I ricercatori dell'Università del Texas a Dallas e i loro collaboratori stanno sviluppando un essiccante polimerico ad asciugatura rapida che potrebbe deumidificare gli edifici utilizzando almeno il 30% in meno di energia rispetto ai sistemi di condizionamento d'aria convenzionali.
Il materiale termoreattivo dei ricercatori assorbe l'umidità dall'aria e si asciuga rapidamente se esposto a basse temperature, ha affermato la dott.ssa Shuang (Cynthia) Cui, ricercatrice principale e assistente professore di ingegneria meccanica presso la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science.
Cui prevede che all'interno del sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria di un edificio, l'essiccante rivestirebbe un cilindro rotante e assorbirebbe l'umidità dall'aria durante parte della rotazione. Quindi, mentre la struttura ruota, il materiale riempito d’acqua passerebbe attraverso una fase di rigenerazione che lo espone a un calore basso per rimuovere l’umidità assorbita. Il ciclo si ripeterebbe continuamente.
"Il nostro obiettivo è sviluppare l'essiccante per aiutare a deumidificare e raffreddare gli edifici in modo più efficiente rispetto ai sistemi di condizionamento d'aria convenzionali e ridurre significativamente le emissioni di carbonio", ha affermato Cui. "È imperativo migliorare l'efficienza energetica della deumidificazione. Una deumidificazione efficiente dell'aria rappresenta un'eccellente opportunità per ridurre il consumo di energia e le emissioni di gas serra per facilitare il movimento di sostenibilità e decarbonizzazione per contrastare il cambiamento climatico."
I condizionatori e i ventilatori elettrici rappresentano il 20% dell’elettricità totale utilizzata negli edifici in tutto il mondo e, secondo l’Agenzia internazionale per l’energia, la domanda è destinata ad aumentare. La deumidificazione dell'aria calda può consumare metà o più dell'energia di un condizionatore d'aria.
L'essiccante termo-reattivo può rendere l'aria condizionata più efficiente dal punto di vista energetico separando i processi di deumidificazione e rimozione del calore e migliorando le fasi che consumano più energia. Ad esempio, a differenza dei tradizionali sistemi di climatizzazione, un sistema che utilizza l’essiccante non avrebbe bisogno di raffreddare le batterie a basse temperature per condensare l’umidità dell’aria come parte del processo di deumidificazione. Inoltre, a differenza di un condizionatore d'aria tradizionale, probabilmente non è necessario riscaldare l'essiccante a temperature elevate per far evaporare l'umidità raccolta.
Cui e i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory, dove Cui aveva precedentemente lavorato, hanno pubblicato uno studio che descrive in dettaglio la struttura polimerica ottimale nei Materiali energetici avanzati . I ricercatori continuano a ottimizzare la struttura per aiutarla ad assorbire più umidità e allo stesso tempo ad asciugarsi rapidamente con un basso apporto energetico.
Stefan ha detto che lei e i ricercatori del suo laboratorio stanno sviluppando una gamma di polimeri termo-reattivi per determinare quali formule funzionano meglio. Ha affermato di essere colpita dal lavoro di Cui nell'applicare il polimero termoreattivo tipicamente utilizzato nelle applicazioni di somministrazione di farmaci per creare deumidificazione.
"La creatività del Dr. Cui nel portare questi polimeri termo-reattivi in questa nuova applicazione è sorprendente", ha affermato Stefan.
Stefan ha inoltre affermato che la collaborazione di Cui con un partner industriale è fondamentale per garantire che la ricerca abbia un impatto reale.
"La ricerca del dottor Cui è fortemente orientata all'applicazione", ha detto Stefan. "Vuole fare la differenza e, grazie alla sua partnership industriale, porterà il polimero termoreattivo al livello successivo."
Ulteriori informazioni: Paul W. Meyer et al, Architetture polimeriche ingegnerizzate per essiccanti termo-reattivi nelle applicazioni di deumidificazione, Materiali energetici avanzati (2023). DOI:10.1002/aenm.202300990
Informazioni sul giornale: Materiali energetici avanzati
Fornito dall'Università del Texas a Dallas
