En la Universidad de Stanford han dado con una forma de recortar la factura de la calefacción tan peculiar como simple, versátil y sobre todo efectiva, al menos según las pruebas que ya han realizado sus investigadores. La clave está en el color. O en los colores, en plural. Porque en lo que se han centrado Yi Cui y sus compañeros de la institución californiana es en desarrollar un nuevo tipo de pintura que sobresale por dos grandes virtudes: su capacidad para mejorar la eficiencia energética de los hogares y su diversidad, con una amplia paleta de distintas tonalidades.
Sus datos son desde luego sorprendentes.
Más eficiencia, menos emisiones. El propósito de Yi Cui —profesor en el SLAC National Accelerator Laboratory— y sus colegas es claro. Claro, y doble. Lo que buscan es una forma de mejorar la eficiencia energética de las construcciones y reducir al mismo tiempo el consumo de electricidad y la polución. Al fin y al cabo sus cálculos muestran que los sistemas pensados para la calefacción y refrigeración de espacios acaparan alrededor del 13% del uso mundial de energía y son responsables del 11% de las emisiones de gases de efecto invernadero.
El equipo de Stanford no es el primero que se ha lanzado a la ambiciosa tarea de reducir esos porcentajes. Desde hace tiempo otros investigadores y empresas han perseguido un objetivo similar apoyándose en nuevos materiales y componentes, estrategias de construcción y enfoques, como el cada vez más popular Passivhaus. Incluso hay científicos que se han dedicado a explorar el potencia de las cerámicas y pinturas ultrablancas por su gran capacidad de reflexión de la luz solar. Cui y su equipo han querido ir sin embargo un poco más allá y diversificar los colores.
Objetos de diferentes materiales y formas recubiertos con las nuevas pinturas.
Reduciendo la factura. Aunque el invento de Stratford aún debe demostrar cómo responde cuando se aplica a gran escala, a nivel industrial, las pruebas que ya han hecho sus creadores invitan al optimismo. Hace unos meses Cui y varios de sus colegas publicaron en la revista PNAS un artículo en el que desgranan parte de sus primeros resultados. Y son esperanzadores. Los científicos usaron sus nuevas pinturas en espacios que se enfriaron y calentaron artificialmente y comprobaron luego cuánta energía necesitaban para caldearlos o refrigerarlos, respectivamente. ¿El resultado? En el primer caso, la energía usada para calentar se redujo un 36%; y en el segundo, la inversión necesaria para bajar la temperatura cayó un 21%.
"En simulaciones de un típico edificio de apartamentos de media altura en diferentes zonas climáticas de los EEUU con pintura nueva en las paredes y techos exteriores, el uso total de energía para calefacción, ventilación y aire acondicionado disminuyó un 7,4% en el transcurso de un año", explica la Universidad de Stanford en un comunicado en el que destaca el potencial del invento, y zanja: "Las pinturas recién inventadas, producidas en una amplia gama de colores, pueden reducir la necesidad de calefacción y aire acondicionado en edificios y otros espacios".
El secreto: las capas. Yi Cui y sus compañeros definen su creacón como "pinturas coloridas de baja emisividad". Si destaca por algo es por sus dos capas aplicadas por separado: una inferior, reflectante de infrarrojos y que usa escamas de aluminio; y otra superior, transparente a infrarrojos y ultrafina que incorpora nanopartículas inorgánicas. Gracias a ese nivel sus creadores pueden reproducir "una amplia gama de colores", un detalle importante y que va mucho más allá de una simple cuestión estética. Las pinturas de baja emisividad que ya existen suelen ser de tonos plateados o metalizados, lo que limita mucho su uso en edificios.
"La alta reflectancia en el infrarrojo medio mejora significativamente el aislamiento térmico radiativo de los espacios cerrados, resistiendo de forma eficaz la ganancia o la pérdida de calor desde y hacia el entorno exterior —comentan los investigadores—. Por otra parte, la alta reflectancia en el infrarrojo cercano mitiga la ganancia de calor solar cuando hace calor. Al margen de su atractivo estético, el diseño óptico establece un equilibrio entre el ahorro de energía y compensaciones asociadas a la calefacción y la refrigeración, reduciendo el consumo anual de energía para mantener los ambientes térmicos interiores".
Para el calor y para el frío. Los expertos defienden que llega con aplicar la pintura en paredes exteriores y tejados, donde la capa inferior refleja la mayor parte de la luz infrarroja y sale en forma de luz. Todo sin llegar a ser absorbida por el material en forma de calor. Para reducir el consumo de calefacción y preservar el calor en las habitaciones, las pinturas se aplican en las paredes interiores.
"La capa inferior refleja las ondas infrarrojas que transfieren energía a través del espacio y son visibles al ojo humano", apostillan los investigadores tras probar su invento en ocho tonalidades distintas: blanco, azul, rojo, amarillo, verde, naranja, morado y gris oscuro. "Encontraron que eran 10 veces mejores que las pinturas convencionales en los mismos colores al reflejar la luz infrarroja media alta".
"El colorido aspecto visual garantiza un efecto estético comparable al de las pinturas convencionales. Se consigue una alta reflectancia en el infrarrojo medio (hasta ~80%), más de diez veces superior a la de las pinturas convencionales de los mismos colores, lo que reduce tanto la ganancia como la pérdida de calor desde y hacia el exterior —anota el estudio publicado en PNAS—. La alta reflectancia en el infrarrojo cercano también reduce la ganancia de calor solar en días calurosos".
Edificios y bastante más. El equipo californiano reivindica que su invento no sirve solo para edificios y habitaciones. La nueva pintura, insisten, sirve también para "mejorar también la eficiencia energética" de otras superficies, como las de camiones y vagones de tren en los que se transportan mercancías refrigeradas. Su uso sería en ese caso especialmente interesante ya que —recuerda la Universidad de Stanford— la inversión en sistemas que permiten mantener el cargamento frío puede suponer aproximadamente la mitad de la factura del transporte.
"Ambas capas se pueden rociar sobre una variedad de superficies de diversas formas y materiales, proporcionando una barrera térmica en muchas situaciones diferentes", detalla Yucan Peng, coautora del estudio. Y como habitualmente dice más una imagen que mil palabras, el equipo ha publicado una fotografía en la que se puede apreciar su nueva pintura distribuida sobre diferentes objetos.
Las dos capas del recubrimiento son además repelentes al agua para adaptarse a ambientes húmedos y las pruebas realizadas por Peng, Cui y el resto de sus colegas muestran que su rendimiento y estética no se resintió con el paso del tiempo, ni tras una exposición prolongada a altas temperaturas ni tampoco al frío.
Imágenes: Anja Bauermann (Unsplash) y Yucan Peng (Stanford University)
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