Así serán los edificios 'camaleón': su exterior cambia de color para que ahorres en calefacción

Encender la calefacción de casa el menor tiempo posible es una de las técnicas que se utilizan para ahorrar en electricidad y gas. Sin embargo, el gélido frío que ha azotado a España hace que existan días en los que no quede otra opción para entrar en calor, aunque suponga un mayor gasto para el bolsillo. Para bajar las facturas no sólo de un hogar, sino de una comunidad de vecinos entera, han ideado un innovador material que cambia de estado para mantener la temperatura del edificio sin usar grandes cantidades de energía.

Unos investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, han diseñado un nuevo material de construcción camaleónico que cambia de estado, y la cantidad de calor que absorbe o emite, en función de la temperatura exterior. Una tecnología que protege a los edificios del frío y del calor, y que permite rebajar el precio de la calefacción y del aire acondicionado en aproximadamente un 10%, según indican sus responsables en la investigación publicada en la revista Nature Sustainability.

Por ejemplo, en los días calurosos el material puede emitir hasta el 92% del calor infrarrojo que contiene, lo que ayuda a enfriar el interior de un edificio. Por el contrario, en los días más fríos, puede emitir solamente el 7% de su infrarrojo, ayudando así a mantener caliente la construcción. "Básicamente, hemos descubierto una forma de bajo consumo energético para tratar un edificio como una persona: se agrega una capa cuando tiene frío y se quita otra cuando tiene calor", explica Po-Chun Hsu, profesor adjunto y autor principal de la investigación.

Sólido o líquido

Según algunos estudios, los edificios representan el 30% del consumo mundial de energía y emiten el 10% de todos los gases de efecto invernadero del mundo. Y aproximadamente la mitad de esa huella energética se atribuye a la calefacción y refrigeración de sus espacios interiores. Para lograr un futuro sin emisiones de carbono, los investigadores han creado un recubrimiento hecho de un material que puede cambiar de estado sólido a líquido, y viceversa, para absorber o repeler el calor.

Sus creadores señalan en el estudio que se trata de un material electrocrómico -que cambia de color cuando se le aplica una corriente eléctrica- no inflamable y que contiene una capa formada por una película de poliuretano, una lámina de grafeno y una rejilla de oro; y que puede adoptar dos conformaciones: cobre sólido que retiene la mayor parte del calor infrarrojo o una solución acuosa que emite infrarrojos.

Una imagen del material en las pruebas de laboratorio. Universidad de Chicago Omicrono

El dispositivo puede utilizar una pequeña cantidad de electricidad para lograr que el cobre esté en estado sólido y retenga la mayor parte del calor, o acuoso para emitir infrarrojos y repelerlo. Y no vuelve a cambiar de estado hasta que se le aplica de nuevo una corriente. Los investigadores señalan que este material puede cambiar rápidamente entre los dos estados, realizando el proceso las veces que sean necesarias. Incluso demostraron que el revestimiento se mantuvo eficiente después de 1.800 ciclos.

Durante sus pruebas, y con el objetivo de comprobar su potencia, el equipo creó varios casos para mostrar cómo su material podría reducir los gastos de energía en edificios típicos de 15 ciudades diferentes de Estados Unidos. Por ejemplo, señalan que en un edificio comercial la electricidad utilizada para inducir cambios electrocrómicos en el revestimiento sería de menos del 0,2% del uso total; mientras que su tecnología podría ahorrar el 8,4% de los costes de calefacción, ventilación y aire acondicionado del mismo.

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"Este tipo de material inteligente nos permite mantener la temperatura de un edificio sin utilizar grandes cantidades de energía. Una vez que cambia de estado, no necesita aplicar más energía para permanecer en cualquiera de los dos estados. Entonces, para los edificios en los que no es necesario cambiar entre sólido o líquido con mucha frecuencia, en realidad se utiliza una cantidad de electricidad muy insignificante", indica Po-Chun Hsu en el artículo.

Cambia de color

El grupo de investigadores solamente ha creado hasta ahora pequeñas piezas del material que miden unos seis centímetros de ancho. Sin embargo, ya trabajan en conseguir que muchos de esos parches del revestimiento se puedan ensamblar como tejas en láminas más grandes, pudiendo así cubrir un edificio entero. Incluso el color del material podría modificarse y hasta personalizarse. "La fase acuosa es transparente y casi cualquier color se puede poner detrás sin afectar su capacidad de absorber infrarrojos", indica Po-Chun Hsu.

Esquema del material cuando es sólido y cuando es líquido. Universidad de Chicago Omicrono

Por el momento los investigadores continúan trabajando con ingenieros y el sector de la construcción para ver cómo su tecnología puede contribuir a un futuro más sostenible, aunque "demostramos que el control radiativo puede desempeñar un papel en la vigilancia de una amplia gama de temperaturas de construcción a lo largo de diferentes estaciones".

Dado que el calentamiento global provoca fenómenos meteorológicos extremos con más frecuencia y un clima variable, los investigadores aseguran que existe la necesidad de que los edificios puedan adaptarse, ya que pocos climas requieren calefacción o aire acondicionado durante todo el año. 

"Durante mucho tiempo, la mayoría de nosotros hemos dado por sentado el control de nuestra temperatura interior, sin pensar en cuánta energía requiere. Si queremos un futuro con emisiones de carbono negativas, creo que tenemos que plantearnos diversas formas de controlar la temperatura de los edificios de un modo más eficiente desde el punto de vista energético", concluye el autor del estudio.

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