A refrigeração por compressão de vapor domina geladeiras e aparelhos de ar-condicionado desde o século XIX, mas o método consome muita eletricidade, opera perto do limite de eficiência termodinâmica e depende de fluidos potencialmente tóxicos. Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China apresentaram agora um sistema barocalórico de estado líquido que pode superar essas barreiras ao aproveitar a dissolução e a precipitação de sais sob pressão.
Do ciclo de vapor aos efeitos calóricos
No ciclo tradicional, um compressor força um fluido a condensar, liberando calor no ambiente externo. Em seguida, o fluido evapora no interior do equipamento, absorvendo calor e produzindo o resfriamento desejado. Apesar de confiável, o processo perde eficiência quando se tenta avançar além do patamar estabelecido pelo limite de Carnot. Além disso, os refrigerantes usados geram preocupações ambientais, tanto por suas propriedades tóxicas quanto pelo potencial de aquecimento global.
Para contornar essas limitações, cientistas investigam métodos calóricos, que controlam a entropia interna de um material por meio de campos magnéticos, elétricos, pressão ou deformação mecânica. Entre eles, o resfriamento barocalórico — induzido por pressão — desponta como opção promissora. Na maioria dos estudos, porém, os materiais são sólidos, o que dificulta a transferência de calor e restringe a capacidade de refrigeração.
Solução líquida desafia limitações anteriores
O grupo liderado por Kun Zhang substituiu os sólidos por uma solução aquosa de tiocianato de amônio (NH4SCN), inaugurando um conceito barocalórico líquido. O princípio básico recorre à dissolução endotérmica: quando o sal se dissolve, algumas ligações do solvente quebram-se e absorvem energia, provocando queda de temperatura. O passo seguinte foi descobrir como reverter o processo de forma controlada.
Aplicando pressão sobre a solução, os investigadores forçaram o sal a precipitar — reação exotérmica que libera calor. Ao aliviar a pressão, a substância volta a dissolver-se quase instantaneamente, retirando calor do meio com intensidade suficiente para reduzir a temperatura em cerca de 27 K (≈ 27 °C) em condições ambiente. Em temperaturas mais altas, a queda chega a 54 K, efeito que o time descreve como “barocalórico extremo”.
Desempenho e possíveis aplicações
A amplitude térmica obtida coloca a técnica entre as mais potentes já registradas para sistemas não baseados em compressão de vapor. Por funcionar melhor em faixas de temperatura elevadas, o mecanismo mostra potencial para a gestão térmica de centros de dados, onde servidores e equipamentos de inteligência artificial geram grande quantidade de calor. Outras aplicações incluem ar-condicionado automotivo, climatização de edifícios residenciais e refrigeração industrial.
Além do ganho energético, o método dispensa gases de efeito estufa empregados em compressores convencionais. Como o processo depende apenas de água e sal, eventuais vazamentos seriam menos nocivos ao ambiente, desde que solucionada a questão da corrosividade do NH4SCN.
Desafios técnicos em aberto
Para chegar ao mercado, o sistema precisa superar dois obstáculos principais. Primeiro, o tiocianato de amônio e sais semelhantes podem corroer metais comuns em tubulações e trocadores de calor, exigindo ligas ou revestimentos especiais. Segundo, as pressões atualmente necessárias — superiores às observadas em circuitos de ar-condicionado tradicionais — levantam dúvidas sobre durabilidade e custo de componentes, como bombas e vedações.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Os autores planeiam investigar alternativas que mantenham o efeito barocalórico com materiais menos agressivos ou que operem a pressões mais baixas. Também esperam que outros laboratórios testem compostos diferentes, ampliem a compreensão termodinâmica do fenômeno e desenvolvam protótipos escaláveis.
Perspetivas para o setor de refrigeração
A busca por soluções de baixo impacto ambiental ganha urgência à medida que a demanda global por refrigeração cresce. Tanto residências quanto instalações de computação exigem sistemas mais eficientes para conter custos elétricos e reduzir emissões de carbono. Caso se confirmem os ganhos esperados, a abordagem barocalórica líquida poderá complementar ou, em algumas situações, substituir o ciclo de compressão de vapor.
O conceito proposto por Zhang oferece ainda flexibilidade de projeto. Como o líquido pode circular por tubos estreitos e adaptar-se a formatos variados, designers de hardware e arquitetos de sistemas térmicos teriam maior liberdade para integrar a tecnologia a dispositivos compactos ou a estruturas pré-existentes.
Próximos passos da pesquisa
Os investigadores chineses pretendem otimizar a composição da solução, estudar aditivos que reduzam corrosão e explorar recipientes resistentes que mantenham desempenho ao longo de milhares de ciclos de pressão. Paralelamente, testes de bancada deverão dar lugar a protótipos em escala piloto, capazes de demonstrar eficiência energética real em ambientes operacionais, como racks de servidores e veículos de teste.
Engenheiros envolvidos ressaltam que o caminho entre descoberta laboratorial e adoção comercial costuma incluir questões regulatórias, padronização e avaliação de ciclo de vida completo. Mesmo assim, o resultado inicial — queda de até 54 °C sem fluidos refrigerantes convencionais — indica que o resfriamento barocalórico líquido representa alternativa concreta para aplicações que exigem grande dissipação térmica.
Assim, embora dependa de avanços adicionais, a nova técnica reforça a tendência de diversificar os princípios físicos usados na refrigeração, abrindo espaço para sistemas mais limpos, modulares e eficientes.
