Una mujer usando el mando a distancia de un aire acondicionado Omicrono
Yangzhe Hou, inventor de un material que baja 9 grados temperatura: "Es una alternativa al aire acondicionado"
Este hallazgo abre la posibilidad de recubrir edificios para lograr un ahorro anual en el consumo de aire acondicionado de más del 20%.
Más información: El aire acondicionado que no necesita máquina exterior: ahorra gastando cinco veces menos electricidad
Las olas de calor como la que estamos viviendo estos días en España serán cada vez más frecuentes, intensas y prolongadas. Eso supone un uso cada vez mayor de dispositivos como los aires acondicionados, cuyo consumo de energía se dispara en estas fechas y contribuye, a su vez, a acelerar el cambio climático.
Para evitar esta pescadilla que se muerde la cola, científicos de todo el mundo trabajan en el desarrollo de elementos pasivos capaces de enfriar los edificios sin consumir electricidad. En ese campo destacan las soluciones de refrigeración radiativa, que pueden lograr una gran reducción de la temperatura ambiente, pero en su mayoría dependen de sustancias químicas altamente contaminantes o muy costosas de producir a gran escala.
Ahora, un equipo de investigadores la Universidad de Zhengzhou (China) y la Universidad de Australia del Sur (UniSA) acaba de presentar un innovador material biodegradable con unas cualidades únicas, que le permiten reducir la temperatura hasta 9,2 ºC y reflejar cerca del 99% de los rayos solares.
El estudio, publicado en el último número de la revista científica Cell Reports Physical Science, asegura que una película de este material sostenible y duradero sería capaz de reducir el consumo energético de los edificios más de un 20% anual en algunas de las ciudades más calurosas del planeta.
"Nuestra metapelícula ofrece una alternativa ecológica al aire acondicionado, que contribuye significativamente a las emisiones de carbono", explica Yangzhe Hou, autor principal del artículo, en un comunicado de prensa. Y lo que es más difícil en este tipo de hallazgos científicos: sus responsables están convencidos de que pueden escalar la producción y aplicar el material a todo tipo de superficies, desde vehículos y edificios hasta dispositivos electrónicos como los teléfonos móviles.
Refrigeración radiativa
El principio de la refrigeración radiativa pasiva se basa en la reducción de temperatura que ofrece el espacio exterior, que permanece estable a unos 270 ºC bajo cero.
Ese frío extremo puede servir para eliminar el calor de los objetos en la Tierra, si se sabe aprovechar la emisión de las ondas infrarrojas con innovaciones como la de unos científicos suecos, o el material cerámico propuesto por un equipo procedente de la City University de Hong Kong.
Diagrama del estudio sobre la película de refrigeración biodegradable Omicrono
Hasta hace poco, este tipo de tecnologías utilizaban dos estrategias, y ambas implicaban ciertas desventajas. Por un lado, las estructuras nanofotónicas ofrecen grandes propiedades refrigerantes, pero tienen importantes limitaciones debido a su alto coste.
Por otro lado, las alternativas fotónicas poliméricas también funcionaban muy bien en pruebas de laboratorio, pero carecían de resistencia a la intemperie y no ofrecían una reflexión eficaz de los rayos del sol.
Lo que proponen Yangzhe Hou y sus compañeros es usar por primera vez ácido poliláctico (PLA), un bioplástico común derivado de las plantas. Para potenciar sus propiedades únicas de refrigeración radiativa pasiva, los ingenieros llevaron a cabo un complejo proceso químico.
Primero, disolvieron dos tipos de PLA en un baño de cloroformo, con una proporción de 3 a 1. Luego, introdujeron la mezcla en un refrigerador para enfriarla a −20 ºC durante 12 horas. Este tratamiento de frío hace que las fibras microscópicas que componen el bioplástico se enreden entre sí de manera similar a como lo harían los hilos en un ovillo, un paso fundamental para conseguir la estructura final.
![Ventanas líquidas.](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2023\/02\/03\/omicrono\/tecnologia\/738686620_230632695_320x180.jpg"])
Después de este enfriamiento, añadieron un segundo líquido, etanol absoluto, que provoca que el plástico se separe de la mezcla y se solidifique. Tras dejarlo reposar otras 24 horas en el frío, el material se secó a temperatura ambiente. El resultado fue una película ligera y delgada que, vista con un microscopio, tiene una estructura similar a una red o una esponja muy fina y uniforme.
Propiedades únicas
El material, bautizado como metapelícula bioplástica de enfriamiento (BPCM, por sus siglas en inglés), es capaz de reflejar el 98,7% de la radiación solar, minimizando la ganancia de calor en los edificios y permitiendo que se mantengan frescos a cualquier hora del día.
Las diferencias con respecto a otros sistemas de refrigeración radiativa pasiva son cruciales. Y es que la mayoría están basados en polímeros o cerámicas de base petroquímica que plantean importantes inconvenientes medioambientales.
En cambio, el BPCM es completamente biodegradable una vez desechado. Así, "el resultado es una alternativa ecológica que ofrece alta reflectancia solar, alta emisión térmica, sostenibilidad y durabilidad", aseguran sus responsables.
Diagrama que explica la fabricación de la metapelícula de refrigeración pasiva Omicrono
Para comprobar su eficacia, los investigadores llevaron a cabo varias pruebas en condiciones reales. Expuesto al sol directo en la azotea de un edificio de la Universidad de Zhengzhou, la metapelícula mostró una reducción promedio de temperatura de 4,9 °C durante el día y 5,1 °C durante la noche, aunque llegó a picos de 9,2 ºC en las horas con más radiación solar.
La durabilidad se evaluó sometiendo el material a condiciones extremas que simulan la exposición a la intemperie a largo plazo. Para emular el efecto de la lluvia ácida, la metapelícula se sumergió en una solución con un pH de 1 durante 120 horas.
En el caso del efecto del sol, se utilizó una cámara de envejecimiento por radiación ultravioleta (UV) durante 48 horas, lo que equivale a unos 8 meses de exposición al aire libre.
Tras estas pruebas, la BPCM mantuvo sus propiedades casi intactas. Siguió siendo hidrofóbica (repelente al agua), su reflectancia solar apenas cambió y su microestructura interna permaneció estable. De hecho, la estabilidad del material incluso aumentó ligeramente tras las pruebas de envejecimiento.
![BedJet en una cama.](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2022\/08\/01\/actualidad\/692191061_226184870_320x180.jpg"])
En pruebas de campo posteriores llevadas a cabo en el campus de la Universidad del Sur de Australia en Adelaida (Australia), las muestras envejecidas demostraron su capacidad para mantener un rendimiento de enfriamiento estable, con descensos de temperatura de entre 5,0 ºC y 6,5 ºC.
Los investigadores también realizaron simulaciones por ordenador utilizando el software EnergyPlus. Los resultados indicaron que recubrir un edificio con BPCM podría reducir el consumo anual de energía de los aires acondicionados hasta en un 20,3% en regiones con altas temperaturas, poca nubosidad y un gran índice de radiación solar como Lhasa, la capital del Tíbet. En otras ciudades como Sídney (Australia), el ahorro se quedaría en un 13,1%.
La mejor noticia, según Jun Ma, coautor del estudio, es que "no es solo un éxito a escala de laboratorio", ya que la BPCM "es escalable y completamente degradable”. El PLA es un compuesto ya disponible comercialmente y no excesivamente caro, y el proceso de fabricación permite obtener biopelículas con "tamaño y morfología ajustables", lo que indica que la producción se puede adaptar a diferentes necesidades.
Además de los edificios, donde puede proporcionar un ahorro energético mayor, los investigadores también estudian el uso de la metapelícula en otras aplicaciones, como el transporte, la agricultura, la electrónica y la biomedicina.
