En 2019, las emisiones de gases de efecto invernadero de los sistemas de refrigeración en el mundo fueron equivalentes a las emisiones de toda la Unión Europea. Este impacto se debe en gran parte a los escapes frecuentes de fluidos refrigerantes. Entre los gases más contaminantes perdidos en la atmósfera se encuentran los hidrofluorocarburos, con un potencial de calentamiento global miles de veces superior al CO₂.

Una solución prometedora para mejorar la eficiencia energética de los sistemas de refrigeración y reducir la huella de carbono del planeta se encuentra en los materiales mecanocalóricos. Se trata de materiales que muestran un cambio de fase reversible cuando se someten a un campo mecánico externo, como presión hidrostática (barocalórico) o tensión uniaxial (elastocalórico).

Para avanzar en este campo se ha puesto en marcha el proyecto First Regenerative sOlid-STate Barocaloric refrigerator – FROSTBIT. Está coordinado por el Centre National de la Recherche Scientifique de Francia (CNRS) y cuenta con la participación del Grupo de Caracterización de Materiales de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), además de otros grupos de investigación de Francia, Eslovenia y Reino Unido.

El proyecto ha recibido una subvención de 3,4 millones de euros del Consejo Europeo de Innovación (EIC) para los próximos cuatro años, en el marco de la convocatoria Pathfinder Challenge. El objetivo es desarrollar el primer refrigerador funcional basado en una tecnología revolucionaria de estado sólido que utiliza materiales que sometidos a cambios de temperatura y/o de presión (materiales barocalóricos) muestren un cambio entre dos fases sólidas en un dispositivo de refrigeración, a diferencia de los dispositivos actuales, en que los intercambios de calor tienen lugar por un cambio de estado entre las fases líquida y de vapor.

El trabajo del Grupo de Caracterización de Materiales de la UPC en este proyecto se centra en hacer la caracterización de la respuesta térmica de los materiales en los cambios de presión, tanto en forma de polvo como de cerámica. Se determinarán las formas de cerámica a producir, su viabilidad técnica y el resto de componentes de un pequeño sistema de refrigeración. El objetivo a largo plazo es desarrollar un prototipo que ofrezca 100 Watts de potencia de refrigeración, un primer paso para disponer de una tecnología sostenible alternativa a los actuales sistemas de refrigeración.

Tal como explica el profesor Josep Lluís Tamarit, investigador principal del proyecto en la UPC y profesor de la Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE), “la fuerza de FROSTBIT se basa en las habilidades y capacidades complementarias perfectas dentro del consorcio, que incluyen todos los pasos necesarios para hacer realidad los objetivos: desde la síntesis de materiales nuevos y la caracterización y mejora integrales, hasta el diseño y construcción de dispositivos”.

Los grupos de investigación que participan en el consorcio combinan conocimientos que van desde la síntesis de materiales mediante procesos de química verde hasta la caracterización de las propiedades barocalóricas de los materiales resultantes. Además de la UPC y el CNRS, participan CNRS Innovation, filial del CNRS; las universidades de Burdeos, Lorena y Tours, en Francia; la Universidad de Liubliana, en Eslovenia; la Universidad de Kent, en el Reino Unido, y la empresa TOTALEnergies OneTech de Francia.