde el laboratorio hasta las neveras, bombas de calor o centros de datos del día a día.
El frío del futuro tendrá que ser mucho menos dependiente de los combustibles fósiles si queremos cumplir los objetivos climáticos y, al mismo tiempo, garantizar alimentos, medicinas y confort térmico a miles de millones de personas. Innovaciones como el efecto barocalórico de disolución señalan un camino posible y muestran que todavía hay margen para repensar una tecnología tan cotidiana como la nevera de casa o el aire acondicionado del salón.
El estudio oficial se ha publicado en la revista Nature.
