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Capitolo 2: Come la fisica ha battuto la chimica

Capitolo 2: Come la fisica ha battuto la chimica

Sergio Girotto

Mentre gli imperi chimici cercavano freneticamente una nuova “molecola magica”, la termodinamica, con le sue antiche e inflessibili leggi, ci indirizzava verso casa. Nel 1995, la ricerca al NIST (condotta da McLinden e Domanski) aveva segnato il colpo di morte: le combinazioni atomiche per refrigeranti artificiali sicuri ed efficienti erano esaurite. La “soluzione chimica” si era arresa, ed era tempo che la fisica prendesse il timone. Scegliere anidride carbonica pura (R744) significava scontrarsi frontalmente con un muro fisico terrificante: la sua bassa temperatura critica di 31,1 gradi.

A Trondheim, il professor Lorentzen aveva disegnato la mappa per aggirare questo muro. Teorizzò che sopra questa temperatura, la CO2 non dovrebbe essere costretta a condensarsi come i fluidi tradizionali. Invece, entra in uno stato “transcritico”, un gas denso e irrequieto.

La resa energetica era una meraviglia con proprietà di trasferimento di calore eccezionali, ma il risultato che ne ottenne fu temibile: richiedeva pressioni operative fino a 120 bar, rispetto ai delicati 15-20 bar a cui eravamo abituati.

Phase Diagram of CO2

Nel 1995, questa era ancora solo una poesia elegante senza voce, poiché non c’erano compressori né valvole in grado di sostenere quella pressione. Ma, come forse sapete, qui in Italia l’artigianato è una forma di poesia ostinata. Da una stretta di mano ferma tra Costan e Officine Mario Dorin, nel 1996 fu forgiato il primo prototipo al mondo di un compressore semi-ermetico per la CO2 transcritica.

I nostri test sono stati eroici. Abbiamo fatto girare le macchine all’esterno, sotto il cielo aperto, perché nessuna sala di test poteva contenere in sicurezza un’esplosione da 120 bar. Costruivamo a mano i gas coolers, “prendevamo in prestito” valvole pesanti dagli escavatori idraulici e modificavamo la lubrificazione nel fango e nel vento.

Sorprendentemente, ha funzionato. Il cuore iniziò a battere, il compressore ruggì e la macchina produsse freddo.

Anche se nel 1996 l’unico componente esistente era il compressore, abbiamo confermato che l’uso della CO2 non era un problema di principio, ma una questione tecnologica di contenimento e regolazione della pressione. Una volta gestita, la via verso il freddo naturale si aprì finalmente, dimostrando che l’alta pressione non era una condanna a morte, ma solo un rebus ingegneristico.