UHU y US desarrollan un líquido de cáscaras de cítricos para almacenar y transportar frío a muy bajas temperaturas

SEVILLA 8 Nov. (EUROPA PRESS) -

Un equipo de investigación del Centro de Investigación en Tecnología de Productos y Procesos Químicos (Pro2TecS) de la Universidad de Huelva (UHU), en colaboración con el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Sevilla (US), ha desarrollado un líquido derivado de cáscaras de cítricos como el limón, la naranja y el pomelo para mejorar los sistemas de refrigeración. A diferencia de otros fluidos que solo sirven para mover frío de un punto a otro, esta mezcla también puede almacenarlo y liberarlo cuando cambia la temperatura.

El material, funciona como una reserva de frío que puede emplearse de dos formas: como una especie de 'bolsa de hielo' o circulando por tuberías para transportar frío de un punto a otro dentro de una instalación. Estas aplicaciones lo convierten en una opción para procesos que necesitan mantener el frío de forma estable y eficiente, como la congelación industrial, la conservación y el transporte de alimentos, medicamentos o muestras biológicas, así como en sistemas de refrigeración de muy baja temperatura, según ha detallado la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación en una nota.

La principal novedad del trabajo es que esta emulsión no contiene agua, lo que le permite funcionar a temperaturas muy inferiores a las de algunos refrigerantes secundarios convencionales, como las mezclas de glicol con agua o las salmueras empleadas habitualmente en instalaciones de frío. En concreto, los ensayos muestran que la solución propuesta por los investigadores del grupo Pro2TecS funciona en un rango aproximado de entre -85 y +5 grados centígrados. Asimismo, en los ensayos llegó a almacenar y transportar hasta 2,4 veces más frío, ocupando el mismo espacio que algunos refrigerantes habituales.

GUARDAR FRÍO PARA USARLO DESPUÉS

La investigación está en fase de una prueba de concepto, es decir, que tendrá que validarse en condiciones reales antes de convertirse en un producto final. "Buscamos materiales que ayuden a almacenar energía térmica y a mejorar la eficiencia de los procesos de refrigeración. La idea es que el sistema no solo transporte frío, sino que también pueda guardarlo y liberarlo cuando sea necesario", explica el investigador de la UHU Adrián Tenorio Alfonso.

En el estudio, titulado 'Pickering anhydrous emulsions as heat transfer fluids with cold energy storage characteristics for refrigeration and freezing' publicado en la revista 'International Journal of Refrigeration', los expertos explican que el almacenamiento de energía térmica permite conservar calor o frío para utilizarlo en otro momento.

En el caso de la refrigeración, esta estrategia puede ayudar a reducir el consumo energético, aprovechar mejor los equipos y evitar que el sistema tenga que producir frío de manera constante. En la industria alimentaria, por ejemplo, contribuye a la conservación de productos congelados o refrigerados durante el transporte. En el ámbito sanitario y farmacéutico, podría ayudar a proteger medicamentos, vacunas o muestras biológicas que requieren temperaturas muy bajas.

El líquido desarrollado por el grupo investigador podría funcionar de dos formas. Por un lado, circulando por tuberías o intercambiadores de calor, como hacen otros fluidos refrigerantes. Por otro, permaneciendo quieto y actuando como acumulador térmico, de forma parecida a una bolsa de hielo, pero diseñada para rangos de temperatura mucho más exigentes.

TRES INGREDIENTES

Esta emulsión combina dos líquidos que no se mezclan de manera natural y añaden un tercer elemento para que el compuesto se mantenga estable. El líquido se compone de tres ingredientes principales. Primero, PEG400, que actúa como reserva de frío porque absorbe y libera energía al cambiar de estado, al que añaden D-limoneno, procedente de la cáscara de cítricos, que sustituye al agua y permite trabajar a temperaturas muy bajas. Por último, nanopartículas de sílice, que mantienen unida la mezcla y evitan que las gotas se separen.

Los resultados muestran que la sílice funciona como una especie de 'pegamento' microscópico, dado que mantiene separadas las gotas del material que almacena frío y evita que se unan cuando la mezcla se congela y se descongela. "Sin embargo, añadir demasiada sílice hace que el líquido sea más viscoso y más difícil de mover por tuberías. Por eso, el reto está en ajustar bien la 'receta'", añade Adrián Tenorio Alfonso.

La estabilidad de la emulsión elaborada por los investigadores la sitúa como una candidata para aplicaciones de refrigeración de muy baja temperatura, amortiguación térmica, transporte en cadena de frío, conservación biomédica y procesos industriales donde sea necesario trabajar entre unos -80 y +5 grados centígrados.

SISTEMAS REALES DE REFRIGERACIÓN

El trabajo representa una primera fase de investigación. Hasta ahora, el equipo ha formulado el material, ha estudiado sus propiedades térmicas y de flujo, y ha comparado su rendimiento con refrigerantes habituales mediante ensayos de laboratorio y cálculos matemáticos.

Las siguientes líneas se centran en probar la emulsión en sistemas más próximos a una instalación con compresores, válvulas, tuberías e intercambiadores de calor. Ese paso permitirá comprobar si los resultados se mantienen en condiciones reales y si es necesario ajustar la formulación. Además, el grupo plantea avanzar hacia procesos de preparación más sencillos, con el objetivo de facilitar su posible desarrollo industrial y mejorar la sostenibilidad del sistema.

La investigación ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía. También ha recibido apoyo del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Agencia Estatal de Investigación y fondos FEDER.