Cientistas inventaram um novo método de refrigeração.

O resfriamento ionocalórico está a caminho de mudar a forma como baixamos temperaturas - com potencial para substituir métodos de refrigeração atuais por um processo mais seguro e com menor impacto climático.

Por que os refrigerantes atuais são um problema

Na maior parte dos equipamentos de refrigeração, o calor é retirado de um ambiente por meio de um fluido que absorve energia ao evaporar (passando de líquido para gás). Depois, esse gás circula por um circuito fechado e volta a se condensar (retornando ao estado líquido), repetindo o ciclo.

Apesar de ser um mecanismo bastante eficiente, muitos dos materiais escolhidos como refrigerantes são especialmente prejudiciais ao meio ambiente.

Ainda assim, não existe apenas uma maneira de “obrigar” uma substância a absorver e liberar energia térmica.

Resfriamento ionocalórico e o ciclo ionocalórico: a ideia por trás da mudança de fase

Em 2023, pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, Berkeley apresentaram um método que explora a energia armazenada ou liberada quando um material muda de fase - como acontece quando gelo sólido vira água líquida.

Assista ao vídeo abaixo para um resumo:

Se você aquece um bloco de gelo, ele derrete. O que nem sempre é tão óbvio é que esse derretimento consome calor do entorno, causando um efeito de resfriamento ao redor.

Uma forma de fazer o gelo derreter sem aumentar a temperatura é acrescentar algumas partículas carregadas, os íons. Um exemplo cotidiano é o sal espalhado em estradas para dificultar a formação de gelo.

O ciclo ionocalórico segue a mesma lógica: usa sais para induzir a mudança de fase de um fluido e, com isso, resfriar o ambiente ao redor.

Eficiência, segurança e potencial de aquecimento global (GWP)

“O panorama dos refrigerantes é um problema ainda sem solução”, afirmou o engenheiro mecânico Drew Lilley, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia.

“Ninguém conseguiu desenvolver uma alternativa que resfrie de fato, seja eficiente, seja segura e não agrida o meio ambiente. Acreditamos que o ciclo ionocalórico tem potencial para atingir todos esses objetivos, se for implementado da maneira correta.”

Para sustentar essa proposta, os pesquisadores modelaram a teoria do ciclo ionocalórico e mostraram como ele poderia competir - ou até superar - a eficiência dos refrigerantes usados hoje. No conceito, uma corrente elétrica desloca os íons no sistema, alterando o ponto de fusão do material e, assim, promovendo a mudança de temperatura.

A equipe também realizou testes com um sal formado por iodo e sódio para derreter carbonato de etileno. Esse solvente orgânico comum também aparece em baterias de íons de lítio e é produzido usando dióxido de carbono como insumo. Isso abre a possibilidade de o sistema não apenas ter potencial de aquecimento global (GWP) igual a zero, mas até ser GWP negativo.

Em um experimento, foi medida uma variação de 25 °C (equivalente a 45 °F) com a aplicação de menos de 1 volt de carga - um resultado que, até agora, supera o desempenho alcançado por outras tecnologias calóricas.

Comparação com sistemas de compressão de vapor e HFCs

“Existem três fatores que estamos tentando equilibrar: o GWP do refrigerante, a eficiência energética e o custo do próprio equipamento”, disse o engenheiro mecânico Ravi Prasher, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

“Já na primeira tentativa, nossos dados parecem muito promissores nesses três pontos.”

Atualmente, os sistemas de compressão de vapor mais comuns na refrigeração dependem de gases com alto GWP, como diversos hidrofluorocarbonos (HFCs).

Países que aderiram à Emenda de Kigali se comprometeram a reduzir em pelo menos 80%, ao longo dos próximos 25 anos, a produção e o consumo de HFCs - e o resfriamento ionocalórico pode ter um papel relevante nesse processo.

Do laboratório para o mercado: o que falta para escalar

O próximo passo é tirar a tecnologia do laboratório e levá-la a sistemas práticos, utilizáveis comercialmente, que consigam ganhar escala sem gargalos. No futuro, essas soluções também poderiam ser aplicadas em aquecimento, além de resfriamento.

Além da eficiência, a transição para equipamentos baseados no ciclo ionocalórico exigirá resolver desafios de engenharia como durabilidade de componentes em contato com sais, controle fino da circulação de íons e integração segura com eletrónica de potência - fatores que influenciam diretamente custo, manutenção e confiabilidade em uso contínuo.

Em termos de aplicação, uma alternativa de baixo GWP pode ter impacto especial em setores com grande demanda por cadeia do frio, como supermercados, armazenagem de alimentos, logística farmacêutica e climatização predial. A adoção em larga escala, porém, dependerá de padronização, testes de segurança e comprovação de desempenho em diferentes condições de operação.

Novos sais e avanços recentes (2025)

Pesquisas em andamento estão avaliando diferentes sais para descobrir quais combinações são mais eficazes em extrair calor de um ambiente. Em 2025, uma equipa internacional publicou resultados sobre uma versão altamente eficiente que utiliza sais à base de nitrato, reciclados com o apoio de campos elétricos e membranas.

Foi exatamente o tipo de desdobramento que Prasher e seus colegas esperavam que o trabalho inicial ajudasse a impulsionar.

“Temos um ciclo termodinâmico e uma estrutura completamente novos, que conectam elementos de diferentes áreas, e demonstramos que isso pode funcionar”, afirmou Prasher.

“Agora é a hora de avançar com experimentos, testando diferentes combinações de materiais e técnicas para enfrentar os desafios de engenharia.”

A pesquisa foi publicada na revista Science.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2023.