Nel mondo sono in funzione circa 2 miliardi di condizionatori. Un numero impressionante che è anche destinato a crescere a causa del riscaldamento climatico. Tra perdite e consumo energetico, anche le emissioni associate aumentano ogni anno, secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (Aie). Un quadro che ha spinto la ricerca verso soluzioni più sostenibili.
Un’innovazione promettente in questo campo è rappresentata dai materiali barocalorici, solidi che, sottoposti a variazioni di pressione, possono assorbire o rilasciare calore, offrendo un’alternativa ecologica ai gas refrigeranti convenzionali. È una pasta morbida come la cera, bianca e granulosa, con proprietà promettenti: la sua temperatura varia di oltre 50 gradi sotto pressione, aprendo la strada a una generazione rivoluzionaria di condizionatori senza gas serra. A differenza dei gas utilizzati negli attuali apparecchi, questi “refrigeranti solidi” non fuoriescono. Sono anche potenzialmente più efficienti dal punto di vista energetico”, riassume Xavier Moya, professore di fisica dei materiali all’Università britannica di Cambridge.
Cos’è l’effetto barocalorico?
L’effetto barocalorico si verifica quando un materiale solido subisce un cambiamento di temperatura in risposta a una variazione di pressione. Questo fenomeno è stato osservato in cristalli plastici come il neopentilglicole (NPG), un composto organico che, sotto pressione, mostra un notevole cambiamento termico, simile a quello dei refrigeranti tradizionali.
Barocal: dalla ricerca alla realtà
Il professor Xavier Moya dell’Università di Cambridge ha dedicato oltre 15 anni allo studio di questi materiali. Nel 2019, ha fondato la startup Barocal, con l’obiettivo di sviluppare e commercializzare tecnologie di raffreddamento e riscaldamento basate su materiali barocalorici. Questa iniziativa ha ricevuto finanziamenti significativi, tra cui uno di 1,3 milioni £ per esplorare applicazioni nel settore del riscaldamento domestico e commerciale.
A differenza dei gas refrigeranti tradizionali, spesso dannosi per l’ambiente e soggetti a perdite, i materiali barocalorici sono solidi, non tossici e facilmente reperibili. Offrono inoltre un’efficienza energetica superiore, con un potenziale di riduzione delle emissioni fino al 75% rispetto ai sistemi convenzionali. “La domanda di climatizzazione aumenterà notevolmente a livello mondiale entro il 2050”, spiega all’Afp Cliff Elwell, professore di fisica delle costruzioni all’Università Ucl di Londra, “ma qualunque sia la nuova tecnologia che verrà lanciata, dovrà sempre soddisfare i requisiti di base, in particolare per quanto riguarda le dimensioni dell’apparecchio o il rumore che produce, per poter sperare di farsi strada nelle case e nelle automobili”, avverte.
Sfide e prospettive future
Il primo prototipo di climatizzatore ha le dimensioni di una grande valigia e ronza anche piuttosto rumorosamente quando un circuito idraulico aumenta o diminuisce la pressione nei quattro cilindri riempiti di cristalli. Ma funziona. Un piccolo frigorifero è collegato al sistema e le lattine di soda al suo interno sono perfettamente fresche. Questo primo prototipo “non è ancora stato realmente ottimizzato, né in termini di peso, né di volume, né tantomeno di rumorosità”, ammette l’ingegnere dei materiali di Barocal Mohsen Elabbadi. Nonostante i progressi, l’adozione su larga scala dei sistemi barocalorici richiede ulteriori sviluppi tecnologici. Le sfide principali includono la miniaturizzazione dei dispositivi, la riduzione del rumore e l’ottimizzazione delle prestazioni.
È per questo che i nuovi sistemi che l’azienda sta perfezionando saranno simili per dimensioni e silenziosi come quelli a gas. E, sebbene l’azienda si concentri attualmente sul raffreddamento, la tecnologia potrà essere utilizzata anche per produrre calore. Diversi team stanno studiando questi materiali in tutto il mondo, ma quello di Cambridge è all’avanguardia in questo campo.
