Láminas de plástico porosas para reducir la temperatura de los edificios
Este avance ofrece una alternativa energéticamente eficiente a los sistemas de refrigeración tradicionales
- Láminas de PMMA.
Los sistemas tradicionales para disminuir la temperatura en los edificios utilizan refrigerantes y electricidad, que contribuyen al efecto invernadero atmosférico que exacerba los fenómenos meteorológicos más extremos. En respuesta a ello, los científicos especializados en materiales buscan métodos no convencionales para enfriar los edificios.
Buscando sistemas refrigerantes sostenibles que no supongan gasto de electricidad ni uso de refrigerantes, un equipo internacional de investigadores ha desarrollado unas láminas de plástico poroso que reducen significativamente las temperaturas de los edificios mediante lo que denominan refrigeración radiativa pasiva.
Este avance ofrece una alternativa energéticamente eficiente a los sistemas de refrigeración tradicionales. El estudio, publicado en Advanced Materials Technologies, ha sido liderado por Akhlesh Lakhtakia, de la Universidad Estatal de Pensilvania (Estados Unidos), en colaboración con el equipo de Mingkai Lei del Instituto Tecnológico de Dalian (China).
La investigación se centró en láminas porosas de polimetilmetacrilato (PMMA), un material que refleja la radiación solar y emite calor a través de la llamada ‘ventana atmosférica’, permitiendo una reducción significativa de la temperatura sin necesidad de aporte externo de energía.
El PMMA poroso desarrollado mediante sinterización en polvo (sistema de tratamiento térmico) permite un alto grado de dispersión de la luz gracias a su estructura jerárquica con poros de menos de 5 micras de diámetro.
En pruebas experimentales, los investigadores determinaron que la muestra con mayor porosidad (43%) reflejó un 96,4% de la radiación en el rango de 0,3 a 2,5 micras y emitió un 96,7% de radiación en el rango de 8 a 13 micras, características que favorecen un alto enfriamiento subambiental (se consiguen temperaturas por debajo de la ambiental), incluso en edificios afectados por islas de calor.
Menos emisiones de carbono
Para evaluar la efectividad de este material, los investigadores construyeron una caja con las láminas de PMMA poroso y colocaron un termómetro en su interior. Al exponerla al sol, el interior de la caja alcanzó una temperatura de 18,7ºC, mientras que la temperatura exterior era de 26,7ºC. En comparación, una caja de cartón del mismo tamaño solo logró reducir la temperatura interna a 24ºC.
Los experimentos también fueron replicados en condiciones controladas dentro de un laboratorio utilizando un simulador solar. Aunque la eficiencia del enfriamiento fue menor en interiores debido a la ausencia de la ‘ventana atmosférica’ para la emisión de calor, los resultados fueron prometedores, pues confirmaron la capacidad del material para reflejar la radiación solar y mantener temperaturas más bajas.
«Mientras que otros radiadores pasivos reflejan la luz infrarroja de onda corta hacia el espacio, nuestro radiador pasivo refleja tanto la luz visible como la luz infrarroja de onda corta, lo que produce un enfriamiento elevado durante el día», señala Lakhtakia.
«El potencial de este material para la aplicación en edificaciones es significativo. Las láminas serían un complemento económico y eficaz para los revestimientos y techos de las viviendas para enfriar pasivamente una casa y complementar las unidades de aire acondicionado», apunta Lakhtakia. Además de reducir la temperatura en interiores, podrían contribuir a disminuir el uso de aire acondicionado y, por lo tanto, reducir el consumo de energía y las emisiones de carbono asociadas.
Un aspecto clave de estas láminas es su reciclabilidad. «Las láminas pueden ser fácilmente trituradas, recicladas y sinterizadas nuevamente a escala industrial para su reutilización en otros edificios», explica Lakhtakia. Este modelo, según sus creadores, podría incentivar el desarrollo de una industria de reciclaje especializada y la generación de empleo en la instalación y mantenimiento de estos sistemas.
Lei destaca la versatilidad del método de sinterización en polvo: «Es un método poderoso para fabricar materiales porosos con porosidad controlada y propiedades macroscópicas superiores», destaca.
El equipo de investigación destaca que este enfoque para disminuir las temperaturas de los edificios podría extenderse a otros materiales y aplicaciones, desde el aislamiento térmico hasta la gestión del calor en dispositivos electrónicos.
A medida que las temperaturas globales continúan en aumento debido al cambio climático, soluciones como el PMMA poroso podrían desempeñar un papel crucial en la reducción de la demanda energética de los edificios, apuntan los expertos.
Al proporcionar una alternativa accesible y eficiente a los sistemas de refrigeración convencionales, esta tecnología podría contribuir a mitigar los efectos del calentamiento global y reducir la carga sobre las redes eléctricas, especialmente en regiones con temperaturas extremas, añaden.
Además, tal y como exponen sus creadores, su aplicación podría integrarse con otras tecnologías sostenibles, como paneles solares y materiales de construcción inteligentes, para maximizar la eficiencia energética de los edificios.
En este contexto, el desarrollo de normativas que incentiven su uso podría acelerar su adopción y generar un impacto positivo en la transición hacia edificaciones más sustentables, detalla el estudio.
Si bien el desarrollo de estos materiales a escala comercial aún debe superar desafíos, los investigadores confían en que su aplicación podría expandirse en los próximos años. Con la ya citada posibilidad de generar nuevos empleos en la instalación y el reciclaje de estos paneles, este avance podría no solo transformar la eficiencia energética de los edificios, sino también tener un impacto económico positivo en muchas comunidades.
«La refrigeración pasiva durante el día no requiere energía ni electricidad y se puede aplicar a edificios de comunidades que experimentan un aumento de las temperaturas durante el día año tras año debido al cambio climático», remata Lakhtakia.
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