Las tecnologías que suponen una alternativa al aire acondicionado y que se basan en el enfriamiento por radiación térmica para controlar la temperatura de los edificios, como las películas fotónicas multicapa planas y las películas de metamateriales híbridas, atraen la atención de gobiernos y fondos de inversión porque, básicamente, no utilizan la electricidad.
Sin embargo, son costosas y complicadas a la hora de fabricarlas. La tecnología desarrollada ahora por equipos de investigadores de las universidades de Nueva York, Wisconsin y KAUST (Arabia Saudíta) consiste en el enfriamiento pasivo logrado gracias a una estructura de película de polidimetilsiloxano (PDMS) y aluminio.
Como explica Jian-Wei Liang, del Laboratorio de Fotónica en KAUST y codirector de esta investigación publicada en Nature Sustainability, «la película exhibe una absorción muy alta en el rango de ventana atmosférica de la Tierra y una baja absorción en el rango de longitud de onda visible solar. Estas propiedades lo convierten en un material ideal para el enfriamiento pasivo».
Al explotar la superposición espectral entre esta ventana atmosférica que corresponde a longitudes de onda de entre 8 y13 micras y el rango de radiación térmica emitida por los edificios a temperaturas ambiente típicas, la película PDMS / aluminio puede enfriar los edificios durante el día.
Enfriamiento pasivo
Para fabricar la película, los investigadores utilizaron un proceso de recubrimiento de cuchillas para aplicarlo en primer término a la superficie de una lámina de aluminio con una capa de resina PDMS. Luego utilizaron una cuchilla dosificadora para controlar su grosor. El proceso se completó al calentar la estructura en un horno a unos 60 grados Celsius durante dos horas.
Todo esto se puede resumir en que el polímero mantiene el frío ya que se disipa el calor a través de la radiación térmica para, a continuación, enfriar el medio. Es lo que se conoce como enfriamiento pasivo. No consume electricidad y no necesita ninguna batería para cumplir su objetivo.
Para conseguir su objetivo, los investigadores diseñaron y desarrollaron un dispositivo selectivo espectral que dirige la radiación térmica hacia el cielo, logrando una reducción de la temperatura durante el día de hasta 6,5 grados Celsius en el ambiente exterior.
El cambio climático urge alternativa al aire acondicionado
En opinión de estos científicos, la película PDMS / aluminio proporciona una solución más ecológica y de bajo costo para enfriar edificios en entornos urbanos y también se puede fabricar a gran escala.
Según informa Jian-Wei, ahora trabajan en la estructura óptica de la película para mejorar su enfriamiento pasivo así como su aplicación en la condensación de vapor y el enfriamiento por agua.
La importancia de esta invención se sustenta en que puede ser una alternativa a los sistemas modernos de aire acondicionado que consumen cantidades significativas de energía para enfriar los edificios durante el día, generando volúmenes de gases de efecto invernadero responsables del cambio climático.
Por citar un ejemplo significativo, el aire acondicionado representa alrededor del 15% del consumo total de energía primaria en Estados Unidos y puede alcanzar el 70% en países extremadamente cálidos como Arabia Saudita.
