Desarrollan un nuevo material de construcción sensible a la temperatura que cambia de color para ahorrar energía

El nuevo material, que ha sido descrito en un estudio publicado en la revista Nature Sustainability, es capaz de emitir hasta el 92% del calor infrarrojo que contiene en los días calurosos, enfriando el interior del edificio. Por otro lado, en los días más fríos, el material emite solo el 7% del calor infrarrojo, ayudando a mantener el calor dentro de la edificación.

“En esencia, hemos descubierto una forma de bajo consumo energético de tratar un edificio como a una persona: se añade una capa cuando se tiene frío y se quita otra cuando se tiene calor. Este tipo de material inteligente nos permite mantener la temperatura de un edificio sin grandes cantidades de energía”, explica el profesor adjunto Po-Chun Hsu, que dirigió la investigación publicada en Nature Sustainability.

Los investigadores han desarrollado este material como respuesta al cambio climático. Actualmente, los edificios consumen alrededor del 30% de la energía mundial y emiten el 10% de los gases de efecto invernadero. La mitad de este consumo energético se debe a la regulación de la temperatura en el interior de los edificios.

“Durante mucho tiempo, la mayoría de nosotros hemos dado por sentado el control de la temperatura en el interior de nuestros hogares y edificios, sin pensar en la cantidad de energía que se requiere”, ha explicado Po-Chun Hsu, profesor asistente y líder del equipo de investigación. “Si queremos un futuro con cero emisiones de carbono, creo que debemos considerar diferentes formas de controlar la temperatura de los edificios de manera más eficiente”.

Anteriormente, ya se habían desarrollado materiales de enfriamiento radiativo que ayudan a mantener los edificios frescos al aumentar su capacidad para emitir calor infrarrojo, el cual es invisible y se irradia desde personas y objetos. También existen materiales que impiden la emisión de calor infrarrojo en climas fríos.

El nuevo material diseñado por Hsu y su equipo es un material de construcción «electrocromático» no inflamable que contiene una capa que puede adoptar dos conformaciones: cobre sólido que retiene la mayor parte del calor infrarrojo, o una solución acuosa que emite calor infrarrojo. En cualquier temperatura de activación elegida, el dispositivo puede utilizar una pequeña cantidad de electricidad para inducir el cambio químico entre los estados depositando o eliminando el cobre en forma de película delgada.

El equipo ha realizado modelos para ver cómo su material podría reducir los costos de energía en edificios típicos en 15 ciudades de EE.UU. En un edificio comercial promedio, informaron, la electricidad utilizada para inducir cambios electrocrómicos en el material sería inferior al 0,2% del uso total de electricidad del edificio, pero podría ahorrar el 8,4% del consumo anual de energía del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) del edificio.

Hasta ahora, el grupo de Hsu solo ha creado piezas del material que miden unos seis centímetros de ancho. Sin embargo, se imaginan que muchos de esos parches del material podrían ensamblar como tejas en hojas más grandes. Dicen que el material también podría ajustarse para usar diferentes colores personalizados: la fase acuosa es transparente y casi cualquier color se puede poner detrás de él sin afectar su capacidad de absorción infrarroja.

Los investigadores ahora están investigando diferentes formas de fabricar el material. También planean investigar cómo podrían ser útiles los estados intermedios del material.

“Demostramos que el control radiativo puede desempeñar un papel en el control de una amplia gama de temperaturas de los edificios a lo largo de diferentes estaciones. Seguimos trabajando con los ingenieros y el sector de la construcción para ver cómo esto puede contribuir a un futuro más sostenible”, concluye Hsu.

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