Notas de prensa

Investigadores da UDC utilizan materiais que respiran CO2 para arrefriar as neveiras e quentar os fogares

Trátase da súa capacidade respiro-calórica, que permite a estes materiais regular a temperatura aplicando unha presión sobre a súa estrutura. O seguinte paso, comentan no grupo de UDCSolidos, é trasladar este coñecemento básico á industria.

A eficiencia enerxética acadou unha grande relevancia nos últimos anos como unha das liñas de actuación para mitigar o noso impacto no planeta. Para a Unión Europa, esta eficiencia debe buscarse en todos os ámbitos, tanto no uso individual que facemos da enerxía nos nosos fogares como no eido público. Actualmente, os sistemas que se empregan para arrefriar ou quentar os nosos fogares e outros grandes espazos pechados utilizan hidrofluorocarbonos, denominados comunmente como gases fluorados. Sábese que moitos destes gases, que se implementaron na industria nos anos 80 para evitar a deterioración da capa de ozono, teñen un potencial de quecemento global da orde de mil veces superior ao potencial do CO₂, o cal quere dicir que unha tonelada destes gases equivale a 1.000 toneladas de dióxido de carbono.

Debido a este potencial de quecemento global, é un imperativo para a Unión Europea substituír estes gases fluorados por outros compostos. Por iso, desde 2014 existe unha normativa a partir da cal se pretende eliminar o seu uso ata nun 80 % para ao ano 2050. Ademais, a Directiva Europea de Eficiencia Enerxética de 2023 busca impulsar a substitución das caldeiras de combustión por bombas de calor, que tamén utilizan gases refrixerantes. Con este obxectivo en mente, os investigadores do grupo UDCSolidos levan anos buscando novos materiais que resulten menos contaminantes, viables desde un punto de vista económico e capaces de satisfacer as nosas necesidades.

Juan Manuel Bermúdez García, investigador Ramón y Cajal do Grupo con apoio do programa UDC-Inditex InTalent, explica: “Atopámonos nun contexto, acelerado ademais pola guerra en Ucraína, no cal queremos deixar de depender do gas natural. Debemos deixar de facelo a partir do ano 2026, e empezar a promover o uso das bombas de calor. O problema? Que hoxe en día só un 2 % de todas as casas e todos os edificios que se atopan dentro de países pertencentes á Unión Europea utilizan estes sistemas”. Aínda por riba, esta transición resulta máis complicada se se ten en conta que estas bombas de calor utilizan os xa mencionados gases fluorados.

Recentemente, estes investigadores publicaron un estudo no que parecen dar cunha resposta, e neste caso a solución débese a unha característica sorprendente: a propiedade respiro-calórica dun composto híbrido (metálico e orgánico), o MOF-508b. Segundo Bermúdez García, estes materiais funcionarían dun modo similar ao dos nosos pulmóns, inchándose cando reciben CO₂ e desinchándose ao expulsalo. No medio deste proceso produciríase un cambio na estrutura do material ademais de procesos de absorción de CO2, tendo como consecuencia un cambio térmico.

Este mecanismo fundamental de “respiración” así como o composto MOF-508b xa se coñecían. Con todo, as propiedades respiro-calóricas de cambio de temperatura describíronse por primeira vez neste laboratorio do CICA.

Precisamente neste mesmo laboratorio descubríronse hai sete anos as Perovskiñas, termino galego acuñado para definir unha familia de materiais sólidos que presentaban propiedades barocalóricas, é dicir, efectos de refrixeración mediante cambios estruturais por presión, pero sen absorción de gases: “Ata entón, os materiais barocalóricos que se investigaban só eran capaces de alterar a temperatura se eran sometidos a presións da orde de 1.000 bar. Para que nos fagamos unha idea, na natureza só atopamos esa presión no punto máis profundo do planeta, a fosa das marianas. Imaxina a presión que supón ter unha columna de 11 quilómetros de auga sobre a túa cabeza… non era viable para implementalo nun sistema de refrixeración como unha neveira, onde o material debe ser capaz de funcionar cunha presión duns 30 bar”, resume o doutor Bermúdez García. Con todo, o equipo de UDCSolidos logrou sintetizar a perovskiña e producir con ela cambios na temperatura aplicando tan só 70 bar de presión. Os resultados eran moi prometedores, pero aínda existía un obstáculo: “Os sistemas baseados nestes materiais non eran capaces de arrefriar o suficiente, tan só un par de graos”, lembra o investigador.

Agora, o seu achado sobre as propiedades respiro-calóricas do MOF-508b parece sortear esta dificultade técnica, xa que este material require unha presión moito menor, de tan só 16 bar, e é capaz de arrefriar ata -10ºC. Ademais, este material tamén pode quentarse ata alcanzar os 56ºC, polo que serviría tanto para sistemas de refrixeración como de calefacción.

Como sempre, en ciencia os grandes descubrimentos fanse en equipo. Neste caso, o grupo UDCSolidos, liderado por María Antonia Señarís-Rodríguez, contou coa estreita colaboración doutros investigadores da propia Universidade da Coruña, como é o caso do grupo de investigación de Propiedades Térmicas e Reolóxicas de Ramón Artiaga e Jorge López Beceiro, co grupo de Enxeñaría Enerxética de Álvaro Baaliña, e coa investigadora Sonia Zaragoza, enxeñeira industrial con ampla experiencia en empresas do sector da refrixeración.

Segundo Bermúdez García, “agora o noso seguinte paso é implementar todo este coñecemento e levalo á industria. Para iso necesitamos, entre outras cousas, ampliar a produción dos nosos materiais a mediana escala, identificar o mercado máis axeitado para os nosos refrixerantes, e construír un prototipo que poida operar en condicións reais”.

O grupo recibiu unha axuda da Axencia Galega de Innovación (GAIN) dentro do programa “Ignicia, prueba de concepto”. Ignicia promove o desenvolvemento de aplicacións comerciais a partir de investigacións que leven a cabo en centros de Galicia: “Nesta ocasión concedéronnos 433.000 euros dentro dun proxecto de dous anos, e grazas a esta convocatoria poderemos madurar o desenvolvemento tecnolóxico, poñer en marcha un plan de negocio, e mostrar a nosa tecnoloxía en feiras especializadas do sector ou encontros con empresas. No futuro, a nosa idea é poder chegar a acordos de licenza con empresas multinacionais ou mesmo establecer nós mesmos unha empresa baseada nesta tecnoloxía”, engade o investigador.