Em muitas partes do mundo, a brisa de um AC (ar-condicionado) em um dia quente é vista como um luxo em vez de uma necessidade. A mudança climática está desequilibrando a situação. As temperaturas globais médias estão agora cerca de 1,2°C mais altas do que antes da Revolução Industrial: até meados do século, espera-se que sejam cerca de 2°C mais altas. O uso de AC, consequentemente, está prestes a disparar. Segundo uma estimativa, o número de sistemas de resfriamento de ambientes poderia quase triplicar entre agora e 2050.

Essa tecnologia salvará vidas, tornará as cidades habitáveis e evitará perdas na produtividade econômica. A revista médica The Lancet estima que o acesso ao ar-condicionado evitou quase 200 mil mortes em todo o mundo entre pessoas com 65 anos ou mais em 2019, reduzindo a mortalidade relacionada ao calor desse grupo em 37%.

No entanto, expandir esses benefícios terá um custo. A eletricidade necessária para o ar-condicionado já é responsável por mais emissões de dióxido de carbono (CO2) do que toda a indústria da aviação. Como as leis da física determinam que um grau de resfriamento consome mais energia à medida que a temperatura externa aumenta, o resfriamento adicional exigirá mais energia por unidade, arriscando um aquecimento planetário muito maior.

Para fornecer esse resfriamento causando o mínimo de dano, a descarbonização da eletricidade é crucial. Mas tornar o sistema mais eficiente também é importante. Como os ACs comerciais costumam ser usados por até duas décadas, os instalados nos próximos anos influenciarão quantas emissões serão produzidas até 2050. Felizmente, uma série de novas tecnologias estão surgindo para torná-los menos poluentes e desperdiçadores.

Fazer essas melhorias significa lutar contra uma das restrições mais rígidas da natureza: a segunda lei da termodinâmica. "Você simplesmente não pode contorná-la", diz Russ Wilcox, diretor executivo da startup de ar-condicionado Trellis Air.

Em termos simples, a lei decreta que o calor não pode se mover espontaneamente de um objeto mais frio para um mais quente. Isso tem duas implicações preocupantes para os engenheiros: primeiro, todas as máquinas geram calor residual ineficiente; segundo, resfriar deliberadamente um ambiente requer energia. (Embora aquecer deliberadamente um ambiente também exija energia, os engenheiros de aquecimento não se incomodam tanto com a produção incidental de calor residual.)

Os ar-condicionados atualmente usam essa energia para puxar o ar quente e fazê-lo passar por um gás refrigerante, que evapora ao absorver o calor do ar. O ar resfriado é devolvido ao ambiente, e o gás é condensado de volta em líquido, liberando seu calor retido para fora.

As máquinas convencionais também desumidificam o ar enquanto o resfriam. Isso ocorre parcialmente por necessidade: a água que naturalmente condensa no metal ao redor do gás deve ser removida antes que possa causar danos. Mas essa desumidificação incidental também ajuda a tornar um espaço mais fresco, pois é mais fácil para o suor humano evaporar —e assim manter a pele fresca— em baixa umidade.

Fazer ambos os trabalhos ao mesmo tempo, no entanto, é extremamente ineficiente. Pesquisas publicadas na revista de energia Joule por cientistas americanos em 2022 concluíram que quase um terço da eletricidade usada para o ar-condicionado é destinada à remoção de umidade.

Essa fração pode se tornar maior ao longo do tempo. O uso de ar-condicionado está crescendo mais rapidamente em países em desenvolvimento, como Índia e Indonésia, que tendem a ser mais úmidos do que lugares mais ricos. E, como o ar quente também pode reter mais umidade, a umidade média é esperada para aumentar em todo o mundo.

Uma maneira de minimizar o trabalho de desumidificação que um AC precisa fazer é expor o ar de entrada a uma substância absorvente de água, conhecida como dessecante. Embora os dessecantes tenham sido testados no passado, a maioria é limitada na quantidade de água que podem absorver ou requerem quantidades substanciais de energia para serem reutilizáveis.

A Transaera, startup sediada em Massachusetts, em vez disso, procurou as chamadas estruturas metal-orgânicas (MOFs). Estas são gaiolas moleculares que podem ser ajustadas para capturar partículas "hóspedes" específicas e liberá-las posteriormente quando expostas ao calor.

A empresa espalha um revestimento à base de MOF em uma roda dentro da unidade pela qual o ar de entrada passa. Conforme a roda gira, a água capturada pelo MOF é levada e esvaziada pelo calor residual de baixo nível gerado pela máquina.

Testes de campo realizados durante o verão sugerem que um ar-condicionado construído com esse sistema usa 40% menos energia do que o convencional. A Transaera está trabalhando com fabricantes de ar-condicionado existentes para incorporar sua tecnologia em seus projetos.

A Trellis também está explorando meios alternativos de desumidificação, em um sistema que filtra o ar através de uma membrana seletivamente permeável. Isso, a empresa espera, deve ajudar um ambiente a se sentir fresco com pouco ou nenhum resfriamento ativo.

Outra prioridade é reduzir os elementos refrigerantes necessários para o funcionamento dos ACs convencionais. As opções mais populares —também usadas em geladeiras e bombas de calor— são os HFCs (hidrofluorocarbonetos), gases de efeito estufa potentes que são centenas e até milhares de vezes mais eficazes em aquecer a atmosfera do que o CO2.

Esses gases às vezes vazam durante o uso de uma unidade, mas muito mais pode ser liberado quando ela é descartada. Segundo uma estimativa, o aquecimento anual gerado pelos gases dos ACs equivale ao produzido por 720 milhões de toneladas extras de CO2, um número maior do que as emissões produzidas pela economia inteira do Canadá em 2022.

Acordos internacionais visam reduzir o uso de HFCs em 85% até 2050, mas sua implementação ainda é fragmentada e irregular. Por isso, algumas empresas estão tentando construir unidades que eliminem completamente esses gases, o que significa desenvolver um método totalmente diferente de absorver calor.

A empresa Blue Frontier, da Flórida, está tentando aproveitar os efeitos de resfriamento da evaporação da água. Sua abordagem faz uso de um dessecante líquido, semelhante a uma salmoura ultra salgada, para remover a umidade. O ar seco é então dividido em dois fluxos, sendo que um deles passa por uma fina camada de água para induzir a evaporação. Isso reduz a temperatura do metal circundante, que por sua vez resfria o outro fluxo de ar antes de ser direcionado de volta para o ambiente.

A empresa atualmente possui três unidades instaladas em edifícios comerciais. Daniel Betts, o diretor executivo da Blue Frontier, acredita que mais três estarão operacionais até o final de 2024. Os usuários, segundo a empresa, conseguem controlar a umidade e a temperatura independentemente uma da outra, enquanto reduzem o uso de energia entre 50% e 90% e o impacto ambiental dos gases em 85%. A energia restante é usada para alimentar a bomba de calor que regenera o dessecante.

Betts destaca benefícios além da eficiência. Como o resfriamento evaporativo aproveita a propensão do calor a fluir do quente para o frio, ele se torna mais eficiente à medida que as temperaturas externas aumentam. O sistema pode, portanto, recarregar o dessecante conectando-se à rede à noite, quando a demanda é menor, e usar eletricidade mínima para resfriar durante o calor do dia.

Essa flexibilidade na demanda de energia pode ajudar os ACs a minimizar a pressão que exercem sobre as redes elétricas —outro problema crucial. Atualmente, a demanda generalizada e sincronizada por resfriamento em clima quente leva a picos acentuados no consumo de eletricidade. Isso pode resultar em cortes de energia fatais, especialmente em países mais quentes e pobres.

Mesmo países ricos frequentemente recorrem à energia disponível para lidar com a demanda no verão: em junho de 2023, a National Grid da Grã-Bretanha ligou uma usina a carvão para lidar com um período de calor. Alguns meses depois, uma onda de calor severa fez com que a Califórnia evitasse por pouco apagões programados.

Como resultado, algumas empresas californianas estão experimentando ativamente abordagens mais amigáveis às redes. O Beverly Hilton e o Waldorf Astoria Beverly Hills, dois hotéis de luxo perto de Los Angeles, começaram a usar os "IceBricks" projetados pela empresa israelense Nostromo.

Eles contêm centenas de cápsulas de água que podem ser congeladas quando a demanda de eletricidade é baixa e depois usadas quando é alta. Fazendo isso, a Nostromo afirma que reduzirá os custos de eletricidade para resfriamento dos hotéis em 50% e diminuirá suas emissões de carbono.

Muito mais é necessário para tornar o ar-condicionado mais barato, mais limpo e mais confiável. Mas opções inteligentes desse tipo são um bom começo. Da forma correta, manter a humanidade fresca pode não precisar ser às custas do planeta.