La pintura para ahorrar calefacción: cambia de color para adaptarse tanto al frío como al calor

Las temperaturas de récord que hemos vivido este verano en España, y el consecuente gasto energético de los aires acondicionados, es algo a lo que debemos acostumbrarnos, vistas las previsiones de los expertos en cambio climático. Pero los altos precios de la energía también preocupan de cara a calentar las casas en invierno. De hecho, la UE ha puesto fecha al fin de las calderas de gas y obligará a sustituirlas por bombas de calor. Además, empiezan a ser imprescindibles otro tipo de soluciones pasivas como el pozo canadiense, un ingenioso invento para enfriar y calentar la casa sin gastar un euro.

Uno de los campos más explorados recientemente en ese sentido es el de las pinturas aislantes, capaces de mantener las casas o los coches a una temperatura sin grandes oscilaciones. Las más celebradas son las que usan enfriamiento radiativo pasivo, como la pintura más blanca del mundo, para enfriar hasta 12 grados el interior de un edificio. Sin embargo, hay quien está buscando alternativas más completas, que también sean capaces de proteger del frío. 

Es lo que propone un equipo internacional de científicos bajo el liderazgo del profesor Fuqiang Wang, del Instituto de Tecnología de Harbin (China): una pintura que cambia de color para adaptarse a las condiciones climatológicas. Para ello, explican en un artículo publicado en la revista Nano Letters, que tomaron como inspiración un tipo muy concreto de camaleón africano, igual que otros se han fijado en las mariposas. Este sistema de cambio de color, indican los responsables de la investigación, podría ahorrar una cantidad muy considerable de energía, además de ser barato y fácil de fabricar.

Como un camaleón

El camaleón Namaqua, originario del suroeste de África, vive en el desierto, donde se enfrenta a temperatuƒras extremas. En su caso, el cambio de color habitual de su especie no sólo tiene la función de camuflaje, sino también la de conservar una temperatura estable. Cuando es de día y aprieta el sol, adopta un color gris claro que rebota la longitud de onda infrarroja, lo que le permite mantenerse fresco. Por contra, cuando cae la temperatura, el reptil cambia de color hacia un marrón oscuro, que propicia una mayor absorción del calor.

Esa fue la inspiración de TARCC (revestimiento de refrigeración radiativa adaptable a la temperatura, por sus siglas en inglés), un recubrimiento líquido fabricado a partir de microcápsulas con fluoruro de polivinilideno, sustancia química que responde a las fluctuaciones de temperatura cambiando de color. El equipo de Wang busca que estas pinturas puedan aplicarse a tejados y paredes exteriores de los edificios, pero antes de celebrar sus beneficios necesitaban comprobar su eficacia.

Camaleón Namaqua Wikimedia Commons Omicrono

Para ello, los investigadores utilizaron varias cajas de poliestireno recubiertas de papel de aluminio y una versión inicial de TARCC, que se dejó secar hasta que se solidificó y formó una película uniforme. Al llegar a 20ºC, la película empezó a cambiar de color, pasando de un gris oscuro a un gris claro. Cuando aumentaron la temperatura hasta los 30ºC, pasó a ser de un gris muy claro, logrando reflejar hasta el 93% de la radiación solar.

Wang y sus compañeros querían ir más allá y comprobar la eficiencia de la pintura durante las cuatro estaciones del año. Para ello, construyeron varias estructuras de forma similar a una casa pero más pequeñas, y pintaron todos sus muros con pintura TARCC. Para comparar los resultados, utilizaron otras estructuras idénticas, pero cubiertas con baldosas de acero azul, una pintura de enfriamiento radiativo pasivo y pintura blanca normal.

Ilustración del estudio publicado en la revista Nano Cell American Chemical Society Omicrono

Fue la demostración perfecta para el lucimiento de su recubrimiento líquido. En verano se mantuvo mucho más frío que las baldosas de acero y la pintura blanca mientras que en invierno estaba ligeramente más cálido que el sistema pasivo, aunque ambos mantenían temperaturas similares en condiciones más cálidas. Pero lo mejor llegó en otoño y primavera, ya que fue el único material capaz de alternar entre los estados de calefacción y refrigeración cuando las temperaturas exteriores fluctuaban a lo largo del día.

Cambio de fase

Este mismo año, otro equipo de investigación, en este caso de la Universidad de Melbourne, había dado con una solución diferente para el mismo problema, aunque en vez de pintura, en forma de tinta. En un estudio publicado en la revista Journal of Materials Chemistry A de la Royal Society of Chemistry, explican cómo han desarrollado estas innovadoras tintas, que se adaptan a las condiciones del entorno y al cambio de temperaturas para ajustar la cantidad de radiación infrarroja que puede atravesarlas. 

Las tintas de cambio de fase patentadas por la Universidad de Melbourne Mohammed Taha Omicrono

Este avance se basa en una nueva manera de modificar uno de los principales componentes de los materiales de cambio de fase: el óxido de vanadio (VO2). Este tipo de materiales utilizan activadores, como la temperatura o la electricidad, para crear la energía necesaria para transformar su composición. 

El profesor Mohammad Taha, líder de la investigación, plantea dos ejemplos muy claros. Para proporcionar una temperatura adecuada en invierno, estas tintas, aplicadas a la fachada de un edificio pueden dejar pasar una mayor radiación solar durante el día. Llegada la noche y el descenso de la temperatura, se activaría su cambio de fase, para conseguir un mayor aislamiento y mantener el calor del interior.

El ingeniero Mohammad Taha en el laboratorio Defence Science Institute Omicrono

En verano, el funcionamiento sería al revés: las tintas podrían transformarse para formar una barrera capaz de bloquear la radiación térmica del sol y del entorno, de manera similar a las innovadoras ventanas rellenas de agua desarrolladas por una startup inglesa. 

Así, estas tintas podrían utilizarse para desarrollar distintos revestimientos y capas protectoras, que permitirán calentar y enfriar de forma pasiva todo tipo de habitáculos, desde un edificio de oficinas hasta una vivienda unifamiliar o, aplicada en tejidos y prendas de ropa, el cuerpo humano. Algo así disminuiría drásticamente el consumo de energía, ya que, como sostiene Taha, "los seres humanos derrochamos innecesariamente energía para crear y mantener entornos confortables".

Además, estas tintas, disponibles en varios colores, no sólo son capaces de responder a su entorno, sino que también hacen innecesarios sistemas auxiliares para controlar la temperatura, como termostatos, sensores y reguladores, que suponen un gasto energético adicional.

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