Καθώς οι θερμοκρασίες στον πλανήτη αυξάνονται και εν μέσω μιας ενεργειακής κρίσης, η εξοικονόμηση ενέργειας γίνεται όλο και πιο σημαντική – και, σε αυτό το πλαίσιο, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει ένα σύστημα που ανέπτυξαν ερευνητές του ΜΙΤ, το οποίο παρέχει έναν τρόπο παθητικής ψύξης για τη συντήρηση τροφίμων και την υποστήριξη συστημάτων κλιματισμού σε κτίρια, χωρίς να χρειάζεται ρεύμα, απαιτώντας μόνο λίγο νερό.
Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του MIT News, το σύστημα συνδυάζει ψύξη μέσω ακτινοβολίας (radiative cooling), ψύξη με εξάτμιση (evaporative cooling) και θερμική μόνωση σε ένα πακέτο που θα μπορούσε να μοιάζει με τους υπάρχοντες ηλιακούς συλλέκτες. Μπορεί να παρέχει ψύξη μέχρι και 9,3 βαθμών Κελσίου σε σχέση με τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, αρκετή για να επιτρέπει την ασφαλή αποθήκευση τροφίμων για περίπου 40% περισσότερο, υπό συνθήκες μεγάλης υγρασίας. Ο χρόνος ασφαλούς αποθήκευσης μπορεί να τριπλασιάζεται υπό ξηρότερες συνθήκες.
Τα ευρήματα παρουσιάζονται στο Cell Reports Physical Science, σε επιστημονικό άρθρο από τον μεταδιδακτορικό του ΜΙΤ Ζενγκμάο Λου, τον Άρνι Λιρόι (PhD), τους καθηγητές Τζέφρι Γκρόσμαν και Έβελιν Γουάνγκ και δύο άλλους. Αν και απαιτούνται περισσότερες έρευνες για να μειωθεί το κόστος ενός σημαντικού στοιχείου του συστήματος, οι ερευνητές λένε πως ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε να παίξει σημαντικό ρόλο ως προς την κάλυψη των αναγκών ψύξης σε πολλά μέρη του κόσμου με έλλειψη ηλεκτρισμού ή νερού.
Το σύστημα συνδυάζει προηγούμενα σχέδια ψύξης, με το καθένα να παρέχει περιορισμένες ποσότητες ψυκτικής ισχύος, προκειμένου να παρέχει σημαντικά επίπεδα ψύξης συνολικά. Αποτελείται από τρία στρώματα υλικού, που παρέχουν μαζί ψύξη καθώς διέρχονται από το σύστημα νερό και θερμότητα. Στην πράξη, η συσκευή θα μπορούσε να μοιάζει με συμβατικό ηλιακό συλλέκτη, μα αντί να παρέχει ηλεκτρισμό, παρέχει ψύξη. Το μόνο που χρειάζεται είναι να τροφοδοτείται με νερό για να εξατμίζεται, μα η κατανάλωση είναι πολύ μικρή: Μόνο μια φορά κάθε τέσσερις ημέρες στις πιο θερμές, ξηρές περιοχές, και μόνο μια φορά τον μήνα στις πιο υγρές.
Το πιο πάνω στρώμα είναι ένα αεροτζέλ, υλικό που αποτελείται κυρίως από αέρα κλεισμένο στις κοιλότητες μιας δομής που παραπέμπει σε σφουγγάρι, φτιαγμένης από πολυαιθυλένιο. Το υλικό είναι πολύ μονωτικό, μα επιτρέπει ελεύθερα τη διέλευση υδρατμών και υπέρυθρης ακτινοβολίας. Η εξάτμιση νερού παρέχει μέρος της ψυκτικής ισχύος, ενώ η υπέρυθρη ακτινοβολία εκπέμπει μέρος της θερμότητας στον αέρα και μετά στο Διάστημα, αντίθετα με τα air condition, που βγάζουν θερμό αέρα στο άμεσο περιβάλλον τους.
Κάτω από το αεροτζέλ υπάρχει ένα στρώμα υδροτζέλ, άλλο ένα υλικό σαν σφουγγάρι, οι πόροι του οποίου όμως είναι γεμάτοι με νερό αντί για αέρα. Αυτό παρέχει την πηγή νερού για ψύξη μέσω εξάτμισης, καθώς στην επιφάνεια σχηματίζονται υδρατμοί, που περνούν από το στρώμα αεροτζέλ και μετά στο περιβάλλον.
Από κάτω, ένα στρώμα σαν καθρέφτης αντανακλά το εισερχόμενο ηλιακό φως που φτάνει μέχρι εκεί, στέλνοντάς το πίσω μέσω της συσκευής, αντί να το αφήνει να θερμάνει τα υλικά, μειώνοντας ως εκ τούτου το θερμικό τους φορτίο. Και το κορυφαίο στρώμα αεροτζέλ, το οποίο παρέχει καλή μόνωση, είναι επίσης ιδιαίτερα ανακλαστικό, περιορίζοντας την ποσότητα της ηλιακής θέρμανσης στη συσκευή, ακόμα και απευθείας κάτω από τον ήλιο.
«Κλειδί» για το σύστημα είναι οι ιδιότητες του αεροτζέλ, ωστόσο το υλικό αυτό είναι προς το παρόν ακριβό στην παραγωγή, καθώς απαιτεί ειδικό εξοπλισμό για «critical point drying» (CPD) για την απομάκρυνση διαλυτών από τη δομή χωρίς να της προκαλούνται ζημιές. Ωστόσο τα άλλα υλικά είναι ευρέως διαθέσιμα και φθηνά.