Novo sistema do MIT pode resfriar prédios em até 10℃ sem o uso de eletricidade

Por Sam Jarman – freethink – 13 de outubro de 2022 – O sistema funcionou três vezes melhor do que o sistema de resfriamento passivo de última geração usado atualmente.

Resfriamento sem energia

Uma maneira de quebrar esse ciclo pode ser o resfriamento passivo, aquele em que absorve o calor do ambiente e, em seguida, explora os efeitos físicos, incluindo isolamento, evaporação e radiação para transferir esse calor para longe do ambiente em que está sendo resfriado e tudo isso sem o uso da energia elétrica.

Ainda há um longo caminho a percorrer antes que os sistemas de resfriamento passivos possam ser lançados em escalas comerciais.

Os projetos existentes não apenas têm um desempenho de limitado, mas também tendem a usar grandes quantidades de água e depende das condições ambientais, como calor e umidade.

Três camadas de resfriamento

uma equipe de pesquisadores do MIT de Massachusetts acaba de dar passos importantes para superar esses desafios.

Dentro de um painel plano de três camadas, Zhengmao Lu e colegas do MIT combinaram várias técnicas de resfriamento passivo – cada uma neutralizando as deficiências das outras.

A camada superior do painel apresenta um aerogel altamente isolante: um material ultraleve, semelhante a uma esponja, com redes esparsas de polímeros reticulados, onde a grande maioria do volume é ocupada pelo espaço vazio.

Essa estrutura torna os aerogéis altamente isolantes ao calor, permitindo que gases e outros tipos de radiação passem facilmente.

Debaixo do aerogel, a equipe de Lu incorporou um hidrogel: um material com uma rede semelhante de polímeros insolúveis, desta vez imersos em água.

Essa camada é isolada pelo aerogel de cima, mas à medida que a energia térmica que passa pela camada superior é absorvida, a água que ela contém é parcialmente evaporada em vapor – que sobe através do aerogel.

Além disso, o hidrogel converte parte do calor que absorve em radiação infravermelha.

Como tanto o aerogel quanto a atmosfera  são transparentes a essa radiação, essa energia é então liberada de volta ao espaço sideral, sem aquecer o ar externo.

Finalmente, os pesquisadores colocaram um material refletivo, semelhante a um espelho, sob o hidrogel.

Essa camada reflete de volta qualquer calor que consiga passar pelas duas camadas superiores – garantindo que o máximo de calor possível seja absorvido pelo hidrogel.

Melhorando projetos anteriores

Uma vantagem importante deste projeto é que ele combina os benefícios exclusivos de isolamento, evaporação e radiação.

À medida que o forte isolamento do aerogel resfria o hidrogel abaixo, essa segunda camada pode converter calor em vapor de água e radiação infravermelha de forma mais eficiente, mesmo em temperaturas e umidade mais altas.

Além disso, o painel consome muito menos água do que os projetos existentes atualmente, portanto, o suprimento de água do hidrogel precisa ser reabastecido com muito menos frequência.

Para testar o desempenho de seu dispositivo, a equipe de Lu o colocou em um pequeno pedaço do telhado do campus do MIT em Cambridge, ao lado de um sistema de resfriamento puramente radiativo de última geração.

Como eles esperavam, seu projeto obteve uma eficácia de aproximadamente 3 vezes em comparação com o sistema de última geração anteriormente instalado no local.

Durante os meses de verão, resfriava o espaço sob o painel até 9,3°C abaixo da temperatura ambiente, mesmo sob luz solar direta.

Saindo da prancheta

Os pesquisadores reconhecem que sua abordagem ainda enfrenta um grande desafio antes de se tornar um produto comercial:

Como os aerogéis ainda são uma classe de material relativamente nova, as técnicas necessárias para produzi-los são muitas vezes caras e demoradas.

Em seus futuros projetos de pesquisa, Lu e seus colegas terão como objetivo melhorar essas técnicas – possivelmente por meio de métodos como liofilização ou o uso de materiais poliméricos inteiramente novos para produzir o aerogel.

Se forem bem-sucedidos, os pesquisadores esperam que sua abordagem possa levar a uma transformação na tecnologia de resfriamento passivo: não apenas garantindo o conforto humano à medida que as temperaturas globais aumentam, mas também levando a melhores sistemas de preservação e distribuição de alimentos e medicamentos.

A equipe de Lu estima que seu sistema de resfriamento passivo poderia estender a vida útil dos alimentos em 40% em climas úmidos e até 200% em regiões mais áridas.

Esses benefícios podem ser tornar muito importantes para cerca de 10% da população da planeta que ainda não tem acesso regular à energia elétrica.

Para o resto do mundo, poderia apresentar uma nova e promissora forma de combater as emissões globais de CO₂ e, no futuro, poderia finalmente quebrar o ciclo de consumo em espiral com ar condicionado convencional.