Un dispositivo que enfría edificios sin electricidad enviando calor al espacio

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Traducido por María Fernanda Enríquez

Julio de 2019 fue el mes más caluroso jamás registrado, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Tales olas de calor solo empeorarán y se volverán más frecuentes con un clima cambiante. A medida que el mundo se calienta, la demanda de refrigeración está aumentando, trayendo consigo más emisiones de gases de efecto invernadero. 

Un nuevo sistema que pueda enfriar edificios sin usar electricidad podría ayudar. El sistema de enfriamiento, reportado en Nature Sustainability, absorbe el calor del aire y lo envía a través de la atmósfera de la Tierra al espacio exterior. A diferencia de los sistemas anteriores que funcionan en ese mismo concepto de enfriamiento radiativo, utiliza materiales de bajo costo que podrían fabricarse fácilmente a gran escala comercial. 

La Agencia Internacional de Energía estima que el enfriamiento consume alrededor del 10 por ciento de la electricidad que se consume en todo el mundo. A medida que aumentan los niveles de vida en muchos países en desarrollo, se espera que la demanda de energía para el aire acondicionado se triplique para 2050. 

Para frenar las emisiones relacionadas con el enfriamiento, algunos grupos de investigación han estado explorando tecnologías de enfriamiento radiativo que no requieren electricidad. El concepto se basa en el hecho de que todos los objetos en la Tierra absorben energía del sol e irradian ese calor a la atmósfera cuando el cielo está más frío. 

Los sistemas de enfriamiento radiativo fabricados hasta ahora han utilizado materiales de alta tecnología con múltiples capas o estructuras ópticas especiales que irradian calor a una longitud de onda que atraviesa la atmósfera de la Tierra hacia el espacio. Una startup con sede en California llamada SkyCool está comercializando dicha tecnología desarrollada en la Universidad de Stanford. 

Investigadores de la Universidad de Buffalo han construido un sistema de enfriamiento radiativo con una película de aluminio de bajo costo recubierta con un polímero de goma transparente. El aluminio refleja la luz solar mientras que el polímero absorbe el calor del aire circundante y lo transmite al espacio. Los materiales son económicos y la película debe ser fácil de hacer usando métodos de procesamiento rápidos y basados ​​en soluciones que hagan que todo el dispositivo sea rentable. 

La radiación térmica normalmente se extiende en todas las direcciones. Pero al equipo de Buffalo se le ocurrió una forma de transmitir las emisiones en una dirección. Colocan la película en el fondo de una caja de espuma abierta con lados cónicos pintados con un material especial, que absorbe la luz solar y dirige de manera eficiente el calor emitido por la película de polímero hacia el cielo. 

«Esto permite que el sistema sea más efectivo en entornos urbanos, donde hay edificios altos en todos los lados», dice Qiaoqiang Gan, profesor de ingeniería eléctrica que dirigió la investigación. «Utilizamos materiales de bajo costo disponibles en el mercado y descubrimos que funcionan muy bien». 

El mecanismo funciona incluso en la mitad del día cuando la demanda de enfriamiento es más alta, dicen los investigadores. En experimentos al aire libre, el sistema enfrió el aire hasta 6°C durante el día y 11°C por la noche. El equipo imagina colocar muchos de estos dispositivos de enfriamiento en los techos de los edificios para reducir el uso del aire acondicionado.

Fuente: Lyu Zhou et al. A polydimethylsiloxane-coated metal structure for all-day radiative cooling. Nature Sustainability, 2019.

Imagen: By Dustin Phillips

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