Công nghệ sạch thay thế chất làm mát độc hại

Công nghệ nén hơi được sử dụng trong hầu hết tủ lạnh lẫn điều hòa không khí đã có từ hơn 100 năm trước, khá kém hiệu quả và gây hại cho môi trường. Mặc dù các chất làm mát gây hại nhất bị cấm từ năm 1989, hydrofluorocarbon (HFC) thay thế lại có tác động đến tình trạng ấm lên toàn cầu lớn hơn CO2 hàng nghìn lần.

Công nghệ làm mát thịnh hành hiện tại không tốt cho môi trường - Ảnh: Alacatr/iStock

Theo phó giáo sư Tušek, tác động của chỉ chưa đầy 1kg chất làm mát thải ra khí quyển tương đương lái ô tô di chuyển khoảng 30.000km. Vì vậy mà HFC cũng đang bị loại bỏ dần, tuy nhiên chất thay thế nguồn gốc tự nhiên như ammoniac hay isobutane cũng mang độc tính, dễ cháy, hiệu quả giảm ở vùng khí hậu nóng.

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), làm mát hiện chiếm 10% nhu cầu điện toàn cầu. Công nghệ làm mát bền vững ngày càng cấp thiết vì nhiệt độ ngày càng cao cộng thêm nhu cầu làm mát ở các nước đang phát triển không ngừng tăng. Phó giáo sư Tušek ghi nhận trên toàn thế giới đang có đến khoảng 2 tỉ điều hòa không khí, IEA dự báo đến năm 2050 con số này tăng gần gấp ba – tiếp tay gây ra thảm họa môi trường nghiêm trọng.

Công nghệ làm mát dùng vật liệu thể rắn mới chớm nở nhưng lại an toàn hơn, hoạt động êm hơn, hiệu quả hơn mà lại thân thiên với môi trường. Do đó, đội ngũ của phó giáo sư Tušek mong muốn sớm đưa công nghệ này ra thị trường như một phần dự án E-CO-HEAT kéo dài đến đầu năm 2026.

Làm mát dựa trên phản ứng hóa học cơ bản của các thay đổi pha, trong đó vật chất chuyển đổi giữa ba trạng thái rắn - lỏng - khí. Với hệ thống làm mát truyền thống, quá trình chuyển từ lỏng sang khí và ngược lại. Tuy nhiên, một số vật liệu nhất định chẳng hạn hợp kim niken-titan (nitinol) có thể thay đổi pha mà vẫn ở thể rắn. Khi ứng suất cơ học tác động lên một số vật liệu nhất định thì chúng nóng lên, ứng suất được giải phóng thì nguội đi. Đây chính là quá trình làm mát elastocaloric dùng vật liệu không gây hại cho con người hoặc môi trường. Vật liệu như nitinol (thường được sử dụng trong y tế do tương thích về mặt sinh học) đem đến giải pháp an toàn hơn và hiệu quả hơn đáng kể.

Nguyên bản phát triển bởi đội ngũ của phó giáo sư Tušek hiện đạt mức 15% hiệu suất tối đa, trong khi công nghệ nén hơi thường hoạt động ở mức hiệu suất 20 - 30%. Công nghệ mới được phát triển chưa đến 10 năm nên còn tiềm năng cải thiện. Đội ngũ của phó giáo sư Tušek đang hợp tác với một công ty công nghệ Ireland cùng vài trường đại học tại Ý và Đức để cho ra đời điều hòa không khí tiên tiến dựa trên công nghệ làm mát dùng vật liệu thể rắn.

Cẩm Bình