Pesquisadores de Hong Kong desenvolvem sistema de refrigeração que dispensa o uso de gases refrigerantes

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) desenvolveram um sistema de refrigeração sem gás refrigerante, utilizando um material metálico que absorve e libera calor por meio de movimentos mecânicos. O estudo, publicado na revista Joule, propõe a substituição do circuito de compressão tradicional por uma tecnologia baseada no efeito elastocalórico.

Diferente das geladeiras e sistemas de climatização convencionais, que dependem da circulação de fluidos que alteram pressão e temperatura, o novo dispositivo utiliza uma liga com memória de forma. O processo ocorre quando a aplicação de pressão transforma a estrutura interna do metal, liberando calor; ao cessar a força, o material inverte o processo e absorve a energia térmica do ambiente.

Superação da fadiga funcional

O principal obstáculo para a viabilidade dessa tecnologia era a durabilidade. Ligas comuns de níquel e titânio costumam apresentar fadiga funcional, perdendo a capacidade de refrigeração após sucessivas compressões. Para resolver esse problema, a equipe liderada pelo professor Qingping Sun criou a TiNiCuCo, uma liga composta por titânio, níquel, cobre e cobalto.

Essa composição química garante a estabilidade das transformações térmicas mesmo sob uso intenso. Em testes de fadiga, o material manteve sua resposta operacional após 100 milhões de ciclos.

Otimização estrutural e desempenho

Além da inovação no material, a HKUST projetou uma arquitetura de refrigeração com aletas de dupla camada. Essa estrutura foi desenvolvida para ampliar a transferência de calor e resistir às deformações mecânicas, suportando mais de 10 milhões de ciclos. A nova engenharia permitiu simplificar o dispositivo, reduzindo em cerca de 50% o número de componentes e diminuindo a proporção de peças ineficazes de 15% para 5%.

A integração do novo metal com essa arquitetura resultou em um protótipo composto por múltiplas unidades refrigerantes. Os resultados laboratoriais registraram:

• Capacidade frigorífica: 400 W;
• Diferença de temperatura: 41 °C;
• Estabilidade: Manutenção do desempenho ao longo de um milhão de ciclos, sem degradação.

Com base nessas extrapolações experimentais, estima-se que o sistema poderia operar por mais de 10 anos em condições reais de uso.

Próximos passos para a aplicação comercial

Apesar do avanço na estabilidade a longo prazo, o sistema ainda não está pronto para o mercado consumidor. O grupo de pesquisa aponta que a viabilidade comercial depende da superação de desafios relacionados ao custo, à densidade de potência e à eficiência energética.

Atualmente, a equipe trabalha no desenvolvimento de um modelo de ar condicionado baseado na refrigeração elastocalórica para transpor a tecnologia do ambiente laboratorial para aplicações cotidianas.