Adiós al aire acondicionado: el material barato que puede enfriar edificios más de 30 grados sin gastar energía

España sigue en primera fila del calentamiento global, aunque hayamos tenido un junio 'frío' mientras el mundo arde, con temperaturas superiores a los 50 ºC en zonas de India o México. La manera más habitual de combatir las altas temperaturas es el aire acondicionado que, pese a nuevas tecnologías que lo hacen más eficiente y consumen menos energía, sigue planteando un problema fundamental: su uso es cada vez más imprescindible, pero al funcionar genera su propio calor y contribuye al aumento de las temperaturas por sus emisiones de gases de efecto invernadero.

Ahora, un equipo de investigadores de las universidades de Princeton y UCLA, en EEUU, han llegado a la conclusión de que los métodos de refrigeración actuales "no son soluciones sostenibles para la gestión del calor a gran escala en entornos construidos". Para solventarlo, y basándose en la efectividad que han demostrado métodos como la pintura que aísla tu casa hasta 15 grados copiando a la naturaleza, han desarrollado un novedoso método pasivo que serviría para enfriar edificios en verano y calentarlos en invierno, con materiales baratos y accesibles y sin consumir energía.

En un artículo publicado en la revista Cell Reports Physical Science, apuestan por restringir los flujos de calor radiante entre los edificios y su entorno a longitudes de onda específicas. La solución está en los revestimientos específicos de infrarrojo de onda larga (LWIR, por sus siglas en inglés) para ventanas y muros exteriores, con el potencial de conseguir un ahorro energético y un confort térmico mucho más importante del que logran las envolventes convencionales de los edificios.

Revestimientos pasivos

"Con el aumento de las temperaturas globales, mantener edificios habitables se ha convertido en un reto mundial", afirma el investigador Jyotirmoy Mandal, profesor adjunto de Ingeniería Civil y Medioambiental en Princeton, en un comunicado de prensa. "Los edificios intercambian la mayor parte del calor con su entorno en forma de radiación, y adaptando las propiedades ópticas de sus envolventes para explotar cómo se comporta la radiación en nuestro entorno, podemos controlar el calor en los edificios de formas nuevas e impactantes".

Es algo que se aplica a otra escala desde hace miles de años en ciudades históricas como Santorini en Grecia o Jodhpur en India y, en menor medida, en los pueblos blancos del sur de España. Los materiales de construcción y la pintura blanca facilitan el reflejo de la luz solar en tejados y muros, proporcionando una refrigeración pasiva especialmente eficaz en los días de más calor.

Estudio de la emisividad térmica de los edificios Universidad de Princeton Omicrono

Más allá de estas soluciones ancestrales, "en los últimos años ha habido un interés masivo por los revestimientos de tejados fríos que reflejan la luz solar", señala Aaswath Raman, profesor asociado de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UCLA y uno de los autores del artículo. Pero, como señala el propio investigador, "enfriar paredes y ventanas es un reto mucho más sutil y complejo", y es justamente en lo que se ha centrado su equipo.

Su particular 'lucha' contra el calor radiante, transmitido por ondas electromagnéticas, se ha centrado en evaluar las capacidades para reflejar ciertas longitudes de onda que aportan distintos materiales y revestimientos disponibles en el mercado. El problema es que la mayoría sólo están pensados para cubrir de forma horizontal los tejados que, al tener el campo abierto hacia el cielo, facilita la reflexión de la luz solar y del calor de onda larga hacia el espacio exterior, mucho más frío.

En verano, las superficies verticales de los edificios reciben el calor radiante del asfalto de la calle y de los edificios cercanos. Cuando el tiempo cambia y llega el frío, el entorno también baja de temperatura, 'drenando' el calor de paredes y ventanas. Así, analizando las diferencias entre cómo se desplaza el calor entre los edificios, el suelo y el cielo (la banda estrecha y la banda ancha del espectro infrarrojo, respectivamente), los investigadores han dado con una ingeniosa solución para termorregular las construcciones de forma pasiva a lo largo de todo el año.

"Al revestir paredes y ventanas con materiales que sólo irradian o absorben calor en la ventana atmosférica, podemos reducir la ganancia de calor de banda ancha del suelo en verano, y la pérdida en invierno, manteniendo el efecto refrescante del cielo", sostiene Jyotirmoy Mandal, profesor asistente de Ingeniería Civil y Ambiental en la Universidad de Princeton. "Creemos que esta idea no tiene precedentes y va más allá de lo que pueden conseguir las envolventes tradicionales de tejados y paredes".

Materiales prometedores

Para demostrar sus conclusiones, los investigadores comprobaron la eficacia de distintos materiales de construcción de bajo coste capaces de irradiar calor en la banda estrecha y bloquear el calor de banda ancha. Son elementos como el fluoruro de polivinilo, que ya se utiliza como revestimiento de fachadas, y podría adaptarse a nuevos usos, además de otros elementos como el polipropileno metalizado, resinas de pintura o cerámica.

"Nos entusiasmamos cuando descubrimos que materiales como el polipropileno, que obtenemos de plásticos domésticos, irradian o absorben selectivamente el calor en la ventana atmosférica", declaró Raman. "Estos materiales rozan lo mundano, pero la misma escalabilidad que los hace comunes también significa que podríamos verlos termorregulando edificios en un futuro próximo".

Uno de los diagramas de la investigación sobre las ventajas de revestimientos LWIR Jyotirmoy Mandal / Aaswath Raman Omicrono

La gran ventaja de estos materiales es que, aplicados de manera combinada a gran escala en las paredes y ventanas de los edificios, pueden tener grandes repercusiones en el ahorro energético de las ciudades. En líneas generales, su uso implica igualar los beneficios que ofrece pintar de blanco los tejados oscuros, una diferencia que según varias investigaciones puede superar incluso los 30 ºC de temperatura. Eso permitiría reducir drásticamente los costes económicos y medioambientales del aire acondicionado, y las crecientes cifras de muertes relacionadas con el calor en todo el mundo, especialmente en los países en vías de desarrollo.

Ahora, el equipo se propone seguir investigando para encontrar las soluciones que ofrezcan un resultado de confort térmico óptimo tanto en invierno como en verano. "El mecanismo que proponemos es completamente pasivo, lo que lo convierte en una forma sostenible de enfriar y calentar los edificios con las estaciones y producir un ahorro energético aún sin explotar", concluye Mandal.