A medida que las temperaturas se disparan en todo el mundo, ¿cómo mantenemos frescos nuestros hogares y otros edificios? Los más ricos entre nosotros explotan nuestro aire acondicionado, que es efectivo, pero solo daña aún más el medio ambiente, gracias al mayor uso de energía. Los menos afortunados simplemente sufren, o incluso mueren en olas de calor.
Los investigadores de la Universidad de Columbia tienen una solución novedosa para enfriar edificios, una que dicen que podría ayudar a reducir la carga del cambio climático. Es una pintura blanca, técnicamente un recubrimiento de polímero, que utiliza agujeros infinitamente pequeños para enfriar el aire.
El recubrimiento es un ejemplo de enfriamiento radiativo pasivo diurno (PDRC), en el que una superficie se enfría al reflejar la luz solar y el calor de regreso a la atmósfera. Las pinturas blancas, que reflejan la luz, se han utilizado durante mucho tiempo para PDRC. Pero generalmente contienen pigmentos que absorben la luz y reflejan las longitudes de onda solar más largas de manera imperfecta.
En contraste, el recubrimiento desarrollado por el equipo de Columbia tiene una superficie similar a la espuma llena de agujeros a nanoescala. Para crearlo, los investigadores básicamente tomaron el pigmento de la pintura blanca y lo reemplazaron con estos pequeños agujeros. Esto hace que el polímero normalmente transparente sea blanco. Los agujeros se dispersan y reflejan todas las longitudes de onda de la luz solar, lo que hace que el recubrimiento sea mucho mejor en PDRC que la pintura tradicional.
"[Las pinturas blancas tradicionales] típicamente reflejan solo el 85 por ciento de la luz solar total, pero absorben el resto y se calientan", dice Nanfang Yu, profesor de física aplicada que trabajó en la investigación publicada hoy en la revista Science. "En contraste, el recubrimiento que desarrollamos refleja del 96 al 99 por ciento de la luz solar total (ultravioleta, visible e infrarroja), que es notablemente alta y puede permanecer por debajo de la temperatura ambiente incluso cuando la luz solar es intensa".
Otros científicos han utilizado métodos similares de reflexión solar para lograr el enfriamiento, dice Mark Swihart, profesor de ingeniería química y biológica en la Universidad de Buffalo, que no participó en la investigación.
"Sin embargo, lo nuevo aquí es el medio relativamente simple e inteligente de lograr el resultado", dice. “Lo mejor que puedo decir es que nadie ha propuesto previamente el uso de tales polímeros porosos para esta aplicación de enfriamiento pasivo. La novedad del trabajo radica en la selección de este método muy simple para formar películas que logran el efecto de enfriamiento pasivo ".
Debido a que el método es tan simple, dice Swihart, podría ser relativamente fácil y barato de producir y aplicar a gran escala; el recubrimiento podría, por ejemplo, fabricarse en rollos grandes y aplicarse como papel tapiz.
"Creo que puede tener un potencial práctico significativo", dice.
El revestimiento funciona mejor en climas soleados: el estudio encontró que redujo el calor en 6 grados centígrados en el desierto de Arizona. Pero también funciona bien en ambientes más húmedos y tropicales: redujo el calor en 3 grados centígrados en Bangladesh. Esto significa que podría usarse en entornos muy diferentes en todo el mundo.
El revestimiento es fácil de aplicar, esencialmente funciona como una pintura estándar. Se puede usar en casi cualquier superficie, desde tejados hasta tanques de agua y vehículos. El equipo también experimentó con la fabricación del revestimiento en diferentes colores, con la esperanza de hacer que el producto sea atractivo para un público más amplio. Agregar color reduce el grado de enfriamiento, pero el rendimiento es aún mejor que la pintura comercial coloreada.
"Esto es importante en vista de los gustos humanos", dice Jyotirmoy Mandal, estudiante de doctorado y autor principal del estudio. "No todos quieren un techo blanco en su casa, y las compañías de pintura han estado tratando de desarrollar 'colores fríos' durante décadas".
Los investigadores ahora se están centrando en el uso de sistemas basados en agua o alcohol para hacer recubrimientos con un rendimiento de enfriamiento similar, lo que podría hacer que el producto sea más ecológico y fácil de aplicar. También están buscando nuevas formas de reciclar polímeros desechados.
El equipo espera que el recubrimiento se pueda usar en lugares desde desiertos hasta regiones tropicales o lugares con climas intermedios, esencialmente en cualquier lugar donde el calor sea más problemático que el frío. También podría ser útil en una amplia variedad de situaciones económicas.
"En entornos ricos en recursos, el recubrimiento puede reducir los costos de aire acondicionado", dice Yuan Yang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales que trabajó en la investigación. "En entornos de escasos recursos, donde la refrigeración eléctrica no es asequible o no está disponible, por ejemplo en las zonas rurales del sur de Asia o África, la refrigeración por debajo del ambiente puede brindar alivio".
El recubrimiento, si se usa en suficientes edificios a la vez, también podría ayudar a lidiar con las llamadas "islas de calor urbanas", áreas urbanas que se calientan mucho más que sus alrededores, gracias a los edificios cercanos y a la gran actividad humana. A medida que el mundo continúa urbanizándose, estas islas de calor son un problema creciente: las olas de calor matan a un número desproporcionado de habitantes de la ciudad.
"Sin embargo, tal esfuerzo requiere una amplia colaboración entre investigadores, planificadores urbanos y formuladores de políticas", dice Mandal. "Esperamos que nuestro trabajo difunda la conciencia sobre el potencial del enfriamiento radiativo fuera de los círculos científicos".
