Ogni inverno, il gelo porta con sé disturbi indesiderati, dai parabrezza ghiacciati alle pompe di calore ghiacciate. I metodi di scongelamento tradizionali si basano sul riscaldamento ad alta intensità energetica o su sostanze chimiche che danneggiano l’ambiente. Ora, i ricercatori della Virginia Tech stanno proponendo una soluzione più innovativa: lo sbrinamento elettrostatico (EDF).
Questo metodo si ispira alle minuscole cariche elettriche già presenti nel gelo stesso. Il professore associato Jonathan Boreyko e il suo team credono di poter sfruttare queste correnti elettriche naturali per rimuovere il ghiaccio senza ricorrere al calore o a sostanze chimiche aggressive. Il loro lavoro precedente ha dimostrato come l’uso di una piccola tensione potrebbe polarizzare i film d’acqua vicino al gelo, staccando microscopici cristalli di ghiaccio.
EDF si basa su questo concetto applicando una tensione molto più forte a un elettrodo posizionato sopra la brina. L’idea è che ciò intensificherà ulteriormente la polarizzazione elettrica all’interno del gelo. Questa maggiore polarizzazione crea una forte attrazione tra la brina e l’elettrodo, provocando la frattura dei cristalli di brina e il “salto” dalla superficie.
Testando la loro teoria, il team ha visto risultati iniziali incoraggianti: anche senza alcuna tensione applicata, una piastra di rame posizionata sopra la brina ne ha rimosso circa il 15% a causa della naturale capacità della brina di autopolarizzarsi debolmente. L’applicazione di 120 volt ha aumentato significativamente questo tasso di rimozione al 40% e un ulteriore aumento della tensione fino a 550 volt ha comportato una riduzione del gelo del 50%.
Tuttavia, le cose hanno preso una svolta inaspettata quando i ricercatori hanno aumentato la tensione ancora più in alto. Invece di migliorare continuamente le prestazioni, la rimozione del ghiaccio in realtà diminuisce a tensioni superiori a 1.100 volt. Ciò ha sconcertato il team poiché il loro modello teorico prevedeva un miglioramento continuo con una tensione più elevata.
Si è scoperto che il colpevole era la perdita di carica del gelo polarizzato nella superficie sottostante su cui cresceva. I test su un substrato di vetro più isolante hanno rivelato che questo problema di perdita diventa meno pronunciato ad alte tensioni. Il passaggio a un substrato “superidrofobico che intrappola l’aria” – un materiale altamente idrorepellente – ha risolto completamente il problema, consentendo loro di raggiungere i risultati attesi.
A 5.500 volt, la tensione più alta testata su questo nuovo substrato, è stato rimosso uno sbalorditivo 75% della brina, rivelando persino un logo Virginia Tech nascosto sotto il ghiaccio!
Sebbene sia ancora nelle sue fasi iniziali, EDF è molto promettente come alternativa futura ai tradizionali metodi di scongelamento. Ha il potenziale per essere significativamente più conveniente, rispettoso dell’ambiente ed efficiente dal punto di vista energetico. I prossimi passi per il team di Boreyko includono test su varie superfici e un ulteriore aumento dei tassi di rimozione del ghiaccio, con l’obiettivo finale di eliminare il ghiaccio al 100%.
