Ricercatori del Regno Unito e della Spagna hanno identificato un solido ecologico che potrebbe sostituire i gas inefficienti e inquinanti utilizzati nella maggior parte dei frigoriferi e dei condizionatori d'aria.

Quando messo sotto pressione, i cristalli di plastica di neopentilglicole producono enormi effetti di raffreddamento, abbastanza da essere competitivi con i refrigeranti convenzionali. Inoltre, il materiale è poco costoso, ampiamente disponibile e funziona a temperatura prossima a quella ambiente. I dettagli sono pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

I gas attualmente utilizzati nella stragrande maggioranza dei frigoriferi e dei condizionatori d'aria —idrofluorocarburi e idrocarburi (HFC e HC)—sono tossici e infiammabili. Quando si disperdono nell'aria, contribuiscono anche al riscaldamento globale.

"Anche i frigoriferi e i condizionatori d'aria basati su HFC e HC sono relativamente inefficienti, " ha detto il dottor Xavier Moya, dell'Università di Cambridge, che ha guidato la ricerca con il professor Josep Lluís Tamarit, dell'Universitat Politècnica de Catalunya. "Questo è importante perché la refrigerazione e il condizionamento attualmente divorano un quinto dell'energia prodotta nel mondo, e la domanda di raffreddamento sta solo aumentando".

Per risolvere questi problemi, gli scienziati dei materiali di tutto il mondo hanno cercato refrigeranti solidi alternativi. Moya, un ricercatore della Royal Society presso il Dipartimento di scienza dei materiali e metallurgia di Cambridge, è uno dei leader in questo campo.

Nella loro ricerca appena pubblicata, Moya e collaboratori dell'Universitat Politècnica de Catalunya e dell'Universitat de Barcelona descrivono gli enormi cambiamenti termici sotto pressione ottenuti con i cristalli di plastica.

Le tecnologie di raffreddamento convenzionali si basano sui cambiamenti termici che si verificano quando un fluido compresso si espande. La maggior parte dei dispositivi di raffreddamento funziona comprimendo ed espandendo fluidi come HFC e HC. Man mano che il fluido si espande, diminuisce di temperatura, raffreddando l'ambiente circostante.

Con solidi, il raffreddamento si ottiene modificando la struttura microscopica del materiale. Questo cambiamento può essere ottenuto applicando un campo magnetico, un campo elettrico o per forza meccanica. Per decenni, questi effetti calorici sono rimasti indietro rispetto agli sbalzi termici disponibili nei fluidi, ma la scoperta di effetti barocalorici colossali in un cristallo plastico di neopentilglicole (NPG) e altri composti organici correlati ha livellato il campo di gioco.

A causa della natura dei loro legami chimici, i materiali organici sono più facili da comprimere, e NPG è ampiamente utilizzato nella sintesi di vernici, poliesteri, plastificanti e lubrificanti. Non solo è ampiamente disponibile, ma è anche economico.

molecole di NPG, composto da carbonio, idrogeno e ossigeno, sono quasi sferici e interagiscono tra loro solo debolmente. Questi legami sciolti nella sua struttura microscopica consentono alle molecole di ruotare relativamente liberamente.

La parola "plastica" in "cristalli di plastica" si riferisce non alla sua composizione chimica ma piuttosto alla sua malleabilità. I cristalli di plastica si trovano al confine tra solidi e liquidi.

La compressione di NPG produce cambiamenti termici senza precedenti dovuti alla riconfigurazione molecolare. La variazione di temperatura ottenuta è paragonabile a quella sfruttata commercialmente negli HFC e negli HC.

La scoperta di effetti barocalorici colossali in un cristallo di plastica dovrebbe portare i materiali barocalorici in prima linea nella ricerca e nello sviluppo per ottenere un raffreddamento sicuro e rispettoso dell'ambiente senza compromettere le prestazioni.

Moya ora sta lavorando con Cambridge Enterprise, il braccio di commercializzazione dell'Università di Cambridge, per portare questa tecnologia sul mercato.