Nghiên cứu công nghệ mới thay khí gas truyền thống trong máy điều hòa

Trong một phòng thí nghiệm khiêm tốn tại Đại học Cambridge (Anh), một chất rắn mềm, có vẻ ngoài giống như sáp đang mở ra tương lai mới cho ngành công nghiệp điều hòa không khí toàn cầu. Không cần dùng đến khí gas gây hiệu ứng nhà kính như hiện nay, loại chất làm lạnh rắn (solid refrigerant) này có khả năng thay đổi nhiệt độ đến hơn 50°C khi bị nén và đặc biệt là không rò rỉ khí độc hại ra môi trường.

Giáo sư Vật lý Vật liệu Xavier Moya, người dẫn đầu nghiên cứu tại Đại học Cambridge, chia sẻ: “Chúng không chỉ không gây nóng lên toàn cầu, mà còn tiết kiệm năng lượng hơn các chất làm lạnh hiện nay.” Trong bối cảnh toàn cầu có tới 2 tỷ máy điều hòa đang hoạt động và con số này tăng nhanh do biến đổi khí hậu, việc tìm ra một giải pháp làm lạnh thân thiện với môi trường là vô cùng cấp bách.

Giáo sư Moya và nhóm của ông đã nghiên cứu các tinh thể nhựa (plastic crystals) trong suốt 15 năm qua. Những tinh thể này có cấu trúc phân tử đặc biệt, với các phân tử có khả năng quay quanh trục của chính mình. Khi bị nén, chuyển động này dừng lại và năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt. Khi áp suất được giảm, chúng làm lạnh môi trường xung quanh – một hiện tượng được gọi là hiệu ứng barocaloric.

Một nguyên mẫu hệ thống làm lạnh đã được xây dựng thành công. Mặc dù có kích thước tương đương một chiếc vali lớn và phát ra tiếng ồn khá rõ khi hoạt động, nhưng hệ thống này đã làm lạnh thành công các lon nước ngọt bên trong một tủ lạnh nhỏ. Điều này cho thấy tiềm năng rất lớn trong việc thương mại hóa công nghệ.

Không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm, Moya đã sáng lập công ty Barocal vào năm 2019 để thương mại hóa phát minh này. Công ty hiện có 9 nhân sự, đặt trụ sở tại một phòng thí nghiệm tạm bợ trong một bãi đỗ xe. Tuy nhiên, tiềm năng của công nghệ đã thu hút các nhà đầu tư lớn như Hội đồng Đổi mới châu Âu (EIC) và Breakthrough Energy – tổ chức do tỷ phú Bill Gates sáng lập nhằm giảm phát thải khí nhà kính.

Barocal đã gọi vốn thành công khoảng 4,5 triệu USD và dự kiến sẽ mở rộng quy mô nhân sự lên 25-30 người trong năm nay. Kỹ sư vật liệu Mohsen Elabbadi của công ty cho biết: “Mẫu thử này chưa được tối ưu về khối lượng, kích thước hay tiếng ồn. Nhưng hiệu suất của thiết bị hoàn thiện sẽ so sánh được, thậm chí vượt trội, so với điều hòa dùng gas truyền thống.”

Điều đáng chú ý là công nghệ barocaloric không chỉ làm mát, mà còn có thể tạo ra nhiệt, mở rộng phạm vi ứng dụng ra cả lĩnh vực sưởi ấm trong tương lai.

Theo ông Florian Schabus, Giám đốc thương mại của Barocal, sản phẩm đầu tiên sẽ ra mắt thị trường trong vòng ba năm tới. Giai đoạn đầu, công ty nhắm đến các khách hàng doanh nghiệp với thiết bị làm mát quy mô lớn dành cho trung tâm thương mại, nhà kho, trường học và trung tâm dữ liệu. Mặc dù chi phí ban đầu có thể cao hơn, nhưng chi phí vận hành rẻ hơn sẽ là điểm hấp dẫn với các doanh nghiệp.

Mục tiêu dài hạn của Barocal là đưa công nghệ vào từng hộ gia đình, với giá bán tương đương các máy điều hòa truyền thống nhưng hoàn toàn không dùng khí gây hại, giúp người tiêu dùng tiết kiệm hóa đơn điện và bảo vệ môi trường.