{"id":34511,"date":"2026-04-15T08:18:44","date_gmt":"2026-04-15T06:18:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.unilab.eu\/?p=34511"},"modified":"2026-04-15T08:17:35","modified_gmt":"2026-04-15T06:17:35","slug":"the-barocaloric-effect-a-new-opportunity-for-sustainability-in-refrigeration","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.unilab.eu\/it\/articoli\/the-barocaloric-effect-a-new-opportunity-for-sustainability-in-refrigeration\/","title":{"rendered":"Effetto barocalorico: una nuova via per la sostenibilit\u00e0 nella refrigerazione?"},"content":{"rendered":"

L\u2019effetto barocalorico<\/strong> \u00e8 oggi uno dei fenomeni termodinamici pi\u00f9 studiati nell\u2019ambito delle tecnologie di raffreddamento alternative. In un contesto globale caratterizzato da una domanda crescente di climatizzazione e refrigerazione, la ricerca di soluzioni pi\u00f9 efficienti e meno impattanti dal punto di vista ambientale \u00e8 diventata una priorit\u00e0 strategica.<\/p>\n

Proprio in questa direzione si inserisce una recente scoperta (pubblicata sulla rivista Nature<\/em>), che deriva dal lavoro di un team guidato dal professor Bing Li, presso l\u2019Institute of Metal Research <\/em>della prestigiosa Accademia Cinese delle Scienze <\/strong>(maggiore istituzione accademica della Repubblica Popolare Cinese e maggiore organizzazione di ricerca al mondo).<\/p>\n

Lo studio descrive un nuovo meccanismo definito \u201ceffetto barocalorico di dissoluzione<\/strong>\u201d e osservato in soluzioni acquose di tiocianato di ammonio (NH\u2084SCN). Tale innovazione potrebbe rappresentare una svolta per la refrigerazione a basse emissioni, grazie alla combinazione di elevate prestazioni termiche e semplicit\u00e0 funzionale.<\/p>\n

Che cos\u2019\u00e8 l\u2019effetto barocalorico<\/strong><\/p>\n

Per comprendere il valore della scoperta \u00e8 necessario partire dal principio fisico alla base dell\u2019effetto barocalorico. Si tratta di un fenomeno per cui un materiale subisce una variazione di temperatura quando viene sottoposto a un cambiamento di pressione<\/strong>. In condizioni quasi adiabatiche, l\u2019aumento o la diminuzione della pressione provoca una variazione entropica che si traduce in un riscaldamento o in un raffreddamento del sistema.<\/p>\n

Il processo in esame appartiene alla pi\u00f9 ampia famiglia degli effetti calorici<\/strong>, comprendenti anche quelli indotti da campi magnetici, elettrici o da sollecitazioni meccaniche. La peculiarit\u00e0 del contributo barocalorico risiede nel fatto che la pressione (grandezza relativamente facile da applicare e controllare in ambito industriale) pu\u00f2 generare variazioni termiche significative, senza ricorrere a fluidi refrigeranti tradizionali con elevato potenziale di riscaldamento globale.<\/p>\n

Storicamente, la maggior parte degli studi si \u00e8 concentrata su materiali solidi che presentano transizioni di fase strutturali. In questi casi, la variazione di temperatura \u00e8 associata a una riorganizzazione cristallina<\/strong> indotta dalla compressione. Tuttavia, tali materiali presentano limiti legati alla trasmissione del calore e alla complessit\u00e0 meccanica dei sistemi necessari per applicare la pressione.<\/p>\n

Il nuovo effetto barocalorico di dissoluzione<\/strong><\/p>\n

La ricerca condotta dal gruppo cinese introduce un paradigma differente<\/strong>. Invece di basarsi su transizioni solido-solido, il sistema sfrutta l\u2019equilibrio tra cristallizzazione e dissoluzione di un sale in soluzione acquosa.<\/p>\n

Il meccanismo \u00e8 tanto semplice quanto efficace. Quando la pressione aumenta, il tiocianato di ammonio tende a cristallizzare. Tale processo \u00e8 esotermico<\/strong> e comporta il rilascio di calore verso l\u2019esterno. In una fase successiva, riducendo la pressione, il sale si dissolve rapidamente nella soluzione. La dissoluzione \u00e8 endotermica e assorbe calore dall\u2019ambiente circostante, generando un marcato abbassamento della temperatura.<\/p>\n

Il ciclo di cristallizzazione e dissoluzione<\/strong> \u00e8 pertanto controllato unicamente dalla pressione e costituisce il cuore del nuovo effetto barocalorico. A differenza dei materiali solidi tradizionali, qui il fluido svolge simultaneamente il ruolo di materiale attivo e di mezzo di trasporto del calore. Ci\u00f2 elimina molte delle inefficienze tipiche dei sistemi basati su elementi solidi, dove il trasferimento termico rappresenta spesso un collo di bottiglia.<\/p>\n

Uno degli aspetti pi\u00f9 sorprendenti emersi dallo studio riguarda l\u2019entit\u00e0 delle variazioni di temperatura ottenibili<\/strong>. A temperatura ambiente, la soluzione di NH\u2084SCN \u00e8 in grado di ridurre la propria condizione termica di circa 26,8\u201330 \u00b0C in appena 20 secondi durante la fase di depressurizzazione (valore superiore rispetto a quello registrato in diversi materiali barocalorici solidi finora analizzati in letteratura).<\/p>\n

Dal punto di vista energetico, le simulazioni del ciclo mostrano che una singola iterazione pu\u00f2 assorbire fino a 67 Joule di calore per grammo di soluzione<\/strong>. Ancora pi\u00f9 significativo \u00e8 il dato relativo all\u2019efficienza di seconda legge, che raggiunge il 77%. Questo parametro misura quanto il ciclo reale si avvicini al comportamento termodinamico ideale, fornendo un\u2019indicazione concreta delle potenzialit\u00e0 applicative del sistema.<\/p>\n

Tali risultati suggeriscono che l\u2019effetto barocalorico di dissoluzione non rappresenti soltanto un\u2019interessante curiosit\u00e0 scientifica, ma una tecnologia con concrete prospettive di implementazione<\/strong>.<\/p>\n

Confronto con la refrigerazione a compressione di vapore<\/strong><\/p>\n

La refrigerazione convenzionale \u00e8 dominata dal ciclo a compressione di vapore<\/strong>: tecnologia estremamente diffusa e ottimizzata nel corso di oltre un secolo di sviluppo. Tuttavia, essa si basa su fluidi refrigeranti che, pur evolvendosi verso formulazioni meno impattanti, restano spesso associati a problematiche ambientali.<\/p>\n

Secondo il rapporto Global Cooling Watch 2025<\/strong> del Programma delle Nazioni Unite per l\u2019Ambiente<\/em>, la domanda globale di raffreddamento potrebbe pi\u00f9 che triplicare entro il 2050 rispetto ai livelli del 2022, con un potenziale raddoppio delle emissioni legate alla climatizzazione. In questo scenario, soluzioni basate sull\u2019effetto barocalorico potrebbero contribuire a ridurre l\u2019impronta carbonica del settore.<\/p>\n

Un sistema fondato sulla variazione di pressione di una soluzione liquida e priva di gas fluorurati ad alto GWP<\/strong>, \u00e8 un\u2019alternativa interessante. Inoltre, l\u2019integrazione tra materiale attivo e fluido termovettore consente una semplificazione architetturale rispetto ai sistemi solidi, con potenziali vantaggi in termini di compattezza e manutenzione.<\/p>\n

Struttura del ciclo operativo e possibili applicazioni<\/strong><\/p>\n

Il ciclo di refrigerazione proposto si articola in quattro fasi principali<\/strong>, che si susseguono in modo analogo ai cicli termodinamici tradizionali. In una prima fase, la pressurizzazione provoca la cristallizzazione del sale e il rilascio di calore. Successivamente, questo calore viene dissipato verso l\u2019ambiente esterno. Nella terza fase, la depressurizzazione innesca la dissoluzione rapida del soluto, con conseguente assorbimento di calore. Infine, la capacit\u00e0 frigorifera generata viene utilizzata per raffreddare l\u2019ambiente o il processo desiderato. La rapidit\u00e0<\/strong> con cui avvengono i fenomeni di cristallizzazione e dissoluzione \u00e8 un elemento chiave per garantire cicli veloci e potenze frigorifere elevate.<\/p>\n

Ne consegue dunque che le potenziali applicazioni<\/strong> dell\u2019effetto barocalorico di dissoluzione sono numerose. Nei data center (dove la gestione termica rappresenta una quota rilevante dei consumi energetici complessivi) una tecnologia ad alta efficienza potrebbe ridurre molto i costi operativi e le emissioni associate. Analogamente, nei processi industriali energivori, l\u2019adozione di sistemi di raffreddamento alternativi potrebbe contribuire al miglioramento delle prestazioni ambientali.<\/p>\n

Anche nel settore HVAC per grandi edifici commerciali o infrastrutture critiche, la possibilit\u00e0 di ottenere elevate variazioni di temperatura con pressioni moderate offre prospettive interessanti per la progettazione di impianti innovativi<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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