La ciencia busca cómo refrigerar el planeta sin contaminarlo más

Neveras y aires acondicionados generan calentamiento porque consumen energías fósiles y emplean gases de efecto invernadero. A su vez, el calentamiento exige más refrigeración para salvaguardar la salud de personas y productos.

Salir de este círculo vicioso no es fácil. La revista 'Science' dedica hoy una serie de artículos a las propuestas de la ciencia para enfriar sin contaminar. Hay vías prometedoras, pero no soluciones mágicas. En el corto plazo, es inevitable cambiar drásticamente el uso de la refrigeración.

Lo que está en juego es la propia supervivencia humana. En 2017 en el Golfo Pérsico ya se superó puntualmente el umbral de los 35 grados a la sombra (técnicamente, "temperatura de bulbo húmedo"). Esos grados son incompatibles con la vida humana, ya que impide al organismo expulsar el calor hacia fuera. Las estadísticas del cambio climático prevén que, a partir de mediados de este siglo, ese umbral se supere cada vez con más frecuencia.

La refrigeración parece ser cuestión de vida o muerte. Pero consume energía fósil. Además, los gases que emplea, los HFC (hidrofluorocarburos), son entre 1.000 y 9.000 veces más potentes que el famoso CO2 como causantes del calentamiento. Un buen reciclaje puede transformarlos en sustancias innocuas, pero no es la norma en todo el mundo.

De HFC a HFO

El protocolo de Kigali de 2016 obliga a la eliminación de los HFC en el año 2028. Sin embargo, no hay un reemplazo claro. Las HFO (hidrofluoroolefinas) son las mejores candidatas, según subrayan los estudios de 'Science'. Otros aspirantes son el amoníaco, el dióxido de carbono, el propano y el isobutano. Pero ninguno de ellos es óptimo. El reemplazo ideal debería ser eficiente y barato, ni tóxico ni inflamable. Tampoco debe contarminar el aire o el agua. De momento, ninguno cumple todas estas características.

Mientras la industria mejora los gases, la ciencia explora los sólidos. En la refrigeración estándar, se comprime y se expande una sustancia, transformándola de gas a líquido y viceversa. A raíz de una de estas transiciones, el material absorbe energía del entorno y lo enfría. Con algunos materiales sólidos pasa lo mismo, con la diferencia que permanecen sólidos en todo el proceso, cambiando su estructura microscópica.

"El primero en notarlo fue el científico ciego John Gough, a principios del siglo XIX", explica Xavier Moya, investigador de la universidad de Cambridge y coautor de uno de los artículos de 'Science'. "Le trajeron un trozo de caucho y al llevárselo a los labios notó que se calentaba si lo estiraba", relata.

Materiales mecanocalóricos

Desde entonces, se han hallado o fabricado muchos materiales mecanocalóricos. El nitinol, por ejemplo, es una aleación de níquel y titanio que se enfría hasta 20 grados si se le aplica una fuerza. En 2019, investigadores de la universitat de Barcelona le añadieron manganeso, alcanzando hasta 30 grados.

Moya trabaja con cristales plásticos, una clase de materiales que bajan de hasta 40 grados cuando se les aplican grandes presiones. Hay también materiales que refrigeran cuando se les aplica un campo magnético (como el gadolinio, una tierra rara que enfría bajo el efecto de un potente imán) o una corriente eléctrica (como algunas cerámicas).Existen prototipos de aires acondicionados o neveras basados en materiales calóricos, pero "cualquier tecnología que no sea software tiene tiempos de desarollo de una década", puntualiza Moya.

Hay muchas dificultades. Algunos materiales son raros o caros. Otros necesitan imanes potentes. Otros se rompen por el esfuerzo o la corriente. Otros van perdiendo su poder refrigerante. "Existe una larga lista de otros materiales que se están investigando, pero los calóricos son los que quedan mejor situados", coinciden Lluís Mañosa y Antoni Planes, investigadores de la UB e inventores con otros científicos de la aleación de níquel, titanio y manganeso que tan buenos resultados está dando.

Película reflectante

Quizás la propuesta más sorprendente sea una especie de película reflectante desarrollada por investigadores de la universidad de Colorado en Boulder. Se trata de un superespejo que rebota el calor del sol hacia las partes frías de la atmósfera, produciendo caídas de hasta 8 grados. Sus inventores creen que se podría forrar con este material el techo de edificios y centrales eléctricas para reducir la exigencia de refrigeración en su interior.

El efecto se basa en tejer el material con estructuras microscópicas de talla comparable con la longitud de onda de la luz, que permiten dirigirla hacia arriba, con unas frecuencias que cruzan fácilmente la atmósfera. En la naturaleza, las hormigas plateadas del Sáhara tienen una piel estructurada de forma parecida.

"Llevamos más de un siglo usando la misma tecnología para enfriar. Los gases están mejorando muchísimo, pero necesitamos un salto como el que ocurrió entre los tubos de vacíos y los semiconductores, que dio paso a la revolución informática", concluye Moya.

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