La pompa di calore ad adsorbimento chimico che trasforma il calore di scarto (a 40°C) in raffreddamento per i data center

Il tema del recupero del calore di scarto industriale torna al centro dell'attenzione grazie a una nuova tecnologia di pompa di calore presentata dal Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), l'ente pubblico di ricerca sudcoreano specializzato in ingegneria meccanica e dei materiali.

Il sistema, sviluppato nell'ambito dell'Alchemist Project finanziato dal Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP), punta a rendere economicamente ed energeticamente conveniente lo sfruttamento di calore residuo a bassa temperatura - una risorsa oggi in larga parte dispersa negli impianti industriali e nei data center - convertendolo in energia frigorifera.

Come funziona la pompa di calore ad adsorbimento chimico

La tecnologia si basa su due elementi principali, sviluppati da due diverse istituzioni coinvolte nel progetto.

Il primo è un ciclo di adsorbimento chimico, messo a punto dal team KIMM guidato dal Dr. Young Kim, principal researcher presso l'Heat Pump Research Center dell'istituto.

Il processo sfrutta reazioni chimiche reversibili tra un refrigerante - l'ammoniaca, scelta come fluido naturale in linea con le normative internazionali su ozono e clima, in alternativa ai composti sintetici HCFC e HFC - e assorbenti solidi a base di sali alogenuri (cloruro di calcio o di magnesio).

Nella fase di adsorbimento il materiale solido lega chimicamente le molecole di refrigerante rilasciando calore, mentre nella fase di desorbimento il calore in ingresso libera nuovamente il refrigerante: è proprio la riprogettazione del letto di adsorbimento, secondo quanto riportato nel comunicato ufficiale del KIMM, ad aver permesso di operare con fonti termiche a partire da 40°C, contro i 70°C richiesti dai sistemi convenzionali.

Il secondo elemento distintivo è un compressore elettrochimico privo di parti meccaniche in movimento, sviluppato dai professori Minseong Kim e Dongkyu Kim della Chung-Ang University.

Secondo la descrizione tecnica ripresa da Tech Times, il dispositivo applica una tensione continua (DC) sul lato anodico di un assieme membrana-elettrodi, ionizzando il fluido di lavoro ammoniaca-idrogeno in ioni ammonio (NH₄⁺); questi ioni attraversano una membrana a scambio ionico in acido perfluorosolfonico (PFSA) passando dal lato a bassa pressione a quello ad alta pressione, dove vengono ridotti nuovamente a gas ammoniaca.

Il risultato è una compressione del refrigerante ottenuta per via elettrochimica anziché meccanica, che secondo il KIMM riduce sensibilmente rumore e vibrazioni rispetto ai compressori tradizionali, rendendo il processo continuo invece che ciclico.

Pompa di calore ad alte prestazioni

Il dato tecnico principale diffuso dal KIMM e ripreso da tutte le fonti consultate - tra cui il comunicato ufficiale su EurekAlert, la sua ripubblicazione su Newswise, TechXplore, Interesting Engineering e Rinnovabili - è una potenza frigorifera specifica (SCP, Specific Cooling Power) di 346,5 W/kg, definita dal team di ricerca come "più che doppia rispetto alle tecnologie internazionali comparabili" e come prestazione "leader a livello mondiale" nel proprio segmento.

Il prototipo dimostrativo realizzato in collaborazione con l'azienda Samjung Tech Co., Ltd. è di classe 10 kW.

È opportuno segnalare che il comunicato ufficiale del KIMM, così come le sue riprese su Newswise e TechXplore, non riportano un valore di COP (coefficiente di prestazione) né percentuali di risparmio energetico. 

Raffreddamento data center: perché questa pompa di calore fa la differenza

Le fonti consultate citano i data center sia come una delle principali sorgenti di calore di scarto a bassa temperatura da recuperare - insieme a fabbriche e impianti industriali, un calore oggi tipicamente disperso dai sistemi di raffreddamento dei server - sia come possibile campo di applicazione della tecnologia, pensata per essere integrata negli stessi impianti di climatizzazione di data center, fabbriche ed edifici commerciali.

Il principio di fondo è quello tipico delle pompe di calore ad adsorbimento e assorbimento già note al settore impiantistico - la possibilità di attivare un ciclo frigorifero a partire da una fonte di calore anziché da lavoro meccanico diretto - ma con una soglia di temperatura di innesco significativamente più bassa.

Se confermata su scala industriale, questa caratteristica amplierebbe in modo rilevante la platea di calore di scarto oggi non sfruttabile economicamente, tipicamente disperso da processi industriali, impianti di cogenerazione o proprio dai sistemi di raffreddamento dei data center.

In quest'ottica potrebbe contribuire a ridurre i consumi elettrici dedicati al raffreddamento, una voce di spesa cresciuta con la diffusione dei carichi di calcolo per l'intelligenza artificiale, a cui si aggiunge il vantaggio, per ambienti sensibili al rumore come ospedali e scuole, dell'assenza di parti meccaniche in movimento nel compressore elettrochimico.

Pompa di calore per il raffreddamento data center: stato di sviluppo e limiti

Va precisato che la tecnologia si trova ancora in fase di test dimostrativo su prototipo, e non in commercializzazione. Secondo quanto dichiarato dal KIMM, il progetto Alchemist ha finora prodotto 74 articoli scientifici indicizzati SCI, 67 domande di brevetto depositate e 29 brevetti registrati, a testimonianza di un'attività di ricerca consolidata; tuttavia le stesse fonti - incluso Interesting Engineering - indicano che i prossimi passi riguardano l'avanzamento verso dimostrazioni sul campo oltre l'attuale collaudo del prototipo da 10 kW, prima di poter parlare di una reale prospettiva di commercializzazione.

Non sono stati resi noti tempi certi per questo passaggio, né è stata identificata, nelle fonti consultate, una pubblicazione scientifica peer-reviewed specificamente dedicata a questo prototipo.

Pompa di calore e raffreddamento data center: cosa cambia

La proposta del KIMM si inserisce nel filone di ricerca sul recupero di calore di scarto a bassa temperatura, un ambito considerato strategico per l'efficientamento energetico di industria e data center. La combinazione di adsorbimento chimico e compressione elettrochimica rappresenta un approccio ingegneristico distintivo rispetto alle pompe di calore ad assorbimento tradizionali, ma la valutazione della sua reale efficacia - in termini di COP, affidabilità nel tempo e costi - richiederà i risultati delle future dimostrazioni sul campo annunciate dal team di ricerca.

• KIMM / National Research Council of Science & Technology (Corea del Sud), "Waste heat becomes cooling energy… KIMM develops next-generation heat pump system", comunicato ufficiale, EurekAlert!, agosto 2026
• Newswise, "Waste Heat Becomes Cooling Energy… KIMM Develops Next-Generation Heat Pump System" 
• TechXplore, "Waste heat becomes cooling energy: Research team develops next-generation heat pump system", agosto 2026
• Interesting Engineering, "10 kW prototype heat pump uses industrial waste heat to provide cooling" 
• Tech Times, "Korean Researchers Crack Waste Heat Cooling Barrier With Noiseless Compressor", 5 agosto 2026