Il raffreddamento magnetico promette di ottimizzare la refrigerazione in maniera sostenibile
Per molti il concetto delle cosiddette curve PVT che correlano le variazioni di pressione (P) alle variazioni di volume (V) e temperatura (T) potrebbe essere un vago ricordo. Tuttavia la semplice termodinamica di tali variazioni è ciò che sta dietro al funzionamento della maggior parte dei dispositivi di refrigerazione più comuni. I refrigeratori funzionano con un refrigerante volatile che passa continuamente attraverso cicli di evaporazione, compressione, condensazione ed espansione, nell’ambito del processo che assorbe e rilascia calore. Sfortunatamente, i refrigeranti sono responsabili di una percentuale significativa delle emissioni di anidride carbonica (CO2) globali. La nuova tecnologia di raffreddamento a stato solido attualmente in corso di sviluppo porterà una svolta in questo campo. Refrigeratori, condizionatori d’aria e persino le celle frigorifere saranno di gran lunga più ecologici ed energeticamente più efficienti rispetto all’attuale raffreddamento basato sulla compressione del gas convenzionale. I ricercatori hanno sfruttato le differenze di energia tra stati magnetici variabili in refrigeranti solidi stabili selezionati dopo aver testato alcuni materiali magnetici. I materiali magnetici subiscono una variazione di temperatura durante la magnetizzazione e la demagnetizzazione, un fenomeno noto come effetto magnetocalorico. Gli scienziati hanno cercato di sfruttare questo effetto ed esaminato tutte le fasi necessarie per la produzione di refrigerazione a temperatura ambiente nell'ambito del progetto SSEEC ("Solid state energy efficient cooling"), finanziato dall’UE. Strumenti di caratterizzazione personalizzati e avanzati modelli teorici hanno accelerato i risultati consentendo la previsione e l'istituzione di nuovi meccanismi di raffreddamento magnetico. I ricercatori hanno analizzato i meccanismi fondamentali del magnetismo e delle transizioni sintetizzando refrigeranti a cristallo singolo e altre nuove formulazioni. Gli scienziati hanno sviluppato nuovi metodi di sintesi per migliorare la lavorazione a macchina e prodotto refrigeranti in piccoli spessori necessari per lo scambio a efficienza termica. Alla fine hanno progettato tre prototipi di motori a raffreddamento magnetico, uno dei quali è stato integrato con successo in uno scambiatore di calore per realizzare una pompa di calore. Questo ha indotto lo sviluppo di una roadmap di ricerca e tecnologia per la refrigerazione magnetica. Gli scienziati hanno condiviso i risultati SSEEC attraverso pubblicazioni in riviste di settore, presentazioni in occasione di conferenze e seminari in tutto il mondo cui sono stati invitati a intervenire come relatori di prestigio. I concetti sono inoltre stati diffusi attraverso interviste multimediali, articoli di giornale, la stampa popolare e il sito del progetto. Circa un terzo del consumo energetico dell'UE serve al mantenimento del comfort all’interno degli edifici. I concetti di una refrigerazione magnetica ecologica altamente efficiente e a basso costo mirano a ridurre significativamente l’impatto ambientale dell’UE.
