El frío en la piel de los cítricos

Hay frutas que recuerdan al verano. Basta pelar una naranja para que una habitación se llene de luz, de infancia, de patio, de conversaciones de sobremesa, de la memoria de ese olor en las manos de las abuelas. Un recuerdo cítrico y limpio que parece difuminarse cuando la cáscara cae en el olvido, desechada tras consumir el fruto. 

La ciencia, sin embargo, mira donde otros solo ven un resto y le encuentra una segunda vida. En esas pieles olvidadas, aparentemente inservibles, permanecen aceites esenciales con moléculas que regresan al laboratorio con una tarea muy alejada de esa imagen estival: ayudar a conservar el frío.

El líquido desarrollado es un derivado de cáscaras de cítricos como el limón, la naranja y el pomelo. Foto: Pexels.

La imagen tiene algo de paradoja. De la cáscara de frutos asociados al sol como los limones, las naranjas y pomelos, un equipo del Centro de Investigación en Tecnología de Productos y Procesos Químicos de la Universidad de Huelva (Pro2TecS), en colaboración con el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Sevilla, ha desarrollado una emulsión sin agua que funciona como una reserva térmica de frío: puede circular por tuberías para mover frío dentro de una instalación o permanecer quieta y liberarlo cuando se necesite.

A diferencia de otros fluidos que solo sirven para transportar frío de un punto a otro, esta mezcla también lo acumula y libera. Esto permitiría utilizarlo de dos formas: circulando por tuberías o intercambiadores de calor dentro de una instalación, o permaneciendo quieta como acumulador térmico, de manera parecida a una bolsa de hielo, pero diseñada para condiciones industriales mucho más exigentes.

Guardar frío 

La principal novedad del trabajo es que la emulsión no contiene agua. Esta característica le permite operar a temperaturas muy inferiores a las de algunos refrigerantes secundarios convencionales, como mezclas de glicol con agua o salmueras utilizadas habitualmente en instalaciones de frío.

La emulsión desarrollada por los investigadores.

Los ensayos muestran que la solución funciona en un rango aproximado de entre -85 y +5 grados centígrados. Además, llegó a almacenar y transportar hasta 2,4 veces más frío que algunos refrigerantes habituales ocupando el mismo espacio. “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 Universidad de Huelva Adrián Tenorio Alfonso.

Por ahora, la investigación se encuentra en fase de prueba de concepto. Es decir, el material ha mostrado resultados positivos en laboratorio, pero todavía tendrá que validarse en condiciones reales antes de poder convertirse en un producto final.

Una mezcla sin agua

El estudio, publicado en International Journal of Refrigeration, presenta una emulsión formada por dos líquidos que no se mezclan de manera natural y un tercer componente que mantiene estable la unión.

La fórmula combina tres ingredientes principales:

• En concreto, el componente que almacena la energía es el PEG400, un material que suele encontrarse como un líquido pero que cambia de estado según la temperatura a la que se encuentre: absorbe energía cuando se funde y la libera cuando se solidifica. Ese cambio permite que el fluido actúe como una reserva de frío.
• El segundo componente es el D-limoneno, un líquido procedente de los cítricos que actúa como medio en el que se reparten las gotas de PEG400. Al no utilizar agua, la emulsión evita uno de los principales problemas de otros sistemas: la congelación del fluido cuando se trabaja a temperaturas bajo cero.
• El tercer ingrediente son nanopartículas de sílice, que rodean esas gotas microscópicas de PEG400 y evitan que se unan entre sí o que la emulsión se separe. En la práctica, funcionan como una barrera que ayuda a mantener estable la mezcla durante los ciclos de enfriamiento y calentamiento.

El equilibrio, sin embargo, es delicado. Si se añade poca sílice, la emulsión puede perder estabilidad. Si se añade demasiado, el líquido se vuelve más viscoso y resulta más difícil moverlo por tuberías. “Por eso, el reto está en ajustar bien la ‘receta’”, añade Tenorio Alfonso.

El investigador de la Universidad de Huelva Adrián Tenorio Alfonso.

Temperaturas bajo cero

El almacenamiento de energía térmica permite conservar calor o frío para utilizarlo en otro momento. En 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.

La emulsión desarrollada por el grupo investigador podría aplicarse en procesos que requieren temperaturas muy bajas, estables y eficientes. Entre sus posibles usos destacan:

• Congelación industrial.
• Conservación y transporte de alimentos.
• Cadena de frío de medicamentos y vacunas.
• Conservación de muestras biológicas.
• Sistemas de refrigeración de muy baja temperatura.
• Amortiguación térmica en instalaciones industriales.
• Transporte de frío en tuberías o intercambiadores de calor.

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.

Próximos pasos

Durante siglos, conservar ha sido una forma de ganar tiempo: evitar que un alimento se estropee, que una medicina pierda eficacia, que una muestra biológica deje de servir para estudiar una enfermedad. 

En esta investigación, esa cadena de frío empieza en la piel de una fruta, asociada al verano, a un aroma, a un recuerdo lejano. Ahora, este residuo transformado a través de la química, esa misma piel podría contribuir a proteger alimentos, medicamentos o muestras biológicas a decenas de grados bajo cero. Una memoria cítrica convertida en reserva de frío.

Más información en #CienciaDirecta: Desarrollan un líquido derivado de cítricos que almacena frío para mejorar la refrigeración industrial