Cemento rediseñado con nanotecnología para construir edificios más sostenibles

Hormigón fotónico. No es un título de una estrafalaria película de ciencia ficción. Es la técnica que podría revolucionar el sector de la construcción para que deje de ser tan agresivo con el medio ambiente. Gracias a la nanotecnología, el cemento adquiere  capacidad de enfriamiento autónoma por emisión radiactiva y con ello se consigue que el edificio sea energéticamente neutro y que se reduzca la huella de CO2.

Estas son las conclusiones del proyecto MIRACLE (Photonic Metaconcrete with Infrared RAdiative Cooling capacity for Large Energy savings), que está liderado por el investigador Jorge S. Dolado, del Centro de Física de Materiales (CFM, centro mixto CSIC-UPV/EHU) y que cuenta con la participación de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), TECNALIA, la Universidad Politécnica de Darmstad (TU Darmstad), la Universidad Católica de Lovaina (KU Leuven), Microligh3D, y la Universidad Politécnica de Torino.

La Comisión Europea, dentro de su programa FET Open (Future Emerging Technologies), ha concedido más de tres millones de euros a este proyectol proyecto de investigación. 

En un contexto de un calentamiento global creciente, este avance científico y tecnológico puede tener un gran impacto en la consecución de edificios energéticamente neutros (Nearly-Zero-Energy-Buildings) o la reducción de la huella de CO2.

"Con el proyecto MIRACLE queremos reinventar el hormigón, diseñándolo para que funcione como un meta-material, de modo que sea capaz de disipar el calor al espacio exterior", destaca Jorge S. Dolado.

En general, el calor emitido por cualquier material terrestre rebota en la atmósfera (el efecto invernadero), pero existe una pequeña franja de frecuencias por las cuales la radiación térmica puede atravesar la atmósfera y llegar al espacio exterior. Esta franja, llamada ventana atmosférica es fundamental en la tecnología de enfriamiento radiactivo que se quiere implementar.

La receta del proyecto MIRACLE es sencilla: hormigones capaces de reflejar toda la radiación solar y emitir toda la radiación térmica en la ventana atmosférica, de manera que se consiga una disminución neta de la temperatura. Para ello, se debe modificar la composición del cemento para maximizar la reflexión solar y focalizar la emisión térmica radiactiva en la ventana atmosférica jugando con la disposición geométrica de microfibras de acero.

"Estamos plenamente convencidos que la ciencia y tecnología a desarrollar en el proyecto MIRACLE abre un nuevo paradigma (el Meta-hormigón fotónico), con el que materiales humildes como el hormigón y el cemento se van a transformar en metamateriales de alta tecnología", comenta el equipo de investigación.

Si bien la aplicación de enfriamiento radiactivo en edificación es probablemente la aplicación más importante, el concepto de meta-hormigón fotónico transciende esta aplicación. La tecnología de células solares, por ejemplo, exige nuevos materiales o dispositivos para enfriar la configuración de la célula solar.

Aquí, el reto sería encontrar nuevos hormigones que combinen alta transparencia con la luz solar con alta capacidad emisiva en la ventana atmosférica. Del mismo modo, la tecnología de MIRACLE presta atención a la región infrarroja (IR) del espectro electromagnético, pero el concepto de Meta-hormigón fotónico proporciona una base excepcional para que surjan nuevas aplicaciones en el ámbito de las telecomunicaciones en otras regiones del espectro electromagnético (por ejemplo, tecnologías en los GHz y THz).