Un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha desarrollado una tecnología de enfriamiento pasivo de dos capas, inspirada en la piel del camello que subsiste en los desiertos, para mantener frescos los alimentos.
La capa inferior de hidrogel de la tecnología actúa como las glándulas sudoríparas de un camello, bajando la temperatura a través del agua que se evapora, mientras que la capa superior de aerogel funciona como la piel, aislando del calor exterior mientras deja pasar el vapor de agua.
El estudio, publicado en Joule, demuestra que el diseño mantiene los productos frescos cinco veces más que los convencionales de una sola capa.
Aunque trabajos anteriores sobre enfriamiento pasivo se han centrado en imitar la evaporación de las glándulas sudoríparas en mamíferos, en este trabajo “identificamos el papel crucial del aislamiento de la piel”, reconoce Jeffrey Grossman, jefe del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT y autor principal del estudio.
“Al imitar el sistema de doble piel/glándula en el camello -añade- diseñamos una bicapa de aislamiento de evaporación que, como en el caso estos animales, permite una extensión significativa del tiempo de enfriamiento pasivo por evaporación para la misma cantidad de consumo de agua”.
A medida que el clima se calienta y la tecnología se vuelve cada vez más necesaria para mantener frescos los edificios y preservar alimentos y productos farmacéuticos, los científicos buscan sin descanso métodos de enfriamiento pasivo que no requieran fuentes de energía externas.
Principal objetivo: minimizar la pérdida de agua
Aunque los enfoques basados en la evaporación de hidrogeles presentan una de las soluciones de enfriamiento pasivo más prometedoras, tienden a requerir cantidades significativas de agua y el potencial es limitado para su utilización a largo plazo.
Al pensar en estos problemas en términos de la fisiología de los animales del desierto, Grossman se dio cuenta de que faltaba un componente clave en las tecnologías de enfriamiento por evaporación conocidas.
“Los zoólogos han explicado que un camello esquilado tiene que aumentar el gasto de agua para sudar en un 50% durante el día en comparación con el que tiene un abrigo de lana natural”, subraya Grossman. “Por eso -añade- para minimizar la pérdida de agua y al mismo tiempo preservar el poder de enfriamiento de la evaporación y, por lo tanto, extender las capacidades de enfriamiento durante períodos de tiempo más largos, dirigimos nuestra atención a la naturaleza”.
Para imitar la capa de piel de un camello, los investigadores sintetizaron aerogeles de sílice hidrófobos y altamente porosos con, aproximadamente, la mitad de la conductividad térmica del aire. Después, los combinaron con hidrogeles que imitan las glándulas sudoríparas.
A continuación, el equipo del MIT probó una muestra de la bicapa resultante en una cámara cerrada con temperatura ambiente y humedad relativa controladas, demostrando que la muestra podía mantener una temperatura de siete grados Celsius más baja que su entorno.
‘Piel de camello’ para transporte y almacenaje de alimentos
Una tecnología de enfriamiento con solo la capa de hidrogel podría mantener una temperatura ligeramente más baja, pero la tecnología de bicapa duró mucho más. Una capa de hidrogel de 5 milímetros cubierta por un aerogel de 5 milímetros mantuvo su temperatura durante 200 horas antes de que se agotara su humedad y fuera necesario recargarla con agua, mientras que una capa de hidrogel sola persistió durante solo 40 horas.
Debido a su capacidad para mantener los objetos fríos durante un período prolongado de tiempo sin electricidad, la tecnología de enfriamiento pasivo bicapa podría permitir a los distribuidores enviar, transportar y almacenar temporalmente productos sin aire acondicionado, un servicio que sería especialmente útil en regiones del mundo donde la electricidad sigue siendo escasa.
Grossman predice que “esta tecnología también podría permitir una miniaturización significativa de las tecnologías de evaporación convencionales, ya que proporciona un enfriamiento eficaz en movimiento durante más tiempo para cualquier cantidad de agua proporcionada. También puede ayudar potencialmente a la gestión térmica de edificios”.
Sin embargo, la capa de aerogel que le da a la tecnología su ventaja actualmente limita su capacidad para ampliarse para un uso generalizado. “Si bien el coste del material de nuestro aerogel es bajo -matiza este investigador-, el de fabricación es actualmente el cuello de botella para la escalabilidad, debido a un paso de secado de punto crítico”.
Un miembro del equipo de Grossman, Elise Strobach, ha cofundado una star up para perseguir la producción escalable de aerogeles transparentes para aplicaciones en ventanas de edificios.
Características del camello
La familia de los camélidos pertenece al orden Artiodáctila y al suborden Tylopoda y la hipótesis más aceptada es que se originaron en Norteamérica, durante el Terciario, hace entre 50 y 60 millones de años, dando lugar a ocho familias.
La diferenciación entre los Camelinae y los Laminae -según un trabajo desarrollado por Aderlan y la Universidad Complutense- se completó hace aproximadamente unos cinco millones de años, cuando los Camelinae emigraron en dirección nordeste hacia Asia, a través de un puente terrestre donde se encuentra ahora el Estrecho de Bering.
Los camélidos del Viejo Mundo se desarrollaron a partir de este grupo, a través de diferentes procesos migratorios hacia el oeste, distribuyéndose por amplias zonas durante el Pleistoceno. Llegaron hasta Europa del Este y ocuparon el Este y Norte de África, donde se extinguieron, posiblemente por adversidades medioambientales.
Los Laminae, a su vez, pasaron por el recién aparecido puente terrestre de Panamá y se difundieron por Sudamérica. La domesticación de los camellos parece que comenzó hace unos 4.000 años en la Península Arábiga, aunque no hay un consenso sobre cuando se introdujo en el Norte de África, entre los 4.000 y los 800 años. Sin embargo, al Este de África parece que llegó de forma más directa a través del Cuerno de África durante el primer milenio antes de nuestra era.
El medio habitual del camello de una joroba o dromedario es el clima árido, para el cual ha desarrollado un nivel de adaptación extraordinario. Lo que no soporta bien es la humedad, lo que condiciona su distribución geográfica.
Existen actualmente unos 18 millones de ejemplares en el mundo y se piensa que descienden del camello bactriano porque en los países del Cuerno de África se distingue una reminiscencia de segunda joroba que desaparece antes del nacimiento.
