I suoni comuni di sottofondo della vita quotidiana – come il ronzio di un frigorifero, un condizionatoreIl sibilo e il ronzio di una pompa di calore spesso passano inosservati. Questi rumori, però, sono il cuore pulsante di un edificio sano e parte integrante del comfort e della comodità.
In qualità di ingegnere chimico e ricercatore presso l’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia, Tugba Turnaoglu è sintonizzato sul ritmo delle attrezzature edili, non solo ascoltandone i ronzii, ma immaginando i liquidi che scorrono all’interno delle apparecchiature che mantengono le condizioni fresche o calde, a seconda delle necessità. .
Costruire con materiali avanzati – foto illustrativa. Credito immagine: Pixabay (licenza gratuita Pixabay)
Nei suoi tre anni di lavoro all’interno dei gruppi di accumulo dell’energia termica e integrazione di apparecchiature multifunzionali, Turnaoglu ha condotto esperimenti e studi sui materiali utilizzati per il riscaldamento e il raffreddamento, compresi materiali per l’accumulo di energia termica, refrigeranti a basso riscaldamento globale e l’integrazione di nuovi materiali come gli ioni liquidi nelle apparecchiature di deumidificazione dell’aria.
Si concentra sullo sviluppo e sull’implementazione di materiali avanzati per promuovere tecnologie edilizie a zero emissioni di carbonio ed efficienti dal punto di vista energetico, in particolare per unità di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria.
“Come ingegneri e scienziati, il nostro obiettivo è promuovere o sviluppare materiali e tecnologie più sostenibili per superare le sfide ambientali del 21° secolo”, ha affermato Turnaoglu. “Questi progressi possono avere un impatto diretto o indiretto sul pianeta, e il mio compito è capire come e perché e sviluppare alternative migliori”.
In qualità di scienziato presso l’Oak Ridge National Laboratory, Tugba Turnaoglu sta studiando nuovi materiali per lo stoccaggio dell’energia termica e modi per incorporarli in progetti di pompe di calore convenienti ed efficienti dal punto di vista energetico. Crediti: Carlos Jones/ORNL, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
Esplorazione dei liquidi ionici
L’interesse di Turnaoglu nella ricerca di materiali rispettosi dell’ambiente ed efficienti dal punto di vista energetico ha guadagnato terreno quando ha completato il suo dottorato in ingegneria chimica e petrolifera presso l’Università del Kansas. È stato lì che ha rivolto la sua ricerca ai liquidi ionici.
Per capire cosa sono i liquidi ionici, Turnaoglu ha detto di pensare a una saliera perché sono sali. Tuttavia, hanno molecole più grandi rispetto ai sali tradizionali, il che li rende liquidi e non solidi.
“La maggior parte dei liquidi ionici non evapora e possono essere progettati per essere rispettosi dell’ambiente”, ha affermato. “Ciò significa che i liquidi ionici possono essere accoppiati con un’ampia gamma di composti, consentendone l’uso in varie applicazioni come catalisi, separazione e lubrificazione, per citarne alcune. Possono essere utilizzati anche per cicli di riscaldamento e raffreddamento.”
Tugba Turnaoglu, ricercatore in tecnologie edilizie presso l’Oak Ridge National Laboratory, studia anche materiali avanzati come i liquidi ionici che potrebbero essere utilizzati in sistemi di riscaldamento e raffreddamento a basso riscaldamento globale. Crediti: Carlos Jones/ORNL, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
La ricerca di Turnaoglu sui liquidi ionici si è evoluta nell’analisi dell’ammoniaca per la refrigerazione.
“L’abbinamento dell’ammoniaca con un liquido ionico ha mostrato il potenziale per l’uso in un ciclo di assorbimento-refrigerazione, un tipo di ciclo di riscaldamento-raffreddamento”, ha affermato. “Tuttavia, per sapere come si sarebbe comportato, avevo bisogno di capire come interagiscono.”
Le ulteriori indagini sull’ammoniaca portarono Turnaoglu a eseguire vari esperimenti in un ampio intervallo di temperature e pressioni. Il lavoro includeva anche per lei alcune ricerche primarie che l’hanno messa sulla strada per ORNL. Ha utilizzato la microbilancia gravimetrica, una forma di misurazione accurata, implementando la tecnica per la prima volta con liquidi ionici e ammoniaca.
La ricerca sull’ammoniaca ha aperto le porte a Turnaoglu per presentare le sue scoperte a un pubblico nazionale durante la conferenza annuale del 2019 dell’ASHRAE, o dell’Associazione americana per gli ingegneri del riscaldamento, della refrigerazione e del condizionamento dell’aria. Questo è stato anche il luogo in cui ha attirato l’attenzione di Kyle Gluesenkamp, uno scienziato in tecnologie edilizie presso ORNL.
In qualità di scienziato presso l’Oak Ridge National Laboratory, Tugba Turnaoglu sta studiando nuovi materiali per lo stoccaggio dell’energia termica e modi per incorporarli in progetti di pompe di calore convenienti ed efficienti dal punto di vista energetico. Crediti: Carlos Jones/ORNL, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
“Quando ho incontrato Kyle, era interessato a farmi unire al suo team e a mettere a frutto le mie scoperte nella ricerca sulle apparecchiature di costruzione presso il laboratorio nazionale”, ha affermato.
Gluesenkamp, tuttavia, aveva sentito solo una parte del potenziale liquido ionico all’ASHRAE. Come parte della sua tesi di dottorato, Turnaoglu stava anche studiando come accoppiare l’anidride carbonica e gli alcoli diidrossilici con liquidi ionici. Sei mesi dopo la presentazione dell’ASHRAE, ha conseguito il dottorato con lode e ha finalmente accettato l’offerta di unirsi all’ORNL.
Stoccaggio pionieristico dell’energia termica
Per Turnaoglu, trasferirsi nel Tennessee orientale per lavorare a Oak Ridge non è stato solo un punto di svolta a livello professionale, ma l’ha anche ancorata mentre era lontanissima dalla sua nativa Turchia.
Dopo essersi laureata all’Università di Ankara, Turnaoglu sapeva che era necessario andare in un altro paese per proseguire gli studi avanzati. È venuta per la prima volta negli Stati Uniti per completare il suo master in ingegneria chimica presso l’Università dell’Oklahoma.
Nata in una famiglia che poneva l’accento sull’istruzione, con genitori che incoraggiavano lei e i suoi fratelli a conseguire la laurea, Turnaoglu ha preso a cuore il consiglio ed è diventata il primo ingegnere con un dottorato nella sua famiglia.
Tugba Turnaoglu, ricercatore in tecnologie edilizie presso l’Oak Ridge National Laboratory, studia anche materiali avanzati come i liquidi ionici che potrebbero essere utilizzati in sistemi di riscaldamento e raffreddamento a basso riscaldamento globale. Credito: Carlos Jones/ORNL
“Vorrei dire che sono il primo medico, ma ho fratelli molto bravi, incluso uno che è medico”, ha detto.
Turnaoglu aveva una conoscenza minima dei laboratori nazionali prima di unirsi all’ORNL, ma ha affermato di essere entusiasta delle opportunità future, sapendo che l’ambiente dei laboratori nazionali avrebbe fornito una piattaforma per una ricerca rigorosa. ORNL potrebbe anche offrire una piattaforma per generare risultati scientifici che potrebbero eventualmente favorire applicazioni commerciali innovative.
Attualmente, il suo portafoglio di ricerca presso ORNL è focalizzato sullo sviluppo di tecnologie di stoccaggio dell’energia termica e sulla loro integrazione nelle pompe di calore, qualcosa che considera fondamentale per aiutare gli Stati Uniti a raggiungere il loro obiettivo di zero emissioni nette di carbonio entro il 2050, mitigando così il cambiamento climatico.
La tecnologia delle pompe di calore può contribuire alla decarbonizzazione riducendo la necessità di sistemi di riscaldamento e raffreddamento basati su combustibili fossili. Tuttavia, con questi tipi di sistemi il carico elettrico sulla rete sarà maggiore e ciò potrebbe aumentare lo stress sulla rete e portare a guasti.
“Quando l’accumulo di energia termica è incorporato in una pompa di calore, la domanda può essere controllata utilizzando l’energia immagazzinata; questo allevia la tensione sulla rete e aiuta negli sforzi di decarbonizzazione”, ha affermato Turnaoglu. “Lo stoccaggio dell’energia termica consente anche l’immagazzinamento di energia rinnovabile, che può essere intermittente”.
Recentemente, Turnaoglu è stato l’unico sviluppatore di un nuovo materiale per l’accumulo di energia termica a base di sale idrato. Ed è un’altra novità anche per lei: la sua prima invenzione. Il sale idrato è un materiale a cambiamento di fase, il che significa che può rilasciare e assorbire energia mentre passa dalla forma solida a quella liquida, il che è utile nel riscaldamento e nel raffreddamento.
“Questo materiale può immagazzinare e rilasciare in modo efficiente l’energia termica quasi a temperatura ambiente”, ha affermato. “L’ho sviluppato per le unità di riscaldamento e raffreddamento di un edificio, ma può funzionare anche come isolamento dell’edificio.”
Turnaoglu ha detto che se fosse arrivata negli Stati Uniti molto prima, avrebbe potuto aggiungere un’altra serie di competenze al suo curriculum.
“Avrei potuto essere la prima tennista professionista della mia famiglia”, ha detto. “Ho iniziato a giocare solo quando sono arrivato qui e ho scoperto che sono abbastanza bravo e mi diverto davvero. Imparo sempre cose nuove, penso in modo creativo e oltre il convenzionale e abbraccio il viaggio di ricerca. Questo è ciò che rende la ricerca accattivante e divertente, perché sono costantemente alla ricerca di scoperte entusiasmanti.”
L’UT-Battelle gestisce l’ORNL per l’Office of Science del DOE, il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti. L’Office of Science sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per maggiori informazioni per favore visita Energy.gov/science.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
