I ricercatori dal Regno Unito e della Spagna hanno identificato un solido eco-compatibile, potrebbe sostituire i gas inefficienti e inquinanti utilizzati nella maggior parte dei frigoriferi e dei condizionatori d’aria.
I cristalli di plastica del neopentilglicole quando sono messi sotto pressione, producono enormi effetti di raffreddamento, abbastanza da essere competitivi con i refrigeranti convenzionali. Inoltre, il materiale è poco costoso, ampiamente disponibile e funziona vicino alla temperatura ambiente. I dettagli sono pubblicati sulla rivista Nature Communications.
I gas attualmente utilizzati nella stragrande maggioranza dei frigoriferi e dei condizionatori d’aria – idrofluorocarburi e idrocarburi (HFC e HC) – sono tossici e infiammabili, quando perdono aria, contribuiscono anche al riscaldamento globale.
Xavier Moya, dell’Università di Cambridge, ha condotto la ricerca con il professor Josep Lluís Tamarit, dell’Universitat Politècnica de Catalunya, ha detto:
«I frigoriferi e condizionatori anche quelli basati su HFC e HC sono relativamente inefficienti, un dato importante perché la refrigerazione e il condizionamento dell’aria consumano attualmente un quinto dell’energia prodotta in tutto il mondo e la richiesta di raffreddamento stanno aumentando».
Gli scienziati dei materiali di tutto il mondo per risolvere questi problemi hanno cercato refrigeranti solidi alternativi. Xavier Moya ricercatore della Royal Society University presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Metallurgia dell’Università di Cambridge, è uno dei leader in questo campo, insieme ai suoi collaboratori della Universitat Politècnica de Catalunya e dell’Universitat de Barcelona, nella loro ricerca appena pubblicata, hanno descritto gli enormi cambiamenti termici sotto pressione raggiunti con i cristalli di plastica.
Le tecnologie di raffreddamento convenzionali si basano sui cambiamenti termici che si verificano quando un fluido compresso si espande. La maggior parte dei dispositivi di raffreddamento funziona comprimendo ed espandendo fluidi come HFC e HC, quando il fluido si espande, diminuisce di temperatura, raffreddando l’ambiente circostante.
Il raffreddamento con i solidi si ottiene cambiando la struttura microscopica del materiale, questo cambiamento può essere ottenuto applicando un campo magnetico, un campo elettrico o forza meccanica: per decenni, questi effetti calorici sono rimasti indietro rispetto ai cambiamenti termici disponibili nei fluidi.
La scoperta di enormi effetti barocalorici in un cristallo di plastica di neopentilglicole (NPG) e altri composti organici correlati ha livellato il divario.
I materiali organici a causa della natura dei loro legami chimici, sono più facili da comprimere, il neopentilglicole (NPG) è ampiamente utilizzato nella sintesi di vernici, poliesteri, plastificanti e lubrificanti, non è solo ampiamente disponibile ma anche economico.
Le molecole di NPG, composte di carbonio, idrogeno e ossigeno, sono quasi sferiche, interagiscono debolmente l’una con l’altra, questi legami sciolti nella sua struttura microscopica permettono alle molecole di ruotare liberamente.
La parola “plastica” in “cristalli di plastica” non si riferisce alla sua composizione chimica ma piuttosto alla sua malleabilità. I cristalli di plastica si trovano al confine tra solidi e liquidi.
La compressione di NPG produce modifiche termiche senza precedenti a causa della riconfigurazione molecolare. Il cambiamento di temperatura raggiunto è paragonabile a quelli sfruttati commercialmente in HFC e HC.
La scoperta di enormi effetti barocalorici in un cristallo di plastica dovrebbe portare i materiali barocalorici all’avanguardia nella ricerca e nello sviluppo per ottenere un raffreddamento sicuro e rispettoso dell’ambiente senza compromettere le prestazioni.
Xavier Moya per lanciare questa tecnologia sul mercato sta ora lavorando con Cambridge Enterprise, il braccio di commercializzazione dell’Università di Cambridge.