Un nuevo material elimina el calor de los edificios y lo envía al espacio

El calor puede ser transferido de tres maneras: por conducción, convección y radiación. La conducción de calor se produce a través del tacto. Por eso nos ponemos un guante de cocina antes de tocar una bandeja que ha estado en el horno. La convección ocurre por el movimiento de fluidos o del aire: es la ráfaga de aire caliente que sale cuando se abre el horno. Y la radiación transfiere el calor en forma de luz infrarroja, que emana de los objetos hacia el exterior, invisible a la vista. Es lo que pasa cuando nos acercamos a un horno cerrado sin tocarlo, y sentimos cómo se eleva la temperatura.

Eso último es lo que hace el nuevo recubrimiento, irradiar la luz infrarroja que porta el calor lejos del edificio y directamente al espacio, a la frecuencia precisa que le permite pasar a través de la atmósfera sin calentar el aire. «Piense en ello como tener una ventana al espacio», dice Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica y responsable del ingenio.

Pero como la luz visible del Sol también calienta las cosas, la transmisión de calor hacia el espacio no es suficiente por sí sola. Para solucionarlo, el revestimiento también actúa como un espejo altamente eficiente, evitando que el 97% de la luz solar golpee el edificio y lo caliente.

El resultado es lo que el equipo de Stanford llama enfriamiento fotónico radiante, que hace que el ambiente se refresque hasta 5ºC durante el día sin darle al botón del aire acondicionado. «Esta idea es muy novedosa y extraordinariamente simple», dice Eli Yablonovitch , profesor de ingeniería en la Universidad de California Berkeley y uno de los pioneros de la fotónica.

Los investigadores diseñaron el material para que sea rentable para su despliegue a gran escala en los tejados de los edificios. Aunque sigue siendo una tecnología joven, creen que algún día podría reducir la demanda de electricidad, ya que, por ejemplo, el 15% de la energía utilizada en los edificios de EE.UU. proviene del aire acondicionado.

Para Aaswath Raman, autor principal del artículo de Nature, un mundo que sufre el calentamiento global necesita tecnologías de refrigeración que no requieran potencia. «El enfriamiento radiante fotónico hace de la refrigeración fuera de la red una posibilidad para las regiones rurales, además de ayudar a la disparada demanda de aire acondicionado en las zonas urbanas», añade.

El material multicapa tiene solo 1,8 micras de espesor, más delgado que el papel de aluminio más fino. Está hecho de siete capas de dióxido de silicio y óxido de hafnio en la parte superior de una delgada capa de plata. Estas capas no tienen un espesor uniforme, sino que han sido diseñadas para crear el nuevo material.

Pero para llevar a la práctica su invento, los ingenieros deberán resolver al menos dos problemas técnicos. El primero es cómo llevar el calor en el interior del edificio hacia ese revestimiento exterior. El segundo es la producción. Ahora mismo, el prototipo del equipo de Stanford es del tamaño de una pizza para una persona. La refrigeración de edificios requerirá grandes paneles, aunque los investigadores creen que hay fabricantes que pueden hacerlos a esa escala.

En términos más generales, el equipo ve este proyecto como un primer paso hacia el uso del frío del espacio como un recurso. De la misma manera que la luz solar es una fuente de energía renovable, el universo frío suministra una extensión casi ilimitada para volcar calor. Y para los ingenieros, su fórmula puede servir para explotarlo.