Gli scienziati hanno sviluppato una forma di climatizzazione ecologica che potrebbe ridurre in modo massiccio i danni ambientali causati dalle attuali unità di condizionamento dell'aria.
I condizionatori d'aria esistenti sono un enorme fattore di riscaldamento globale, perché i refrigeranti che utilizzano sono migliaia di volte più potenti dell'anidride carbonica e causano enormi danni in caso di perdite accidentali.
Secondo gli scienziati, il nuovo dispositivo funziona utilizzando refrigeranti solidi per raffreddare efficacemente uno spazio.
L'aria condizionata tradizionale funziona facendo passare un refrigerante da un gas a un liquido.
Quando il liquido diventa un gas, si espande e assorbe calore, raffreddando una stanza o l'interno di un frigorifero. Un compressore trasforma quindi il gas in liquido, rilasciando calore.
Con i condizionatori d'aria, questo calore viene rilasciato all'esterno dell'abitazione.
Il sistema è efficiente, ma la crescente preoccupazione per il cambiamento climatico sta spingendo gli scienziati a cercare alternative più ecologiche.
I refrigeranti solidi potrebbero essere la soluzione ideale a questo problema.
A differenza dei gas, i solidi non si disperdono nell'ambiente dalle unità di condizionamento dell'aria.
Una classe di refrigeranti solidi, chiamati materiali barocalorici, funziona in modo simile ai tradizionali sistemi di raffreddamento gas-liquido.
I refrigeranti utilizzano variazioni di pressione per effettuare cicli di calore, ma in questo caso la pressione determina un cambiamento da solido a solido. Ciò significa che il materiale rimane solido, ma la struttura molecolare interna cambia.
I materiali solidi contengono catene molecolari lunghe e flessibili, tipicamente flosce e disordinate.
Sotto pressione, le catene diventano più ordinate e rigide - un cambiamento che rilascia calore.
Il processo di passaggio da una struttura ordinata a una rilassata è come la fusione della cera, ma senza che questa diventi liquida.
Quando la pressione viene rilasciata, il materiale riassorbe il calore, completando il ciclo.
Tuttavia, questi sistemi hanno bisogno di grandi quantità di pressione per funzionare efficacemente.
Per produrre queste pressioni, i sistemi necessitano di attrezzature specializzate e costose, poco pratiche da usare.
I ricercatori americani avevano già trovato materiali barocalorici che possono agire come refrigeranti a pressioni molto più basse e possono funzionare in un sistema di raffreddamento che hanno costruito da zero.
Ora hanno costruito un dispositivo che raffredda questi spazi in modo pratico, composto da tre parti principali.
Una è un tubo metallico riempito con il refrigerante solido e un liquido inerte - acqua o olio.
Un altro pezzo del dispositivo è un pistone o cilindro idraulico che applica una pressione al liquido.
Infine, il liquido contribuisce a trasferire la pressione al refrigerante e a trasportare il calore attraverso il sistema.
I materiali barocalorici funzionano come refrigeranti funzionali, trasformando le variazioni di pressione in ambienti freschi e frigoriferi.
Il ricercatore principale, il dottor Jarad Mason dell'Università di Harvard, ha dichiarato: "Il nostro sistema non utilizza ancora pressioni così basse come quelle dei sistemi di refrigerazione commerciali, ma ci stiamo avvicinando".
Il ricercatore Adam Slavney, anch'egli dell'Università di Harvard, ha aggiunto: "Il solo fatto di installare un condizionatore d'aria o di gettarlo via è un enorme fattore di riscaldamento globale.
Speriamo di poter usare questa macchina come banco di prova per aiutarci a trovare materiali ancora migliori".
"Con un materiale ottimale, i refrigeranti a stato solido potrebbero diventare un valido sostituto dell'attuale aria condizionata e di altre tecnologie di raffreddamento".
I risultati sono stati presentati alla riunione autunnale dell'American Chemical Society a Chicago.