Επαναστατική ψύξη:Επιστήμονες αναπτύσσουν βιώσιμη τεχνολογία ψύξης
Eder Paisan/Getty Images
Πριν από το σύγχρονο ψυγείο, τα παγωμένα κομμάτια νερού έπρεπε να μεταφερθούν σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτές τις μέρες, η ψύξη των τροφίμων είναι πολύ πιο εύκολη. Το σύγχρονο ψυγείο χρησιμοποιεί ένα σύστημα σωλήνων κλειστού βρόχου γεμάτο με ψυκτικές χημικές ουσίες για να απορροφά και να εκπέμπει θερμότητα. Είναι μια δοκιμασμένη και αληθινή μέθοδος που λειτουργεί καλά — αρκεί να μην σας πειράζει η τεράστια ποσότητα ενέργειας που καταναλώνει ή οι περιβαλλοντικά μη ασφαλείς χημικές ουσίες που εμπλέκονται. Αλλά υπάρχει πάντα χώρος για καινοτομία.
Το 2023, επιστήμονες από το Μπέρκλεϋ επινόησαν ένα νέο σύστημα ψύξης που παραπέμπει στις παλιές μέρες της χρήσης πάγου νερού για την ψύξη των τροφίμων. Η εργασία, που δημοσιεύτηκε στο Science, αποκαλεί τη μέθοδο «κύκλο ιοντοθερμιδικής ψύξης» και χρησιμοποιεί τις θερμοδυναμικές ιδιότητες των μεταβολών φάσης του νερού. Όταν ο πάγος λιώνει σε υγρό, απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον του. Όταν το υγρό νερό παγώνει σε πάγο, απελευθερώνει θερμότητα. Έτσι, αν μπορούσατε να λιώσετε πάγο μέσα σε ένα δοχείο και στη συνέχεια να τον αφήσετε να παγώσει ξανά έξω από το δοχείο, θα ψύχατε αποτελεσματικά το περιεχόμενο του δοχείου.
Πώς όμως λιώνει ο πάγος μέσα σε ένα ψυγείο; Οι ερευνητές βρήκαν μια έξυπνη λύση:Προσθέστε μερικά φορτισμένα ιόντα. Όταν ιόντα ή άλατα προστίθενται στο νερό, η επίδραση αυτών των αλάτων στο νερό είναι ότι χαμηλώνουν το σημείο πήξης του. Είναι ο ίδιος λόγος που το νερό των ωκεανών παγώνει στους 28 βαθμούς Φαρενάιτ αντί στους 32 βαθμούς. Έτσι, η ομάδα σχεδίασε ένα μοντέλο ψυγείου που χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να προσθέτει ιόντα στο νερό όταν είναι μέσα σε ένα δοχείο και να αφαιρεί τα ιόντα όταν είναι έξω από το δοχείο. Με αυτόν τον τρόπο, το νερό μπορεί να λιώσει σε υγρό για να απορροφήσει μερικούς βαθμούς εσωτερικής θερμότητας και στη συνέχεια να παγώσει το στερεό για να εκπέμπει τη θερμότητα στο εξωτερικό. Η διαδικασία είναι κάτι σαν πράξη εξισορρόπησης, αλλά μπορεί να αποδειχθεί μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στη σύγχρονη ψύξη.
Τα περιβαλλοντικά οφέλη της ιοντοθερμιδικής ψύξης
Aree_S/Shutterstock
Σε μια συνέντευξη στην έκδοση News from Berkeley Lab, ο συν-συγγραφέας της εφημερίδας Ravi Prasher εξήγησε ότι το έργο είχε τρεις στόχους για την ψύξη:μείωση του κόστους, αύξηση της ενεργειακής απόδοσης και μείωση του δυναμικού υπερθέρμανσης του πλανήτη. Προφανώς, το νέο μοντέλο ψυγείου θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά οικονομικό, αφού χρησιμοποιεί κοινά συστατικά. Τα πειράματα της ομάδας χρησιμοποίησαν καθαρό νερό, ιώδιο και νάτριο — συστατικά που θα μπορούσατε να βρείτε σε ένα παντοπωλείο.
Το σύστημα για την προσθήκη και την αφαίρεση των ιόντων από το νερό θα μπορούσε επίσης να είναι ενεργειακά αποδοτικό. Στις αρχικές δοκιμές, οι ερευνητές κατάφεραν να αλλάξουν τη θερμοκρασία κατά 25 βαθμούς Κελσίου χρησιμοποιώντας μόλις 0,22 volt. Αν και το μοντέλο δεν έχει κατασκευαστεί ακόμη σε λειτουργικό ψυγείο, τόσο χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις είναι πολλά υποσχόμενες για αντικατάσταση των ενεργοβόρων ψυγείων που χρησιμοποιούμε σήμερα.
Αλλά η εξοικονόμηση στον λογαριασμό του ηλεκτρικού σας είναι ένα πράγμα, ενώ το να σώσετε τον πλανήτη από την υπερθέρμανση του πλανήτη είναι άλλο. Ο τομέας της ψύξης, ο οποίος περιλαμβάνει κλιματισμό και αντλίες θερμότητας, ευθύνεται για σχεδόν το 8% όλων των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Μέρος αυτού προέρχεται από την παραγωγή της ενέργειας που απαιτείται για να συνεχίσει να λειτουργεί, επομένως ένα πιο ενεργειακά αποδοτικό ψυγείο θα μείωνε τις εκπομπές του θερμοκηπίου. Ακόμα καλύτερα, το μοντέλο της ομάδας χρησιμοποιεί αλάτι και νερό στη θέση των αερίων υδροφθοράνθρακα (HFC) που χρησιμοποιούμε στα περισσότερα ψυγεία σήμερα. Οι HFC, όπως τα R134a και R410a, είναι ισχυρά αέρια του θερμοκηπίου που συχνά διαρρέουν από τα σκουπίδια ψυγεία και τις εγκαταστάσεις παραγωγής. Η ομάδα πειραματίστηκε ακόμη και με την προσθήκη ανθρακικού αιθυλενίου στο σύστημα, το οποίο, όπως το οικιακό ανθρακικό νάτριο, καταναλώνει διοξείδιο του άνθρακα κατά την κατασκευή του. Αυτό σημαίνει ότι τα μελλοντικά ψυγεία μπορεί όχι απλώς να μειώσουν τις εκπομπές άνθρακα - μπορεί στην πραγματικότητα να τραβούν τον άνθρακα από τον αέρα.
