El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.
Estoy sentado en mi estudio de grabación disfrutando de una temperatura agradable, mientras en el exterior hace un frío intenso. Este confort es posible gracias a un aparato que realiza un milagro tecnológico: extrae calor del exterior y lo inyecta en mi estancia. Un proceso similar ocurre en el frigorífico de mi cocina, donde su motor extrae el calor del interior y lo expulsa fuera, permitiendo que los alimentos se conserven a bajas temperaturas. ¡Es casi magia! Pero, en realidad, es tecnología pura. Sin embargo, este proceso desafía las leyes naturales, ya que el calor, de manera espontánea, siempre fluye de zonas más cálidas a zonas más frías. Para revertir este flujo natural, se utiliza energía eléctrica y un gas especial que permite intercambiar calor.
El sistema funciona así: el motor comprime este gas especial hasta licuarlo, obligándolo a desprender calor. Luego, reduce la presión del líquido, lo que provoca su evaporación, y en ese proceso, el gas absorbe calor del ambiente. Aunque eficiente, este tipo de tecnología tiene inconvenientes. Los gases utilizados, como los hidrofluorocarbonos (HFC), son altamente perjudiciales para el medio ambiente, ya que su liberación contribuye al calentamiento global.
Una solución prometedora son los cristales plásticos iónicos, estructuras sólidas con propiedades térmicas únicas, una tecnología en la que trabaja Josep-Lluís Tamarit, nuestro invitado en Hablando con Científicos, miembro del “Grup de Caracterització de Materials”:https://futur.upc.edu/GCM del Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería Multiescala de la Universidad Politécnica de Cataluña.
Josep Lluis Tamarit explica durante la entrevista que los sistemas convencionales de refrigeración y aire acondicionado consumen mucha energía y contribuyen significativamente al calentamiento global debido a las fugas de HFCs. Esto ha impulsado la investigación en sistemas de enfriamiento de estado sólido, que utilizan efectos físicos como el efecto calorífico para generar cambios de temperatura reversibles cuando se aplica un estímulo externo, como presión, un campo eléctrico o un campo magnético. Sin embargo, estos sistemas han estado limitados por la falta de materiales adecuados.
En un artículo en perspectiva publicado Science por J L Tamarit y Pol Lloveras, los investigadores explican un avance significativo en la búsqueda de cristales plásticos iónicos con un efecto barocalórico colosal, es decir, que generan grandes cambios de temperatura inducidos por la presión. Estos materiales funcionan mediante transiciones orden-desorden: cuando se aplica presión, los cristales cambian de una fase desordenada a una ordenada, liberando calor. Al liberar la presión, se desordenan de nuevo y absorben calor del ambiente, produciendo un efecto de enfriamiento.
Los cristales plásticos iónicos ofrecen varias ventajas: No requieren gases nocivos y consumen menos energía, funcionan cerca de la temperatura ambiente, lo que los hace ideales para aplicaciones residenciales e industriales, reducen el impacto ambiental al minimizar la necesidad de refrigerantes convencionales y permiten una refrigeración más eficiente que otros materiales de estado sólido.
Estos materiales podrían sustituir los sistemas tradicionales de calefacción y refrigeración, ofreciendo soluciones más sostenibles y seguras. Además, tienen potencial en otras áreas como baterías de estado sólido o dispositivos de almacenamiento energético.
Los cristales plásticos iónicos representan una revolución en los sistemas de refrigeración. Gracias a investigaciones como las de Josep-Lluís Tamarit su equipo, estamos más cerca de soluciones tecnológicas que combinen eficiencia, sostenibilidad y menor impacto ambiental. Aunque todavía queda mucho por explorar, estos materiales abren un camino prometedor hacia un futuro más limpio y tecnológico.
Os invitamos a escuchar a Josep-Lluís Tamarit miembro del Grup de Caracterització de Materials del Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería Multiescala de la Universidad Politécnica de Cataluña.
Referencias:
Josep-Lluís Tamarit and Pol Lloveras Compressed ionic plastic crystals are cool Science. Volumen 387 | Número 6729
3 de enero de 2025
Piper et al. Organic ionic plastic crystals having colossal barocaloric effects for sustainable refrigeration Science. DOI: 10.1126/ciencia.adq83
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