El trabajo pionero con refrigerantes genera grandes ganancias en la reducción de la huella de carbono

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Publicado originalmente por Laboratorio Nacional de Oak Ridge.

Cuando Brian Fricke entra en un supermercado, la evidencia de su logro científico está por todas partes en las vitrinas refrigeradas que albergan las frutas y verduras frescas. Como investigador de equipos de construcción del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Fricke tiene un largo historial de asegurarse de que los productos se mantengan frescos de una manera eficiente en el uso de la energía y ambientalmente racional.

Hace casi una década, dirigió la investigación y el desarrollo en colaboración con la industria para desarrollar refrigeración que reduzca las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuya el consumo de energía, un sistema que ahora se usa ampliamente como estándar en los supermercados de América del Norte.

“Al ver la nueva tecnología penetrar en el mercado de EE. UU., sabes que nunca pasa de moda ver ese equipo en acción como parte de mi vida diaria”, dijo Fricke. “Es un tipo de cosas para sentirse bien saber que tuve algo que ver con eso”.

el gran escalofrío

La aparentemente pequeña contribución de Fricke ha tenido un gran impacto en la cantidad de gases de efecto invernadero conocidos como hidrofluorocarbonos o HFC, que se liberan de los refrigeradores a la atmósfera. A los tres años de estar en el mercado, el sistema de refrigeración rediseñado que ayudó a establecer redujo la huella de carbono anual de la nación en un estimado de 340 millones de libras al usar dióxido de carbono en lugar de HFC como refrigerante principal.

“Mi trabajo como investigador era solucionar los problemas del sistema antes de que llegara al mercado, asegurándome de que fuera seguro, compatible y rentable en los climas del sur donde el uso es alto”, dijo. “La industria recurre a los laboratorios nacionales para eliminar cualquier problema y saber que el equipo funcionará según lo previsto”.

Como líder de grupo para la investigación de equipos de construcción en ORNL, Fricke guía a un equipo de investigadores dedicados a ayudar a la industria a desarrollar, demostrar e implementar tecnologías de eficiencia energética en edificios residenciales y comerciales. El equipo de Fricke trabaja para mejorar el rendimiento de calentadores de agua, bombas de calor, acondicionadores de aire, deshumidificadores, sistemas de refrigeración y refrigerantes alternativos. Utilizan cámaras de prueba experimentales, materiales novedosos y modelos informáticos en el Centro de Investigación e Integración de Tecnologías de Construcción del DOE en ORNL para desarrollar tecnologías amigables con el clima.

La investigación de Fricke ha ayudado a la industria a ofrecer algunas de las innovaciones más notables del programa de investigación de tecnologías de la construcción, como demostrar que el refrigerante N40 ecológico desarrollado por Honeywell funcionaría bien como reemplazo estándar del refrigerante comercial R-404A. El N40 no inflamable y no tóxico desarrollado por la industria tiene un potencial de calentamiento global bajo, o GWP. Fricke comparó el desempeño de los dos y determinó que N40 aumentó la eficiencia de los sistemas de refrigeración en un 10 %. Posteriormente, este descubrimiento allanó el camino para que el R-404A fuera reemplazado en gran medida y prohibido su uso en equipos nuevos y restringido en equipos preexistentes.

“Trabajar en este proyecto fue uno de los más gratificantes porque el refrigerante con GWP más bajo en realidad se comercializó y se puso en uso, y el impacto positivo en el medio ambiente es medible”, dijo. “Se necesita mucha paciencia y tiempo para probar los conceptos, pero cuanto antes lo hagamos, más rápido podremos ayudar a la industria a llevar esa innovación al mercado”.

Impacto colaborativo

Para Fricke, el legado del proyecto Honeywell continúa. Uno de los científicos involucrados en el trabajo del refrigerante N40 en el lado de la industria, Samuel Yana Motta, se unió recientemente al grupo de equipos de construcción de ORNL como investigador principal de I+D. Fricke colaborará con Motta como líder del grupo y anticipa que los dos continuarán enfrentando el desafío de mantener los refrigerantes seguros, eficientes, rentables y ambientalmente racionales.

“Las regulaciones continúan cambiando, y tienes que estar preparado para cambiar con eso, para adaptarte y moverte rápido”, dijo. “Los refrigerantes seguirán siendo un tema candente a largo plazo”.

Fricke dijo que el objetivo de su equipo de investigación es encontrar soluciones a través de la colaboración. “La industria busca nuestra ayuda con problemas técnicos; la idea es que generemos nuevos enfoques y encontremos esas respuestas para que se avance y el resultado sea un producto más eficiente energéticamente”, agregó.

Fricke aprendió el poder de la colaboración antes de unirse a ORNL. El nativo de Kansas City, Missouri, que obtuvo su doctorado en ingeniería mecánica de la Universidad de Missouri, pasó casi dos décadas enseñando, ascendiendo de rango desde asistente de investigación hasta un puesto de profesor asistente. Mientras daba clases en la universidad, se unió a ASHRAE, la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, donde conoció a otros ingenieros mecánicos que trabajan en la industria y universidades, a nivel nacional e internacional, y en laboratorios nacionales en los EE. UU.

Al comprometerse con una red de profesionales, Fricke obtuvo información sobre cómo los laboratorios nacionales pueden ser un recurso para impulsar el desarrollo de innovaciones, específicamente para la industria de alimentos congelados. Desde entonces, Fricke se ha desempeñado en numerosos roles de liderazgo dentro de ASHRAE, presidiendo comités dedicados a la refrigeración comercial de alimentos y bebidas, refrigeración e investigación de refrigerantes de bajo GWP. Se ha desempeñado como investigador principal en varias publicaciones de ASHRAE y ha recibido numerosas becas de investigación. Fue a través de ASHRAE donde se conectó con ORNL y decidió alejarse del mundo académico y hacer la transición a un puesto de tiempo completo en un laboratorio nacional.

“Enseñar fue gratificante pero, ya sabes, hacer la investigación es el equilibrio que necesitaba”, dijo. “Y desde que llegué al laboratorio en 2010, he crecido profesionalmente de manera constante. Pude hacer el trabajo práctico y ahora dirijo la dirección de nuestra investigación de equipos de construcción. Es el equilibrio correcto que realmente no sabía que me estaba perdiendo todos esos años académicos”.

El trabajo de Fricke con la organización profesional creció junto con su carrera en el laboratorio. Recientemente se convirtió en miembro de ASHRAE, una distinción otorgada a unos pocos en todo el mundo que han logrado importantes logros y contribuciones a la industria de la calefacción, el aire acondicionado, la refrigeración y la ventilación. Fricke dijo que le da crédito a su padre, que era ingeniero que fabricaba componentes para la industria nuclear, por inspirar su carrera profesional.

“Aprendí de él cómo desarmar cosas y volver a armarlas”, dijo. “Todo tiene que funcionar en conjunto con los componentes, sin importar la aplicación. Todavía tenemos mucho por lo que trabajar con los refrigerantes, para hacerlo bien a largo plazo”.

Fricke tiene la intención de que ese trabajo también ayude específicamente a las tiendas de comestibles de propiedad local.

“Es importante hacer que las nuevas tecnologías sean accesibles y rentables para todos. Pienso en los supermercados pequeños e independientes como (aquellos) con los que crecí en Kansas City. Es probable que tengan necesidades diferentes y es importante abordarlas. Ellos también necesitan soluciones”, dijo.

UT-Battelle administra ORNL para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, el mayor patrocinador individual de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para mayor información por favor visite energía.gov/ciencia.

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Ahora, me despido hasta una próxima vez. ¡Un saludo!

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