Nuevas bombas de calor frente al reto de las emisiones

La descarbonización del sector industrial plantea importantes desafíos tecnológicos, algunas de las soluciones propuestas, sin embargo, generan a su vez nuevos problemas.

Es el caso de las bombas de calor, consideradas por la comunidad científica como una herramienta prometedora para reducir emisiones, pero cuyos refrigerantes convencionales presentan limitaciones ambientales, de seguridad y de rendimiento.

Más allá de la compresión de vapor

Un grupo internacional de investigadores, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) a través del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), ha analizado el potencial de las bombas de calor de alta temperatura basadas en estado sólido y en ciclos de gas. El trabajo examina alternativas a la tecnología de compresión de vapor, actualmente muy eficiente pero dependiente de refrigerantes problemáticos y con un límite operativo que dificulta su uso a temperaturas superiores a los 300 grados centígrados.

Según explica Miguel Muñoz Rojo, investigador del CSIC en el ICMM y uno de los autores del estudio, estas restricciones técnicas impiden aplicar las bombas de calor convencionales en numerosos procesos industriales que requieren temperaturas más elevadas. Por ello, el desarrollo de nuevas tecnologías capaces de recuperar y bombear calor a altas temperaturas resulta esencial para mejorar la eficiencia energética del sector.

El reto del calor residual industrial

El estudio, publicado en la revista Nature Energy, señala que las bombas de calor actuales no pueden funcionar por encima de los 600 grados kelvin, lo que equivale a algo menos de 326 grados centígrados. Como consecuencia, muchos procesos industriales que operan a temperaturas superiores dependen todavía de combustibles fósiles o de calefacción eléctrica resistiva, lo que genera grandes cantidades de calor residual que no se aprovechan.

Esta situación refuerza la necesidad de desarrollar sistemas capaces de recuperar ese calor desperdiciado y reutilizarlo de forma eficiente a temperaturas muy elevadas. Muñoz Rojo subraya que este desafío es clave para reducir el consumo energético global de la industria y avanzar hacia modelos productivos más sostenibles.

Tecnologías emergentes con gran potencial

Los investigadores destacan en su trabajo las oportunidades y los retos de las bombas de calor de alta temperatura basadas en sólidos o gases, tecnologías emergentes con un menor impacto ambiental. Estas soluciones podrían llegar a suministrar calor a temperaturas de hasta 1.600 grados kelvin, cerca de 1.327 grados centígrados, lo que abre un amplio abanico de aplicaciones industriales.

El estudio ofrece además una perspectiva sobre posibles soluciones técnicas, su escalabilidad y una hoja de ruta para el desarrollo futuro de estas tecnologías. El objetivo es acelerar su madurez y facilitar su integración en procesos industriales reales.

Un impulso decisivo para la descarbonización

Para Muñoz Rojo, la mayor oportunidad reside en la capacidad de bombear calor a altas temperaturas y mejorar así la eficiencia de los procesos industriales. Este avance permitiría reducir de forma significativa el uso de combustibles fósiles y facilitar la conversión directa de electricidad en calor, aprovechando al mismo tiempo fuentes de calor residual que hoy permanecen sin explotar.

En este sentido, el investigador confía en que los progresos en bombas de calor de alta temperatura se conviertan en una pieza clave de la transición energética industrial y contribuyan de manera efectiva a la descarbonización del sector.