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Startup de Cambridge apuesta por cristales plásticos para transformar la refrigeración al sustituir gases por materiales sólidos que cambian de temperatura bajo presión, en una tecnología aún en desarrollo y orientada inicialmente a sistemas comerciales.
Una startup vinculada a la Universidad de Cambridge trabaja en una tecnología de refrigeración que cambia gases por materiales sólidos capaces de cambiar de temperatura cuando son presionados.
Barocal recaudó US$ 10 millones en una ronda semilla para avanzar en el desarrollo de sistemas de calefacción y enfriamiento basados en cristales plásticos, una clase de materiales estudiada por investigadores del área de física de materiales.
La propuesta busca enfrentar una limitación de los sistemas usados hoy en refrigeradores, aires acondicionados y equipos industriales.
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La refrigeración convencional funciona, en gran parte, por compresión de vapor, proceso en el que fluidos refrigerantes circulan por el equipo, cambian de estado físico y extraen calor de un ambiente.
Estos fluidos pueden fugarse durante el uso, el mantenimiento o el descarte de los aparatos.
Según Barocal, el objetivo es sustituir los refrigerantes gaseosos por materiales sólidos orgánicos.
La empresa afirma que sus primeros prototipos ya alcanzan un rendimiento comparable al de los compresores usados en refrigeradores actuales, pero la tecnología aún está en fase de desarrollo y no tiene fecha pública de lanzamiento comercial.
La ronda de inversión contó con la participación de World Fund, Breakthrough Energy Discovery, Cambridge Enterprise Ventures e IP Group.
Según información divulgada por Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la Universidad de Cambridge, los recursos se usarán para contrataciones, desarrollo de ingeniería y preparación de la tecnología para uso comercial.
Cómo funciona la refrigeración por presión
La tecnología de Barocal se basa en el llamado efecto barocalórico, fenómeno en el que ciertos materiales liberan o absorben calor cuando reciben presión mecánica.
En lugar de comprimir un gas, como ocurre en muchos sistemas de refrigeración actuales, el equipo comprime un sólido.
El físico Xavier Moya, fundador de Barocal y profesor de física de materiales en la Universidad de Cambridge, explica el principio con un ejemplo simple.
En una entrevista con TechCrunch, citó el comportamiento de un globo vacío cuando se estira y luego se suelta.
“Si lo estiras, se calienta. Y luego, si esperas, cuando lo sueltas, parece frío”, afirmó.
En los cristales plásticos usados en investigaciones relacionadas con la tecnología, las moléculas tienen movilidad en condiciones normales.
Cuando el material es comprimido, ese movimiento se reduce.
Como el calor está asociado al movimiento de átomos y moléculas, la alteración estructural permite que el material libere calor.
Cuando se retira la presión, el proceso se invierte, y el sólido puede absorber calor del ambiente cercano.
En un refrigerador, este ciclo funcionaría como una bomba de calor.
El material extraerá calor del interior del equipo y lo transferirá hacia afuera.
Barocal informa que el sistema puede usar agua para circular alrededor de los materiales y llevar el calor hasta un radiador, sin depender de gases refrigerantes convencionales.
Investigación de la Universidad de Cambridge dio origen a Barocal
Barocal es una spin-out de la Universidad de Cambridge y fue fundada en 2019 por Xavier Moya.
Antes de la creación de la empresa, investigadores ya investigaban el uso de cristales plásticos como alternativa para sistemas de enfriamiento en estado sólido.
En 2019, un estudio publicado por investigadores vinculados a Cambridge y a otras instituciones describió efectos barocalóricos expresivos en cristales plásticos cercanos a la temperatura ambiente.
En ese momento, la Universidad de Cambridge informó que Moya trabajaba con Cambridge Enterprise para evaluar formas de llevar la tecnología al mercado.
El área no se limita a Barocal.
Los materiales calóricos, en general, se estudian porque pueden intercambiar calor cuando son sometidos a estímulos externos, como presión, campo eléctrico o campo magnético.
En el caso de la empresa británica, el foco está en los materiales barocalóricos, que responden a la presión.
El desafío científico no consiste solo en demostrar que el material cambia de temperatura.
Para llegar al mercado, la tecnología necesita repetir el ciclo de compresión y relajación muchas veces, mantener un rendimiento estable, funcionar en equipos reales y presentar un costo compatible con aplicaciones comerciales.
Gases refrigerantes y impacto ambiental
La compresión de vapor sigue siendo la tecnología dominante en la refrigeración porque es ampliamente conocida por la industria, tiene una cadena de producción establecida y presenta un rendimiento adecuado en diferentes aplicaciones.
Al mismo tiempo, el uso de fluidos refrigerantes genera preocupaciones ambientales cuando hay fugas.
Algunos refrigerantes antiguos fueron asociados con la degradación de la capa de ozono.
Otras sustancias, como determinados hidrofluorocarbonos, no tienen el mismo efecto sobre el ozono, pero pueden tener un alto potencial de calentamiento global cuando se liberan a la atmósfera.
Por este motivo, gobiernos, investigadores y empresas buscan alternativas con menor impacto climático.
En el sistema propuesto por Barocal, el refrigerante principal es sólido.
Según la empresa, esta característica reduce el riesgo de emisiones fugitivas asociadas a la fuga de gases.
La tecnología, sin embargo, aún necesita pasar por una validación comercial más amplia antes de ser comparada a escala con los sistemas utilizados actualmente.
La sustitución de refrigerantes gaseosos también depende de factores regulatorios, industriales y económicos.
Los equipos de refrigeración necesitan operar durante largos períodos, pasar por mantenimiento, cumplir con las normas de seguridad y tener un costo competitivo para fabricantes y consumidores.
Los sistemas comerciales deben recibir la tecnología primero
Barocal afirma que su tecnología puede aplicarse en diferentes escalas, pero el enfoque inicial está en sistemas comerciales más grandes.
La empresa cita áreas como refrigeración comercial, calefacción y refrigeración de edificios y aplicaciones relacionadas con centros de datos.
En una entrevista con TechCrunch, Moya dijo que la compañía observa sistemas comerciales de mayor tamaño, en los cuales la reducción de costos operativos puede percibirse más rápidamente.
La estrategia indica que el refrigerador doméstico común no debe ser el primer mercado de la tecnología.
Esta elección también refleja las exigencias del sector.
En equipos más grandes, el consumo de energía, la eficiencia y el mantenimiento tienen un peso relevante en las decisiones de compra.
En el mercado residencial, los fabricantes necesitan cumplir con los requisitos de precio, tamaño, ruido, durabilidad y asistencia técnica a gran escala.
Incluso en aplicaciones comerciales, la empresa aún necesita demostrar que los materiales soportan ciclos repetidos de presión, que el sistema mantiene la eficiencia a lo largo del tiempo y que la tecnología puede fabricarse a escala.
Estas etapas forman parte del proceso de transformación de un descubrimiento de laboratorio en producto.
Qué cambia en relación con el refrigerador convencional
La tecnología no elimina la necesidad de extraer calor de un ambiente y desecharlo en otro punto.
Este principio sigue siendo central en la refrigeración.
La diferencia radica en el medio utilizado para realizar esta transferencia.
En los equipos tradicionales, el fluido refrigerante absorbe y libera calor al cambiar de presión y estado físico.
En la solución barocalórica, un material sólido cambia su organización interna cuando es comprimido y relajado.
El agua, en este arreglo, actúa como medio de transferencia de calor entre el material y el radiador.
Según la empresa, el uso de materiales sólidos orgánicos puede reducir problemas asociados a fugas y permitir ganancias de eficiencia.
Estas afirmaciones, sin embargo, forman parte de la propuesta tecnológica de la propia Barocal y aún dependen de comprobación en aplicaciones comerciales.
La investigación llama la atención por acercar un fenómeno físico observable en objetos simples, como caucho y globos, a una aplicación industrial.
Para que esto funcione en refrigeradores, el material necesita presentar una respuesta térmica fuerte, reversible y resistente al desgaste.
Refrigeración en estado sólido sigue en fase de prueba
Alternativas a la compresión de vapor son estudiadas desde hace años por grupos de investigación y empresas.
Sistemas magnéticos, termoeléctricos, elastocalóricos y barocalóricos forman parte de este campo, pero enfrentan barreras como el costo, la eficiencia, la estabilidad de los materiales y la adaptación a equipos comerciales.
Barocal intenta avanzar en una de estas rutas basándose en cristales plásticos.
La inversión de US$ 10 millones indica el interés de fondos en una tecnología que aún necesita demostrar viabilidad fuera de prototipos y pruebas controladas.
Por ahora, no hay indicación pública de que las neveras domésticas basadas en esta tecnología estén cerca de llegar al comercio minorista.
El desarrollo debe seguir primero en aplicaciones de mayor escala, en las que el ahorro de energía y la reducción de gases refrigerantes pueden tener un efecto más directo sobre los costos y las emisiones.
La refrigeración está presente en cadenas alimentarias, hospitales, laboratorios, transporte, climatización de edificios e infraestructura digital.
Por ello, los cambios en este sector dependen de la validación técnica, la seguridad operativa y la capacidad de producción.
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