De residuo cítrico a reserva de frío: un ejemplo de economía circular en la refrigeración industrial
La valorización de subproductos agroalimentarios está ampliando sus posibilidades de aplicación hacia ámbitos que van más allá de la propia industria alimentaria. Un ejemplo es el desarrollo de un nuevo fluido para refrigeración industrial a partir de D-limoneno, un compuesto presente en las cáscaras de naranja, limón y pomelo. Investigadores de las universidades de Huelva y Sevilla han utilizado este ingrediente para formular una emulsión capaz de almacenar y transportar energía térmica a temperaturas de hasta -85 °C.
La investigación conecta dos retos relevantes para la industria: encontrar nuevos usos para los subproductos generados durante la transformación de alimentos y desarrollar soluciones que permitan optimizar los procesos de refrigeración, especialmente importantes en las actividades de conservación, congelación y distribución alimentaria.
El interés del desarrollo reside en que el material no actúa únicamente como un fluido para transportar frío. También permite almacenarlo y liberarlo posteriormente, una propiedad que podría facilitar una gestión más flexible de la demanda térmica en instalaciones industriales.
Del residuo cítrico a un nuevo material funcional gracias a 3 componentes
Las cáscaras de cítricos contienen compuestos de interés industrial, entre ellos el D-limoneno, presente en sus aceites esenciales. Su recuperación permite obtener una materia prima que puede incorporarse a formulaciones destinadas a aplicaciones distintas de las habituales en los sectores alimentario, cosmético o químico.
En este caso, el equipo investigador ha desarrollado una emulsión anhidra —es decir, sin agua— que combina tres componentes: D-limoneno, polietilenglicol 400 (PEG400) y nanopartículas de sílice.
Cada uno desempeña una función específica. El PEG400 actúa como material de cambio de fase, absorbiendo o liberando energía térmica durante sus transiciones. El D-limoneno constituye la fase continua de la emulsión, mientras que las nanopartículas de sílice contribuyen a estabilizar la mezcla y evitar la separación de sus componentes.
La formulación de este material requiere ajustar cuidadosamente las proporciones. Una concentración elevada de sílice puede incrementar la viscosidad y dificultar la circulación del fluido por los circuitos industriales; una cantidad insuficiente, por el contrario, puede comprometer la estabilidad de la emulsión durante su funcionamiento.
Este equilibrio resulta determinante para conseguir un material que reúna dos propiedades necesarias para su aplicación: capacidad de almacenamiento térmico y condiciones adecuadas de circulación.
Almacenamiento térmico a temperaturas de hasta -85 °C
Uno de los resultados más destacados de los ensayos es el intervalo de funcionamiento de la emulsión, que abarca aproximadamente desde -85 hasta +5 °C. Esta amplitud permite plantear aplicaciones en procesos de refrigeración y congelación que requieren condiciones térmicas exigentes.
Además de su rango de temperaturas, el material mostró una capacidad de almacenamiento y transporte de frío hasta 2,4 veces superior a la de algunos refrigerantes secundarios convencionales para un mismo volumen, según los resultados del estudio.
Esta característica se relaciona con su capacidad para almacenar energía térmica y liberarla cuando se necesita. En términos industriales, significa que el frío podría producirse y acumularse en un momento determinado para utilizarse posteriormente, sin depender exclusivamente de la generación instantánea de refrigeración.
El principio se basa en el almacenamiento de energía térmica mediante materiales de cambio de fase. Durante la transición entre estados, estos materiales absorben o liberan energía, lo que permite acumular una determinada capacidad frigorífica en un volumen concreto.
La emulsión puede emplearse tanto en circuitos de circulación como en depósitos de almacenamiento térmico. En el primer caso, transportaría energía entre diferentes puntos de una instalación; en el segundo, funcionaría como reserva de frío para atender necesidades posteriores.
Posibles aplicaciones en la industria alimentaria
Las características del material abren distintas líneas de investigación para instalaciones en las que la refrigeración representa una parte importante del proceso productivo. Su capacidad para trabajar a temperaturas muy bajas podría resultar de interés en sistemas de congelación industrial, cámaras frigoríficas y circuitos de intercambio térmico.
También se plantea su posible utilización en el transporte de productos que requieren condiciones de temperatura controlada. En este ámbito, la capacidad de almacenamiento térmico podría contribuir a mantener las condiciones de conservación durante determinados periodos sin depender únicamente de equipos de refrigeración en funcionamiento continuo.
Entre las aplicaciones que podrían explorarse destacan:
- Procesos de congelación: por su capacidad para operar a temperaturas de hasta -85 °C.
- Instalaciones frigoríficas: como fluido secundario para transportar energía térmica entre distintos puntos de una planta.
- Almacenamiento de frío: para acumular capacidad frigorífica y utilizarla en función de las necesidades de producción.
- Transporte a temperatura controlada: como posible solución de almacenamiento térmico para productos refrigerados o congelados.
Más allá de la industria alimentaria, los investigadores también contemplan aplicaciones en sectores como el farmacéutico y el biotecnológico, donde el mantenimiento de temperaturas específicas resulta esencial para conservar medicamentos, vacunas y muestras biológicas.
Aunque todavía queda camino para determinar su viabilidad a escala industrial, la investigación ofrece una nueva perspectiva sobre el aprovechamiento de recursos procedentes de la industria alimentaria y su posible contribución al desarrollo de tecnologías de refrigeración.
