Investigadores del área de Nanociencia y Tecnología del CICA llevan años estudiando las propiedades de materiales que puedan hacer frente al actual reto de refrigerar y caldear hogares y grandes superficies siendo menos contaminantes. En su último estudio, publicado en la revista Advanced Materials, han detallado una nueva propiedad de los compuestos reticulares organo-metálicos (MOFs en inglés).

Se trata de su capacidad respiro-calórica, que permite a estos materiales regular la temperatura aplicando una presión sobre su estructura. El siguiente paso, según UDCSólidos, es trasladar este conocimiento básico a la industria. En este contexto, destacan que la eficiencia energética alcanzó una gran relevancia en los últimos años como una de las líneas de actuación para mitigar el impacto en el planeta.

Para la Unión Europa, esta eficiencia debe buscarse en todos los ámbitos, tanto en el uso individual que hacemos de la energía nos nuestros hogares como en el campo público. Actualmente, los sistemas que se emplean para enfriar o calentar nuestros hogares y otros grandes espacios cerrados utilizan hidrofluorocarbonos, denominados comúnmente como gases fluorados.

Se sabe, según estos expertos, que muchos de estos gases, que se implementaron en la industria en los años 80 para evitar el deterioro de la capa de ozono, tienen un potencial de calentamiento global de la orden de 1.000 veces superior al potencial del CO₂, lo cual quiere decir que una tonelada de estos gases equivale a 1.000 toneladas de dióxido de carbono.

Debido a este potencial de calentamiento global, es un imperativo para la Unión Europea sustituir estos gases fluorados por otros compuestos. Por eso, desde 2014 existe una normativa a partir de la cual se pretende eliminar su uso hasta en un 80% para al año 2050. Además, la Directiva Europea de Eficiencia Energética de 2023 busca impulsar el relevo de las calderas de combustión por bombas de calor, que también utilizan gases refrigerantes.

Con este objetivo en mente, los investigadores del grupo UDCSólidos llevan años buscando nuevos materiales que resulten menos contaminantes, viables desde un punto de vista económico. Juan Manuel Bermúdez García, investigador Ramón y Cajal del Grupo con apoyo del programa UDC-Inditex InTalent, explica que "en el contexto en el que nos encontramos, acelerado además por la guerra en Ucrania, está marcado porque queremos dejar de depender del gas natural". Apunta que debería dejarse de hacer a partir del año 2026, y empezar a promover el uso de las bombas de calor.

Materiales con funcionamiento similar al de los pulmones

Bermúdez García advierte que "hoy en día solo un 2 % de todas las casas y todos los edificios que se encuentran dentro de países pertenecientes a la Unión Europea utilizan estos sistemas" y añade que "esta transición resulta más complicada se se tiene en cuenta que estas bombas de calor utilizan los gases fluorados".

Recientemente, estos investigadores publicaron un estudio en el que parecen dar con una respuesta, y en este caso la solución se debe la una característica sorprendente: la propiedad respiro-calórica de un compuesto híbrido (metálico y orgánico), el MOF-508b. Según Bermúdez García, estos materiales funcionarían de un modo similar al de nuestros pulmones, hinchándose cuando reciben CO₂ y desinchándose al expulsarlo. En medio de este proceso se produciría un cambio en la estructura del material además de procesos de absorción de CO2, teniendo como consecuencia un cambio térmico.

Con todo, las propiedades respiro-calóricas de cambio de temperatura se describieron por primera vez en este laboratorio del CICA. Precisamente en este mismo laboratorio se descubrieron hace siete años las Perovskiñas, termino gallego acuñado para definir una familia de materiales sólidos que presentaban propiedades barocalóricas, es decir, efectos de refrigeración mediante cambios estructurales por presión, pero sin absorción de gases.

"En la naturaleza solo encontramos esa presión en el punto más profundizo del planeta, la fosa de las marianas. Imagina la presión que supone tener una columna de 11 kilómetros de agua sobre tu cabeza, no era viable para implementarlo en un sistema de refrigeración como una nevera, donde el material debe ser capaz de funcionar con una presión de unos 30 bar", resume el doctor Bermúdez García. Con todo, el equipo de UDCSólidos logró sintetizar la perovskiña y producir con la eres cambios en la temperatura aplicando tan sólo 70 bar de presión.

En este caso, el grupo de investigación de la UDC, liderado por María Antonia Señarís-Rodríguez, contó con la estrecha colaboración de otros investigadores de la propia Universidade da Coruña, como es el caso del grupo de investigación de Propiedades Térmicas y Reolóxicas de Ramón Artiaga y Jorge López Beceiro, con el grupo de Ingeniería Energética de Álvaro Baaliña, y con la investigadora Sonia Zaragoza, ingeniera industrial con amplia experiencia en empresas del sector de la refrigeración

.Según Bermúdez García, “ahora nuestro siguiente paso es implementar todo este conocimiento y llevarlo a la industria. Para eso necesitamos, entre otras cosas, ampliar la producción de nuestros materiales a mediana escala, identificar el mercado más acomodado para nuestros refrigerantes, y construir un prototipo que pueda operar en condiciones reales”.

Asimismo, el grupo recibió una ayuda de la Agencia Gallega de Innovación (GAIN) dentro del programa “Ignicia, prueba de concepto”. Ignicia promueve el desarrollo de aplicaciones comerciales a partir de investigaciones que lleven a cabo en centros de Galicia: "En esta ocasión nos concedieron 433.000 euros dentro de un proyecto de dos años y gracias a esta convocatoria podremos madurar el desarrollo tecnológico, poner en marcha un plan de negocio, y mostrar nuestra tecnología en ferias especializadas del sector o encuentros con empresas".

A su vez, concretan que su plan de futuro "es poder llegar a acuerdos de licencia con empresas multinacionales o mismo establecer nosotros mismos una empresa basada en esta tecnología", concluyen con optimismo.