Cientistas inventam um sistema de resfriamento que não requer eletricidade

As apostas são altas, porque o aquecimento global não apenas nos obrigará a suportar temperaturas cada vez mais altas, mas também a economizar em nosso consumo de energia. Muitas casas estão agora equipadas com sistemas de ar condicionado e estes são particularmente intensivos em energia. No entanto, algumas comunidades ao redor do mundo vivem fora da rede e não podem se beneficiar dessas tecnologias. Pesquisadores na Arábia Saudita agora estão propondo uma alternativa interessante: um sistema de resfriamento passivo, que simplesmente depende da água salgada e do calor do sol.

O sistema foi projetado principalmente para partes particularmente quentes e ensolaradas do mundo, onde o acesso à eletricidade é difícil. O dispositivo tira proveito de um fenômeno natural de “mudança de fase” (ou seja, a passagem de um estado da matéria para outro), que aqui diz respeito aos cristais de sal (que passam do estado sólido para o estado sólido). Líquido, como íons em solução ) Acontece que durante essa dissolução, o ambiente externo esfria: a transformação é dita endotérmica (absorve calor).

Os cristais de sal absorvem energia à medida que se dissolvem na água, produzindo um efeito de resfriamento. Isso significa que se você adicionar sal à água quente, essa água esfria rapidamente à medida que o sal se dissolve. Pesquisadores da Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia (KAUST) que estão trabalhando neste projeto experimental testaram diferentes tipos de sal para determinar qual é o mais eficaz. A escolha recaiu sobre o nitrato de amônio.

Resfriamento de dissolução combinado com regeneração solar

Se o nitrato de amônio (NH 4 NO 3 ) foi considerado mais eficaz, é porque é altamente solúvel em água (1180 g / L em água a 0 ° C e 8710 g / L em água a 100 ° C); seu poder de resfriamento é até quatro vezes maior do que o segundo melhor sal, o cloreto de amônio. O nitrato de amônio também é comumente usado em misturas de resfriamento (bem como em fertilizantes) e é relativamente barato; além disso, seu armazenamento e preservação a longo prazo não são difíceis.

Durante seus experimentos, a equipe de pesquisadores, liderada pelo professor Peng Wang, testou o poder de resfriamento desse sal em um caso prático: a água com a adição de nitrato de amônio foi colocada em um recipiente de metal, que por sua vez foi colocado em uma caixa lacrada caixa de isopor (para isolamento térmico). À medida que o sal se dissolvia e a água resfriava, a temperatura do recipiente caiu rapidamente: em cerca de 20 minutos, caiu de 25 ° C para 3,6 ° C; além disso, sua temperatura permaneceu abaixo de 15 ° C por mais de 15 horas!

De acordo com os pesquisadores, a capacidade de resfriamento de seu sistema denominado NESCOD ( sem eletricidade e resfriamento sustentável sob demanda ) pode chegar a 191 Wm -2 . Eles ressaltam que essa abordagem poderia ser usada não apenas no desenvolvimento de sistemas de refrigeração para a estrutura, mas também para refrigerar alimentos.

Outro ponto importante: assim que todo o sal estiver dissolvido na água, o calor solar pode ser usado para evaporar a água do recipiente. Assim, é possível recuperar os cristais de sal que se reformaram e, em seguida, reutilizá-los no sistema de resfriamento. “ É importante observar que o projeto de resfriamento passivo separa física e temporariamente o resfriamento de dissolução e a regeneração de soluto, permitindo o armazenamento e uso de energia mesmo durante as estações ”, enfatiza a equipe.

Os pesquisadores ressaltam que é possível garantir que a água não evapore “com perda” – o que seria uma pena nas regiões áridas do globo! A maior parte desta água poderia, por exemplo, ser recuperada e reutilizada através da instalação de um alambique solar.

Uma demanda constantemente crescente por resfriamento

Nas últimas duas décadas, a demanda global por ar condicionado aumentou cerca de 3-4% ao ano; o mercado global de resfriamento e refrigeração é estimado em mais de US $ 110 bilhões por ano. Os condicionadores de ar hoje consomem cerca de 9% da produção anual total de eletricidade do mundo. Até 2050, esse índice de consumo deve chegar a 20%! A Arábia Saudita é particularmente afetada: durante os meses de verão, até 70% da eletricidade usada é para sistemas de refrigeração.

No entanto, os Estados Unidos continuam sendo os campeões do ar condicionado: seus aproximadamente 330 milhões de habitantes (ou cerca de 4% da população mundial) consomem mais energia para ar condicionado do que o resto do mundo! Quase 90% das acomodações possuem ar-condicionado. De acordo com o Departamento de Energia dos Estados Unidos , o uso de condicionadores de ar gera aproximadamente 117 milhões de toneladas métricas de dióxido de carbono no ar a cada ano.

O Guardian também relata que a proporção de casas com ar-condicionado nas cidades chinesas aumentou de 8% para 70% entre 1995 e 2004; As vendas de condicionadores de ar na China estão crescendo exponencialmente : em 2013, foram vendidas 64 milhões de unidades, mais de oito vezes mais do que nos Estados Unidos no mesmo ano.

É claro que a demanda por resfriamento, especialmente o resfriamento de habitats, aumentará rapidamente com o aumento da frequência, duração e intensidade das ondas de calor extremas resultantes das mudanças climáticas. No entanto, globalmente, mais de 700 milhões de pessoas vivem em áreas pobres que ainda não têm acesso à eletricidade e, portanto, não podem aproveitar as vantagens das tecnologias de resfriamento modernas. O desenvolvimento de tecnologia de resfriamento de baixo custo, que opere sem eletricidade, é, portanto, fortemente desejado para proteger essa parte da população.

Adaptado de Trust my Science