Así es la pintura que baja 12 grados la temperatura de casa para poder olvidar el aire acondicionado

 

Científicos de la Universidad de Purdue están desarrollando una pintura que permite el enfriamiento radiativo que refleja más del 98% de la luz solar

Las olas de calor se suceden en España sin solución de continuidad y la Tierra está experimentando este julio los días más calurosos de los que se tienen registros. Por eso, científicos e ingenieros de todo el mundo siguen buscando soluciones para reducir el gasto energético que requieren los sistemas de climatización y aire acondicionado, como el invento que enfría los edificios sin gastar luz.  

En ese sentido, en los últimos años parte de la investigación se ha centrado en desarrollar nuevas pinturas capaces de aislar edificios y vehículos, como la que utiliza color estructural para enfriar entre 10 y 15 grados una estancia concreta o un inmueble completo. Pero ninguna puede competir con la considerada por el Libro Guinness de los Récords como la pintura más blanca del mundo, que está siendo desarrollada por científicos de la Universidad de Purdue desde 2020.

La investigación, centrada en usar nanopartículas para conseguir un eficaz enfriamiento radiativo, consiguió unos primeros resultados sorprendentes: era capaz de 'rebotar' el 95% de la radiación solar, una cifra que no han dejado de mejorar y que ahora se sitúa en el 98,1%. El equipo, dirigido por el profesor de ingeniería mecánica Xiulin Ruan, también ha desarrollado una versión más ligera, ideal para vehículos, y ahora trabaja en aumentar su durabilidad y resistencia, además de desarrollar nuevas pinturas de colores con el ultrablanco como base.

La pintura más blanca

La típica pintura blanca que se puede comprar en ferreterías o tiendas de bricolaje calienta más que enfría. Y aquellas diseñadas específicamente para rechazar el calor que están disponibles a nivel comercial sólo reflejan entre el 80% y el 90% de la luz solar, lo que les impide enfriar las superficies que cubren. Eso es lo que llevó a Ruan a centrarse en fabricar la pintura más blanca conocida hasta la fecha, en un proceso de continua mejora que todavía continúa.

Para lograr su primera formulación, el laboratorio dirigido por Ruan estudió más de 100 materiales diferentes, consiguió reducirlo a 10 y probó unas 50 fórmulas distintas de cada material. Lo que empezó con una base de carbonato cálcico, compuesto que suele encontrarse en rocas y conchas marinas, acabó decantándose por un compuesto químico llamado sulfato de bario, que también se utiliza para dar blancura al papel fotográfico y a cosméticos.

Estudiamos varios productos comerciales, básicamente cualquier cosa que fuera blanca", explicó en su día Xiangyu Li, investigador posdoctoral del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), que realizó sus estudios de doctorado en Purdue y participó en el proyecto. "Descubrimos que utilizando sulfato de bario se pueden hacer teóricamente cosas muy, muy reflectantes, lo que significa que son muy, muy blancas.

Para lograr la máxima blancura, los investigadores utilizaron altísimas concentraciones de este material, con partículas de distintos tamaños. Y es que el grado en que cada partícula dispersa la luz depende de sus dimensiones, por lo que una gama más amplia permite que la pintura disperse más espectro de la radiación solar. Eso sí, esa concentración tiene un límite, ya que "cuanto mayor sea, más fácil será que la pintura se rompa o se desprenda", explica Li en un comunicado de prensa

.Gracias a esta formulación, la pintura puede conseguir que las superficies sean hasta 5 grados Cº más frías que la temperatura ambiente a las 12 del mediodía, y hasta 12 grados por la noche. Según los cálculos de los investigadores, eso supondría un ahorro en el consumo del aire acondicionado de hasta un 40%. Y eso sin resultar cegadora, ya que lo que hace es dispersar la luz. De hecho, a primera vista es casi imposible diferenciarla de la que se puede comprar en cualquier tienda. 

Para comprobar su eficacia, los científicos llevaron a cabo mediciones en diferentes condiciones climáticas y distintas superficies, calculando la temperatura exterior e interior y utilizando cámaras térmicas para comprobar cómo se reparte el calor.

Pintura para coches

No contentos con lograr el récord Guinness gracias a su pintura ultrablanca para tejados, Ruan y sus colegas siguieron trabajando en otras versiones del invento para aplicarlo a otras superficies. Así, en octubre de 2022 presentaron una nueva formulación más fina y ligera, pensada para su aplicación en todo tipo de vehículos, desde coches hasta trenes y aviones.

"Se han puesto en contacto conmigo fabricantes de naves espaciales, arquitectos y empresas de ropa y calzado", explicó Ruan en su día. "La mayoría tenían dos preguntas: ¿dónde puedo comprarla? y ¿se puede hacer más fina?". Para conseguir sus eficaces resultados de enfriamiento radiativo, la pintura ultrablanca necesitaba 400 micras de grosor (0,4 mm), una cifra muy superior a los requisitos que pueden tener en ciertas industrias.

Para lograr una pintura más fina y ligera, el equipo de Ruan experimentó con otros materiales distintos al sulfato de bario. La que consiguió los mejores resultados fue una pintura que incorpora como pigmento nitruro de boro hexagonal, con el que se logró un nivel similar de reflectancia solar (97,9%), pero con una capa mucho más fina de apenas 150 micras (0,15 mm).

La pintura dispone de vacíos de aire, lo que la hace muy porosa a nanoescala. Su menor densidad, unida a su delgadez, supone una ventaja clave en industrias como la aeronáutica. La reducción del peso llega hasta un 80% menos que la de sulfato de bario, algo fundamental a la hora de aplicarlo a vehículos como aviones.

A pesar de los constantes avances, todavía falta un tiempo para que estas nuevas pinturas estén listas para su uso comercial. En un artículo recientemente publicado por The New York Times, Ruan señala que falta por lo menos un año para ello. De momento, el laboratorio se ha asociado con una empresa, de la que todavía no puede desvelar el nombre, mientras los técnicos siguen trabajando en mejorar su durabilidad y su resistencia a la suciedad.

Además, para ofrecer otras posibilidades además del ultrablanco, el equipo está trabajando en pinturas de distintos colores, basadas en los mismos principios químicos. "Funcionarán de forma menos ideal que el blanco, pero mejor que algunos de los otros colores comerciales", aseguró Ruan.

Estas pinturas y otros materiales que apuestan por el enfriamiento radiativo, además de mejorar el confort térmico en edificios y vehículos, pueden tener un papel crucial en la lucha contra el cambio climático si se aplican a gran escala.

Así lo aseguran expertos como Jeremy Munday, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de California en Davis consultado por The New York Times. Según sus cálculos, si materiales como la pintura ultrablanca de Purdue cubrieran entre el 1% y el 2% de la superficie de la Tierra, la temperatura dejaría de subir con efecto casi inmediato

Font, extracte de l'article de Ismael Marinero per a "El Español"