Refrigeración climáticamente amigable: el KIT analiza el potencial de las tecnologías calóricas

Con el aumento de las temperaturas crece en todo el mundo la demanda de refrigeración. Hasta ahora, esa demanda se cubre sobre todo con sistemas convencionales que emplean refrigerantes gaseosos con un alto potencial de efecto invernadero. La refrigeración calórica podría ser una alternativa sostenible, porque utiliza materiales sólidos en lugar de refrigerantes convencionales. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), junto con socios internacionales, analizaron el estado de estos sistemas. Muestran qué avances existen y qué dificulta todavía su aplicación. Los resultados se publicaron en Nature Energy (DOI: 10.1038/s41560-026-02143-1).

Según el Servicio Meteorológico Alemán, junio de 2026 terminó con una ola de calor histórica. Como estos eventos extremos aumentan en todo el mundo, se espera que la demanda de energía para climatizar espacios interiores se más que duplique hasta 2050. El rápido desarrollo de la inteligencia artificial también eleva la necesidad de refrigeración, ya que los centros de datos más potentes deben disipar más calor. Pero la refrigeración no solo gana importancia en edificios y centros de datos, sino también en electrónica, medicina y logística. Hasta ahora, esta demanda la cubren sobre todo los sistemas de compresión de vapor, una tecnología de casi 200 años que está muy extendida, pero que utiliza refrigerantes gaseosos que, al escapar, pueden contribuir al calentamiento global.

La investigación de la Dra. Jingyuan Xu muestra que existen otras opciones. La científica, galardonada en varias ocasiones, dirige en el Instituto de Tecnología de Microestructuras (IMT) del KIT el grupo de investigación «Tecnologías de calefacción y refrigeración libres de emisiones y respetuosas con el medio ambiente (ZEco Thermal Lab)». «La refrigeración calórica ofrece dos ventajas a la vez: prescinde de refrigerantes dañinos para el clima y puede ayudar a reducir el consumo de energía», explica Xu. En una revisión reciente, resumió junto con sus coautores el estado de la investigación.

Avances en los dispositivos

«Las tecnologías de refrigeración calórica utilizan materiales que se calientan por una influencia externa y se enfrían de nuevo cuando esta cesa», dice Xu. Para ello pueden emplearse campos magnéticos y eléctricos, pero también presión o tracción. En un dispositivo, el cambio de temperatura sirve para absorber calor y liberarlo en otro lugar, de forma similar a un refrigerador o una bomba de calor.

Los prototipos actuales muestran hasta dónde ha avanzado este campo. Algunos ya alcanzan potencias de refrigeración que van más allá de las meras demostraciones de laboratorio: los sistemas con campos magnéticos superan los tres kilovatios, un rango de potencia relevante para aplicaciones de refrigeración de mayor tamaño. Los prototipos de accionamiento mecánico superan el kilovatio. Los sistemas más pequeños, que usan campos eléctricos o funcionan según el principio elastocalórico, se mantienen por ahora por debajo de los diez vatios, pero podrían ser adecuados para enfriar dispositivos portátiles (wearables), chips o sensores.

A pesar de los grandes avances, los investigadores identifican una brecha entre el material y la potencia de refrigeración del dispositivo terminado: se pierde rendimiento por pérdidas de calor, fatiga del material o energía que no se recupera por completo en el ciclo de refrigeración. «Grandes cambios de temperatura en el material no bastan por sí solos», afirma el Dr. Kun Wang, del IMT y primer autor del estudio. «Lo decisivo es cuánto de ese efecto llega al nivel del dispositivo y con qué eficiencia opera el ciclo de refrigeración.»

Hoja de ruta para la aplicación

Los investigadores señalan los pasos necesarios para que los sistemas calóricos enfríen de forma fiable en la vida cotidiana. Resulta especialmente importante la vida útil: los dispositivos deben funcionar de manera estable durante muchos millones de ciclos si han de refrigerar durante años. También es decisivo que puedan absorber y liberar calor con rapidez y que requieran la menor energía posible para el ciclo de refrigeración.

Por ahora, los sistemas calóricos no pueden reemplazar de forma generalizada a los sistemas de refrigeración establecidos. «Primero resultan interesantes allí donde la refrigeración clásica choca con límites prácticos», dice Xu. «Eso puede ocurrir cuando los equipos deben funcionar de forma muy silenciosa o cuando hay que evitar refrigerantes con fuerte impacto climático.» Pruebas estandarizadas y demostradores cercanos a la aplicación deberán mostrar qué sistemas son adecuados para ello.

Publicación original: Wang, K., Seelecke, S., Sun, Q. et al. Caloric cooling devices and systems. Nat Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-026-02143-1