España afronta otro verano de calor infernal, según las previsiones de la Agencia Estatal de Meteorología (Aemet). Eso, sumado a los nada halagüeños pronósticos de los expertos sobre el cambio climático y las olas de calor cada vez más frecuentes, plantea un panorama sofocante en el que el aire acondicionado y otros sistemas que enfrían habitaciones y no necesitan instalación son imprescindibles.

El principal problema es que la climatización consume mucha energía y no está disponible en espacios exteriores, aunque haya soluciones que prometen bajar hasta 10 grados la temperatura en plena calle. Por eso, desde hace años científicos e ingenieros de todo el mundo buscan innovaciones tecnológicas capaces de refrigerar el cuerpo en forma de wearable o que se integran directamente en la ropa que llevamos. En eso lleva años trabajando un equipo de investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago, en EEUU.

Según revelan en un artículo recientemente publicado en Science, han desarrollado un nuevo tipo de tejido que se puede usar para confeccionar ropa, pero también puede usarse para revestir edificios y coches para reducir notablemente la temperatura en su interior. En pruebas llevadas a cabo bajo el sol abrasador de Arizona, el material se mantuvo 8,9 ºC más fresco que la seda, que es capaz de reflejar la mayor parte de la luz solar y suele ser habitual en las prendas veraniegas. 

Tejido que enfría

Las olas de calor van a ser cada vez más frecuentes, largas y cálidas, algo que ya se está notando este verano en países como México o India, donde el termómetro ha superado los 50 ºC. Las consecuencias de estas temperaturas, que incluyen un repunte de hospitalizaciones y fallecimientos, se pueden ver reforzadas por el efecto isla de calor en las ciudades, donde el pavimento y los edificios en altura pueden aumentar aún más esta problemática situación.

"Tenemos que reducir las emisiones de carbono y hacer que nuestras ciudades sean carbono negativas o neutras", afirma Po-Chun Hsu, profesor adjunto en PME y responsable de anteriores investigaciones en torno a tejidos refrigerantes, en un comunicado de prensa. "Pero mientras tanto, la gente siente el impacto de estas altas temperaturas".

Una muestra de la tela con enfriamiento radiativo John Zich / Pritzker School of Molecular Engineering Omicrono

Para combatir los rigores de la canícula perpetua, los tejidos refrigerantes son una solución individualizada que utilizan sobre todo los que acostumbran a practicar deporte al aire libre. Son textiles emisores de banda ancha, diseñados para reflejar la luz de forma difusa. Sin embargo, en entornos urbanos eso no soluciona el problema de fondo: además del sol, hay que tener en cuenta la elevada radiación térmica que proviene del asfalto y los edificios.

"La gente suele centrarse en el rendimiento o el diseño del material de los tejidos refrigerantes. Para hacer un textil que tenga potencial para aplicarse a la vida real, hay que tener en cuenta el entorno", explica Ronghui Wu, coautora del estudio e investigadora postdoctoral en la Universidad de Chicago.

Y es que lo habitual es que estas prendas especiales diseñadas para reflejar la luz solar directa se concentren en la cabeza, los hombros y la parte superior del calzado. El resto de la indumentaria, que representa un 97% de la superficie del cuerpo humano, "se calienta por la radiación térmica que llega desde los lados y desde abajo, contra la que no lucha el tejido emisor de banda ancha".

Enfría hasta 9 grados

Así, el principal desafío para los investigadores fue diseñar un nuevo tipo de elemento textil que cubriera ambas necesidades. "La solar es luz visible, la radiación térmica es infrarroja, así que tienen longitudes de onda diferentes. Eso significa que se necesita un material que tenga dos propiedades ópticas al mismo tiempo. Y eso es muy difícil de conseguir", sostiene Chenxi Sui, miembro del equipo del PME y coautor del artículo. "Hay que jugar con la ciencia de materiales para diseñar y ajustar el material, de modo que ofrezca diferentes resonancias en distintas longitudes de onda".

Chenxi Sui (izquierda) y Po-Chun Hsu en el laboratorio con una muestra del nuevo tejido refrigerante. John Zich / Pritzker School of Molecular Engineering Omicrono

Con una patente provisional, el invento propone utilizar este sistema de refrigeración pasiva en la calle. Para comprobar su eficacia, los investigadores pusieron a prueba el material a pleno sol en Apache Junction, Arizona, y en las islas de calor urbanas de Chicago. Los resultados fueron inequívocos: enfría hasta 2,3 grados lo que ofrecen los tejidos deportivos emisores de banda ancha y llega hasta los 8,9 grados frente a prendas comunes de seda. 

Sin embargo, los científicos no se conforman con aplicarlo solamente a la ropa, sino que ven un gran potencial en el material para reducir el consumo de aire acondicionado. De hecho, ya trabajan en una versión más gruesa, protegida por una capa invisible de polietileno, para recubrir vehículos y edificios y reducir la temperatura interior sin consumir energía. También confían en que sirva de base para fabricar bolsas y cajas para transportar alimentos frescos que, de otra forma, se estropearían por culpa del calor.

Otras soluciones

Este estudio publicado en Science viene a reforzar un terreno en el que en los últimos años se han producido importantes avances. Por ejemplo, científicos de la Universidad de Nanjing y de la Universidad de Stanford presentaron en 2022 una seda artificial modificada que mantiene la piel a unos 12,5 grados más fresca que la ropa de algodón.

Inspirándose en las propiedades reflectantes del calor de la seda natural, los investigadores consiguieron diseñar un material similar pero capaz de bloquear hasta un 95% de la luz solar incorporando nanopartículas de óxido de aluminio, que reflejan las longitudes de onda de la luz ultravioleta.

Po-Chun Shu, autor principal del estudio sobre textiles capaces de cambiar la temperatura Duke University Omicrono

Por su parte, el propio profesor Po-Chun Hsu y su equipo presentaron recientemente un tejido capaz de mantener cómodo al usuario en una amplia gama de escenarios, subiendo o bajando varios grados la temperatura corporal combinando la refrigeración radiativa con la transmisión y la alta emisividad de la piel humana.

En este caso, además de células electroquímicas semisólidas, él y sus compañeros utilizaron una técnica procedente del kirigami (el arte japonés de cortar papel), aplicada a un tejido especial para permitir que este se adapte a las peculiaridades del cuerpo humano.

Así crearon el "dispositivo wearable de emisividad variable" (WeaVE, por sus siglas en inglés), que se encarga de ajustar electroquímicamente el transporte de calor radiativo para ayudar a los usuarios a mantener el confort térmico frente a los cambios en la temperatura ambiente.