En la última semana han copado los titulares tecnológicos las peculiares innovaciones en electrodomésticos, televisores y demás aparatos presentados en el CES 2023 de Las Vegas. Novedades como pantallas táctiles en las puertas y otras curiosidades aparte, el futuro dibuja nuevos sistemas de refrigeración que pretenden revolucionar las neveras de las casas en España, así como los sistemas de calefacción y aire acondicionado, para suavizar su impacto en la factura de la luz y el medio ambiente.
Aunque los frigoríficos son de los electrodomésticos más eficientes, no significa que no tengan margen de mejora, sobre todo teniendo en cuenta su uso constante durante los 365 días del año. Estos aparatos, en combinación con el congelador, son los responsables de cerca de más de un 30% del consumo energético de una vivienda, con una media de más de 1.200 kW/h al año. Para reducir drásticamente esa cifra, investigadores de la Universidad de Berkeley están experimentando con una técnica que supondría una auténtica revolución y que también podría aplicarse en nuevos sistemas de calefacción y aire acondicionado.
Esta innovación se plantea al mismo tiempo que otras novedades con las que podría combinarse para reinventar el funcionamiento y eficiencia de estos equipos tan necesarios en todas las casas. Para conservar más tiempo los alimentos en ambientes calurosos o para refrescar las casas utilizando menos energía, el MIT también está trabajando en un material aislante basado en la piel de los camellos.
Interior ionocalórico
Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), plantean sus hallazgos en un artículo publicado en la revista Science. Su técnica basada en iones parte de la misma física que motiva a echar sal al pavimento cuando se avecina un fuerte temporal en invierno, para que no se forme hielo en la calzada.
La sal supone aplicar un flujo de iones (átomos cargados eléctricamente) en el suelo para afectar en el ciclo ionocalórico que se produce cuando un líquido se congela y viceversa. En ese proceso, el calor se almacena o se libera para que el material realice ese cambio de estado líquido a sólido.
El electrodoméstico que más gasta
De esta forma, los investigadores creen que aplicando en el ambiente una corriente de iones que atraviese el sistema que se quiere enfriar o calentar es posible, cambiando el punto de fusión del material, variar su temperatura. "El primer experimento mostró un cambio de temperatura de 25 grados centígrados utilizando menos de un voltio, un aumento de temperatura mayor que el demostrado por otras tecnologías calóricas" asegura la UC Berkeley Lab.
Para demostrar la teoría en el laboratorio, Drew Lilley, asistente de investigación en Berkeley que dirigió el estudio, usó una sal hecha con yodo y sodio, junto con carbonato de etileno, un solvente orgánico común que se usa en las baterías de iones de litio.
Ilustración de los iones actuando para congelar los alimentos
El objetivo de este nuevo ciclo ionocalórico es reemplazar a los sistemas de refrigeración y calefacción que expulsan HFC (hidrofluorocarbonos). Estos potentes gases de efecto invernadero se encuentran comúnmente en refrigeradores y sistemas de aire acondicionado, y pueden atrapar el calor miles de veces con la misma eficacia que el dióxido de carbono.
Los tradicionales sistemas de refrigeración que se usan en la mayoría de las casas transportan el calor a través de un gas que se enfría a medida que se expande a cierta distancia. Este es un sistema efectivo que lleva décadas manteniendo las casas frescas o calientes según la temporada del año, así como conservando los alimentos en los frigoríficos. Sin embargo, se trata de un sistema que requiere de altos consumos de electricidad y cuyos gases son dañinos para el medio ambiente.
Estructura más aislante
El nuevo ciclo ionocalórico se une a otros tipos de enfriamiento "calórico" en desarrollo. Se plantean técnicas que incluyen magnetismo, presión, estiramiento y campos eléctricos, para manipular materiales sólidos para que absorban o liberen calor. En paralelo, otros estudios desarrollan nuevos materiales con los que aislar la temperatura interna de forma más eficiente.
En este marco de investigación, el MIT ha presentado en los últimos meses avances que aspiran a mantener los alimentos en buen estado durante más tiempo, mejorando el aislamiento de las cámaras. Según han registrado en su estudio, la tecnología "permite el almacenamiento seguro de alimentos durante aproximadamente un 40% más en condiciones de mucha humedad". También sugieren usar su diseño para enfriar el agua utilizada en los acondicionadores de aire, y que esos dispositivos consuman menos energía y se mantengan igual de efectivos.
Prueba de material aislante para refrigeración
Esto se consigue fabricando un material compuesto de tres capas. La primera o inferior ejerce la función de espejo reflectando la luz solar que pueda incidir en el equipo. Así se evita que la radiación infrarroja caliente los elementos que se quieren preservar frescos. Le sigue la capa intermedia, donde se encuentra un hidrogel poroso que se compone principalmente de agua. Al notar el calor, este elemento se evapora y se traslada a la última capa o superior.
Esa capa superior es un tipo de aerogel y está compuesto principalmente por bolsas de aire contenidas dentro de cavidades de polietileno. Tanto el vapor de agua como los rayos infrarrojos reflejados en las capas anteriores pueden atravesar el aerogel, proporcionando enfriamiento por evaporación y radiación, respectivamente.
Aerogel desarrollado por el MIT para refrigeración
Los investigadores aseguran que dicho sistema podría desempeñar un papel importante para satisfacer las necesidades de refrigeración de muchas partes del mundo, donde la falta de electricidad o agua limita el uso de sistemas de refrigeración convencionales. Por desgracia, esta solución es todavía muy cara de producir. En siguientes investigaciones, el equipo se centrará en reducir los costes de producción del aerogel.
Los otros materiales utilizados en el sistema están "fácilmente disponibles y son relativamente económicos". El mantenimiento consistiría únicamente en agregar más agua al hidrogel, lo que, según los informes, solo debería realizarse una vez cada cuatro días en ambientes muy secos y cálidos y una vez al mes en regiones más húmedas.