Conoce esta alternativa al aire acondicionado amigable con el medio ambiente

Los sistemas modernos de aire acondicionado consumen cantidades significativas de energía para enfriar los edificios durante el día, generando cantidades significativas de gases de efecto invernadero responsables del cambio climático. Por ejemplo, el aire acondicionado representa alrededor del 15 por ciento del consumo total de energía primaria en los Estados Unidos y puede alcanzar el 70 por ciento en países extremadamente cálidos como Arabia Saudita.

Las tecnologías que usan enfriamiento radiativo para controlar la temperatura de los edificios, como las películas fotónicas planas multicapa y las películas de metamateriales híbridas, están atrayendo considerable atención porque no usan electricidad; sin embargo, son complicados y costosos de fabricar.

La nueva tecnología se desarrolló a través de la colaboración, incluidos los intercambios de estudiantes, entre investigadores estadounidenses y de KAUST. Dirigidos por Qiaoqiang Gan y el estudiante graduado Lyu Zhou de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo, Jian-Wei Liang y sus colegas del Laboratorio de Fotónica de Boon Ooi en KAUST, trabajando con investigadores de la Universidad de Wisconsin, han desarrollado una tecnología de enfriamiento pasivo hecha de una estructura de película de polidimetilsiloxano (PDMS) / aluminio.

"PDMS exhibe una absorción muy alta en el rango de 'ventana atmosférica' de la Tierra y una baja absorción en el rango de longitud de onda visible solar", explica Jian-Wei. "Estas propiedades lo convierten en un material ideal para el enfriamiento radiativo pasivo".

Al explotar la superposición espectral entre esta ventana atmosférica, que corresponde a longitudes de onda entre 8-13 micras y el rango de radiación térmica emitida por los edificios a temperaturas ambiente típicas, la película PDMS / aluminio puede enfriar efectivamente los edificios durante el día.

Lea también: Energía nuclear: ¿la solución para el cambio climático?

Para fabricar la película, los investigadores utilizaron un proceso de recubrimiento de cuchillas para recubrir primero la superficie de una lámina de aluminio con una capa de resina PDMS y luego una cuchilla dosificadora para controlar su grosor, calentando la estructura en un horno a unos 60 grados Celsius por dos horas para completar el proceso.

"Aunque el PDMS tiene una baja absorción en el rango de longitud de onda solar, descubrimos que su capacidad de enfriamiento radiativo se vio significativamente afectada por el entorno circundante cuando se probó al aire libre, especialmente en entornos urbanos abarrotados", dice Qiaoqiang.

Para abordar esto, el equipo desarrolló un refugio selectivo espectral que dirige la radiación térmica hacia el cielo y logró una reducción de la temperatura durante el día de hasta 6.5 grados Celsius en el ambiente exterior.

La película PDMS / aluminio proporciona una solución más ecológica y de bajo costo para enfriar edificios en entornos urbanos y también se puede fabricar a gran escala, lo que contribuye a la comercialización potencial de tecnologías de enfriamiento radiativo.

"Ahora estamos trabajando en la estructura óptica de la película para mejorar su enfriamiento radiativo, así como su aplicación en la condensación de vapor y el enfriamiento por agua", dice Jian-Wei.