Novo ar

May 28, 2023

As unidades de CA padrão resfriam os edifícios, mas contribuem para o aquecimento global. A nova tecnologia pretende mudar isso

Julho passado foi o mês mais quente registrado na história da humanidade. As ondas de calor quebraram recordes de temperatura em todo o mundo e até trouxeram temperaturas de verão para o Chile e a Argentina durante o inverno do Hemisfério Sul. É mais do que apenas uma questão de desconforto devido ao suor. O calor intenso é o mais mortal de todos os eventos climáticos; só nos EUA, mata mais pessoas todos os anos do que inundações, tornados e furacões juntos. À medida que as alterações climáticas pioram, o acesso a espaços refrigerados artificialmente está a tornar-se rapidamente uma necessidade de saúde – e uma questão de direitos humanos básicos.

No entanto, os sistemas de ar condicionado padrão enredaram-nos num ciclo de feedback negativo: quanto mais quente está, mais pessoas ligam o ar condicionado – e mais energia é utilizada (e gases com efeito de estufa são emitidos) como resultado. “Estamos num ciclo vicioso”, afirma Nicole Miranda, engenheira que investiga o arrefecimento sustentável na Universidade de Oxford. E “não é apenas um ciclo vicioso, mas também em aceleração”. A refrigeração é a fonte única de utilização de energia em edifícios que mais cresce, de acordo com dados de 2018 da Agência Internacional de Energia (AIE). Seguindo um cenário de manutenção do status quo, a AIE prevê que a procura mundial anual de energia proveniente do arrefecimento mais do que triplicará até 2050. Isto representa um aumento de mais de 4.000 terawatts-hora, que é aproximadamente a quantidade de energia que todos os EUA utilizam num ano. .

Está a tornar-se cada vez mais claro que os humanos não podem fugir às alterações climáticas com a mesma tecnologia de ar condicionado que utilizamos há quase um século. Quebrar o ciclo exige novas inovações que ajudarão a levar ar mais fresco a mais pessoas e com menos impacto ambiental.

Um problema bem conhecido dos actuais sistemas de CA é a sua dependência de produtos químicos refrigerantes, muitos dos quais são potentes gases com efeito de estufa. Alguns projectos pretendem substituir estas substâncias por refrigerantes menos nocivos – mas mesmo que o façam, os refrigerantes representam apenas uma fracção dos custos climáticos do ar condicionado. Cerca de 80 por cento das emissões de aquecimento climático de uma unidade padrão de CA atualmente vêm da energia usada para alimentá-la, diz Nihar Shah, diretor do Programa Global de Eficiência de Resfriamento do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. Muito trabalho recente foi feito para aumentar a eficiência energética de compressores e trocadores de calor, que fazem parte de projetos padrão de CA, explica Shah. No entanto, projetos mais ambiciosos visam, em primeiro lugar, reduzir a quantidade de trabalho que esses componentes devem realizar.

Os sistemas de ar condicionado padrão resfriam e desumidificam simultaneamente por meio de um mecanismo relativamente ineficiente: para condensar a água do ar, diz Shah, eles resfriam demais o ar além do ponto de conforto. Muitos novos designs separam, portanto, os processos de desumidificação e resfriamento, o que evita a necessidade de resfriamento excessivo.

Por exemplo, alguns designs mais recentes de ar condicionado retiram a umidade do ar com materiais dessecantes (semelhantes ao gel de sílica nos pacotes que você pode encontrar em um saco de carne seca ou em um frasco de comprimidos). O ar seco pode então ser resfriado a uma temperatura mais razoável. Este processo pode exigir alguma energia adicional porque o dessecante precisa ser “recarregado” usando calor. Mas algumas empresas, incluindo a Transaera, start-up sediada em Somerville, Massachusetts, reciclam o calor gerado pelo processo de resfriamento para recarregar o dessecante. A Transaera afirma que o sistema que está desenvolvendo poderia usar 35% menos energia do que uma unidade AC padrão média.

Ganhos de eficiência ainda maiores são possíveis quando a desumidificação é combinada com o resfriamento evaporativo, o que elimina completamente da equação o processo de uso intensivo de energia chamado compressão de vapor. A compressão de vapor – o sistema pelo qual a CA padrão funciona – move um refrigerante através de um ciclo no qual ele é condensado e expandido de forma variável, permitindo que ele absorva o calor de dentro e libere esse calor para fora. Por outro lado, o resfriamento evaporativo é um processo mais simples. É o mesmo através do qual o suor esfria a pele: à medida que a água passa do estado líquido ao gasoso, ela absorve calor. Os refrigeradores de pântano, dispositivos DIY nos quais um ventilador sopra o ar sobre o gelo, funcionam da mesma maneira. E em climas secos, as pessoas usam o resfriamento evaporativo há milhares de anos. No antigo Irão, por exemplo, as pessoas construíram yakhchāls – grandes estruturas de argila em forma de cone com chaminés solares – que aproveitavam a circulação de ar e a evaporação da água adjacente para baixar tanto as temperaturas que podiam produzir gelo no Inverno e armazená-lo durante o Verão.