Arrefecimento respeitador do clima
Investigadores e parceiros do KIT analisam tecnologias de refrigeração calórica – a revista «Nature Review» destaca os progressos, as questões em aberto e os caminhos a seguir para sistemas de refrigeração sustentáveis
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À medida que as temperaturas aumentam, a necessidade de refrigeração cresce em todo o mundo. Os sistemas de refrigeração convencionais consomem grandes quantidades de eletricidade e utilizam refrigerantes com elevado potencial de aquecimento global. O arrefecimento calórico poderá oferecer uma alternativa sustentável, utilizando materiais de estado sólido em vez de refrigerantes convencionais. Investigadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), em colaboração com parceiros internacionais, analisaram o estado de desenvolvimento destes sistemas. A sua revisão, publicada na revista *Nature*, mostra os progressos alcançados até ao momento e os desafios que ainda se colocam à implementação prática.
De acordo com o Serviço Meteorológico Alemão, junho de 2026 terminou com uma onda de calor histórica. À medida que estes fenómenos extremos se tornam mais frequentes em todo o mundo, prevê-se que a procura de energia para a refrigeração de espaços mais do que duplique até 2050. O rápido desenvolvimento da inteligência artificial também está a aumentar a procura de refrigeração, uma vez que os centros de dados mais potentes geram mais calor residual e têm de proteger os seus servidores de forma fiável contra o sobreaquecimento. A refrigeração está a tornar-se cada vez mais importante, não só em edifícios e centros de dados, mas também na eletrónica, na medicina e na logística. Até agora, esta procura tem sido satisfeita principalmente por sistemas de compressão de vapor. Embora seja uma tecnologia madura, esta consome grandes quantidades de eletricidade e pode causar ruído devido aos seus compressores.
A investigação da Dra. Jingyuan Xu demonstra que existem outras formas de refrigeração. A investigadora em início de carreira, vencedora de vários prémios, lidera o grupo de investigação «Tecnologias de Aquecimento e Refrigeração com Emissões Zero e Respeitadoras do Ambiente» no Instituto de Tecnologia de Microestruturas (IMT) do KIT. A sua experiência também está presente na presente revisão, que ela liderou na qualidade de autora responsável. «O arrefecimento calórico oferece duas vantagens fundamentais: não requer refrigerantes com elevado potencial de aquecimento global e pode reduzir o consumo de energia», explica Xu.
Progressos nos dispositivos
As tecnologias de refrigeração calórica utilizam materiais que aquecem sob estímulos externos e arrefecem novamente quando o estímulo é removido. Para este fim, podem ser utilizados campos magnéticos e elétricos, bem como pressão ou tensão de tração. Num dispositivo, esta alteração pode ser aproveitada para absorver calor num local e libertá-lo noutro, tal como acontece num frigorífico.
Os protótipos atuais mostram até que ponto esta área se desenvolveu. Alguns atingem agora potências de arrefecimento que vão além das meras demonstrações laboratoriais: os sistemas baseados em campos magnéticos ultrapassam os três quilowatts, atingindo uma gama de desempenho relevante para aplicações de arrefecimento de maior dimensão. Os protótipos acionados mecanicamente ultrapassaram a marca de um quilowatt. Dispositivos mais pequenos que utilizam campos elétricos poderão ser adequados para eletrónica ou dispositivos vestíveis.
Apesar dos grandes progressos, subsiste uma lacuna entre o material e o desempenho de refrigeração do dispositivo acabado: as perdas de calor, a fadiga do material e a recuperação incompleta do trabalho durante o ciclo de refrigeração reduzem o desempenho global. «O material pode apresentar grandes variações de temperatura em laboratório», afirma o primeiro autor, o Dr. Nun Wang, do IMT. «O que importa, no entanto, é a eficiência com que este efeito pode ser utilizado para o arrefecimento num dispositivo.»
Roteiro para a implementação prática
No seu estudo, os investigadores mostram o que os sistemas calóricos ainda necessitam para proporcionar um arrefecimento fiável na utilização quotidiana. A durabilidade é particularmente importante. Os dispositivos têm de se manter estáveis ao longo de muitos milhões de ciclos para que possam arrefecer de forma fiável durante anos. É também crucial que consigam absorver e libertar calor rapidamente e que necessitem da menor quantidade de energia possível para o ciclo de arrefecimento.
A curto prazo, os sistemas calóricos não irão substituir os sistemas de refrigeração estabelecidos de forma generalizada. «Inicialmente, serão de interesse nos casos em que o arrefecimento convencional atinge limites práticos», explica Xu. «Isto pode acontecer quando os dispositivos precisam de funcionar de forma muito silenciosa ou quando é necessário evitar refrigerantes com elevado potencial de aquecimento global.» Testes padronizados e demonstradores orientados para aplicações práticas irão revelar quais os sistemas adequados para estas utilizações.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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