La notizia sarebbe già di per sé affascinante se non stravolgesse due miti consolidati nella gestione termica dei grandi impianti tecnologici. Un team di scienziati cinesi ha appena presentato sulla rivista Nature una tecnologia di raffreddamento ultra veloce che porta un fluido da temperatura ambiente a livelli sotto zero in meno di trenta secondi, sfruttando un fenomeno termodinamico finora quasi ignorato nelle applicazioni pratiche. Se tutto funziona come descritto, potremmo trovarci di fronte a una rivoluzione nel cooling per data center e infrastrutture AI, una di quelle innovazioni che spostano gli assi dell’efficienza energetica e della sostenibilità. Parleremo di raffreddamento liquido ad alta efficienza, di ammonio tiocianato, di un effetto che potremmo banalizzare come “spugna bagnata” della termodinamica e di come questo possa cambiare il destino dei data centre energivori per sempre.
La prima svolta da capire è concettuale: il team capitanato da Li Bing presso l’Institute of Metal Research dell’Accademia Cinese delle Scienze insieme ai colleghi del Centre for High Pressure Science & Technology Advanced Research ha dimostrato che una soluzione satura di ammonio tiocianato in acqua esibisce un comportamento termico straordinario quando sottoposta a variazioni di pressione. L’effetto non è quello classico dei sistemi a compressione di gas (che dominano il mercato), ma un fenomeno che combinano dissoluzione e pressione per assorbire enormi quantità di calore in pochi secondi, permettendo al fluido di raffreddarsi di 30 gradi Celsius a temperatura ambiente e di oltre 50 gradi in condizioni più calde. È un guadagno quasi inconcepibile se lo confrontiamo con le tecnologie tradizionali di refrigerazione industriale. Questo raffreddamento termico ad alta capacità non utilizza gas fluorurati dannosi per il clima e arriva a efficienze teoriche fino al 77-80 per cento, ben oltre il 50 per cento tipico dei compressori domestici e ben oltre le prestazioni dei sistemi attuali nei centri dati.
Se siete abituati all’idea che il problema del raffreddamento nei data center sia risolto con torri evaporative, compressori e scambiatori di calore giganti, pensateci due volte. In Cina e negli Stati Uniti, dove l’espansione dei data center cresce con ritmi mai visti prima, la domanda di potenza elettrica e di sistemi di cooling efficaci è una spada di Damocle pendente sull’industria tecnologica. Nel 2024 il consumo di elettricità commerciale negli Stati Uniti è aumentato dell’11 per cento, in gran parte grazie a una crescita dei data centre del 90 per cento su base annua, secondo i rapporti di settore. Il CEO di OpenAI, Sam Altman, ha sottolineato che solo il loro laboratorio è passato da 230 megawatt di capacità a oltre 2 gigawatt in funzione entro la fine del 2025. Questi numeri non sono bagatelle. Raffreddare questa massa di calcolo con sistemi poco efficienti è letteralmente una follia energetica e ambientale.
La scoperta parte da un fenomeno noto nel mondo dei materiali solidi: l’effetto barocalorico, ossia la variazione di temperatura che un materiale subisce quando viene compresso o rilasciato da pressione. Nel 2019 Li Bing aveva osservato che certi solidi, i cosiddetti cristalli plastici, potevano assorbire o rilasciare calore in risposta alla pressione. Ma estendere questo concetto a una soluzione liquida era più che un semplice passo: era un salto concettuale. Nel caso dell’ammonio tiocianato, quando la soluzione è compressa sotto alta pressione, i cristalli di sale precipitano, rilasciando calore. Quando la pressione viene rilasciata, questi cristalli si ridissolvono rapidamente, assorbendo calore dall’ambiente. Questo processo è stato descritto come “barocaloric effect at dissolution”, un nome che è destinato a entrare nei manuali di termodinamica applicata. È come spremere una spugna bagnata: la spremitura fa uscire l’acqua (e genera calore), il rilascio la fa riassorbire (e sottrae calore).
Nel dettaglio sperimentale, una soluzione satura di ammonio tiocianato è stata compressa e poi depressurizzata in ciclo. La temperatura può precipitare di 30 gradi Celsius in 20 secondi a temperatura ambiente; in ambienti più caldi il crollo termico supera i 50 gradi. La sequenza di processo descritta dai ricercatori prevede quattro fasi: compressione del fluido per generare calore, espulsione del calore verso l’ambiente, depressurizzazione per attivare il raffreddamento intenso e infine pompaggio della soluzione raffreddata verso l’equipaggiamento da raffreddare. Ogni grammo di fluido può assorbire fino a 67 joule di calore in un solo ciclo, con un’efficienza teorica vicina all’80 per cento. Se trasliamo questi valori all’interno di un data center di medie dimensioni, il risparmio energetico potrebbe essere stratosferico.
Ora la parte provocatoria: perché non si è fatto prima? Il settore del controllo termico industriale è uno dei più conservatori che esistano. Le grandi aziende di HVAC (heating, ventilation, air conditioning) vivono di standard, brevetti consolidati e di un ecosistema di fornitori che ruotano attorno a tecnologie mature. Innovazioni disruptive tipicamente restano confinate nei laboratori universitari per anni, se non decenni, prima di arrivare sul mercato. Qui abbiamo qualcosa che, se confermato su scala industriale, non solo supera le performance delle tecnologie odierne, ma elimina l’uso di refrigeranti fluorurati con altissimo potenziale di riscaldamento globale. È un doppio colpo: maggiore efficienza e minore impatto ambientale, una combinazione che persino gli ambientalisti più scettici sono costretti a guardare con interesse.
Naturalmente esistono sfide non banali. Il controllo della pressione su larga scala, la corrosione dei materiali in presenza di sali come l’ammonio tiocianato, la gestione di cicli termici estremi, la sicurezza operativa: sono tutte barriere tecniche che richiedono ingegneria di alto livello per essere superate. Ma se pensate alle difficoltà affrontate dagli innovatori del passato – dalle prime celle frigorifere meccaniche agli attuali sistemi di raffreddamento a liquido per supercomputer – non sono certo ostacoli insormontabili. La storia della tecnologia è costellata di progressi che a posteriori sembrano ovvi.
In questo quadro, la possibilità di adottare sistemi di raffreddamento liquido ad alta efficienza per i data center moderni apre scenari competitivi enormi nella corsa globale all’AI e all’infrastruttura digitale. Ricordiamo che la Cina ha già una capacità di generazione di energia quasi doppia rispetto agli Stati Uniti e sta spingendo forte su data center più efficienti e sostenibili. L’uso di tecnologie come questa potrebbe ridurre drasticamente il consumo elettrico dedicato al raffreddamento, che attualmente rappresenta quasi il 40 per cento della bolletta energetica totale di un data centre medio. Queste non sono stime da bolla tecnologica, ma numeri citati da fonti ufficiali come la CCTV.
Il potenziale impatto non si limita al settore dei data center. Pensate alle applicazioni nell’elettronica ad alte prestazioni, nei sistemi di climatizzazione industriale, nei processi chimici che richiedono step di raffreddamento critici. Una tecnologia del genere potrebbe trasformare interi settori, spingendo l’efficienza energetica oltre i limiti attuali e contribuendo alla riduzione delle emissioni globali di gas serra in modo concreto.
Qui il link all’articolo originale pubblicato sulla rivista Nature, con titolo “Extreme barocaloric effect at dissolution” e DOI 10.1038/s41586-025-10013-1: https://www.nature.com/articles/s41586-025-10013-1