Estados Unidos. Científicos de la Universidad de Stanford inventan un nuevo tipo de pintura que puede mantener las casas y otros edificios más frescos en verano y más cálidos en invierno, reduciendo significativamente el uso de energía, los costos y las emisiones de gases de efecto invernadero.
La calefacción y refrigeración de espacios representan alrededor del 13 % del uso mundial de energía y alrededor del 11 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. Las nuevas pinturas redujeron la energía utilizada para calentar en aproximadamente un 36 % en experimentos en ambientes fríos y artificiales. Redujeron la energía necesaria para enfriar en casi un 21 % en condiciones de calor artificial.
En simulaciones de un típico edificio de apartamentos de media altura en diferentes zonas climáticas de los Estados Unidos 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.
"Se prevé que la energía y las emisiones procedentes de la calefacción sigan disminuyendo debido a los avances en la eficiencia energética, pero el uso del aire acondicionado está aumentando, especialmente en las economías en desarrollo en un mundo en calentamiento", afirmó Yi Cui, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, de ciencias energéticas y ingeniería y ciencia de fotones en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC.
"Tanto para la calefacción como para el aire acondicionado debemos reducir la energía y las emisiones a nivel mundial para alcanzar nuestros objetivos de cero emisiones", sostuvo Cui, quien dirige el Instituto Precourt para la Energía y el Acelerador de Sostenibilidad, ambos dentro de la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford.
"Cada vez se presta más atención a cómo reducir el intercambio de calor entre los espacios de vida y de trabajo de las personas y sus alrededores, y se demandan nuevos materiales para mejorar el aislamiento, como películas de baja emisividad para ventanas", añadió Cui.
Dos capas de pinturas de baja emisividad
Las pinturas actuales de baja emisividad suelen tener un color plateado o gris metalizado, cuya estética limita su uso. Las pinturas recientemente inventadas tienen dos capas aplicadas por separado: una capa inferior reflectante de infrarrojos que utiliza escamas de aluminio y una capa superior transparente a infrarrojos ultrafina que utiliza nanopartículas inorgánicas que viene en una amplia gama de colores.
El espectro infrarrojo de la luz solar provoca el 49 % del calentamiento natural del planeta cuando es absorbido por las superficies. Para mantener alejado el calor, la pintura se puede aplicar a paredes y techos exteriores.
La mayor parte de esta luz infrarroja atraviesa la capa de color de las pinturas nuevas, se refleja en la capa inferior y vuelve a salir en forma de luz, sin ser absorbida por los materiales de construcción en forma de calor. Para mantener el calor en el interior, las pinturas se aplican a las paredes interiores donde, nuevamente, la capa inferior refleja las ondas infrarrojas que transfieren energía a través del espacio y son invisibles para el ojo humano.
Adecuado para aplicación en transportes refrigerados
Específicamente, hasta aproximadamente el 80 % de la luz infrarroja media alta es reflejada por las pinturas, haciendo la mayor parte del trabajo de mantener el calor en el interior durante el clima frío y en el exterior durante el clima cálido. La capa de color también refleja algo de luz infrarroja cercana, lo que mejora la reducción del aire acondicionado.
El equipo de investigación probó sus pinturas en blanco, azul, rojo, amarillo, verde, naranja, morado y gris oscuro. Eran 10 veces mejores que las pinturas convencionales de los mismos colores a la hora de reflejar la luz infrarroja media alta.
Las pinturas se pueden aplicar más allá de los edificios para mejorar la eficiencia energética en otros lugares. Por ejemplo, podrían cubrir camiones y vagones de tren utilizados para el transporte refrigerado, en los que los costos de refrigeración pueden representar hasta la mitad del presupuesto de transporte.
"Ambas capas se pueden rociar sobre una variedad de superficies de diversas formas y materiales, proporcionando una barrera térmica adicional en muchas situaciones diferentes", dijo Yucan Peng, coautor principal del estudio y becario postdoctoral en el Laboratorio Geballe de Materiales Avanzados de Stanford.
Exhibe repelencia al agua
Los investigadores también evaluaron qué tan prácticas serían sus pinturas en diversas situaciones. Ambas capas son repelentes al agua, lo que debería mejorar la estabilidad en ambientes húmedos. Las superficies pintadas se pueden limpiar fácilmente con un paño húmedo o con agua.
Además, el rendimiento y la estética de las pinturas no disminuyeron después de la exposición continua durante una semana a altas temperaturas (176 grados Fahrenheit), bajas temperaturas (-320,5 grados Fahrenheit), así como a ambientes muy ácidos y poco ácidos. De hecho, la pintura aumentó ligeramente el uso de aire acondicionado en algunas ciudades de EE. UU., pero ninguna ubicación mostró un aumento en la carga total de HVAC.
"Nuestro equipo continúa trabajando para refinar las formulaciones de pintura para aplicaciones prácticas", dijo Jian-Cheng Lai, un académico postdoctoral asesorado por Zhenan Bao, profesor de ingeniería química. “Por ejemplo, las soluciones a base de agua serían más respetuosas con el medio ambiente que los disolventes orgánicos que utilizamos. Eso podría facilitar la comercialización de las pinturas”.
