Frente al aumento de las temperaturas y al creciente consumo energético asociado a los sistemas de refrigeración, un grupo de científicos desarrolló un nanomaterial capaz de enfriar superficies expuestas directamente al sol sin utilizar electricidad. En las pruebas realizadas al aire libre, la tecnología consiguió reducir la temperatura hasta 12,9 °C respecto de una superficie sin el recubrimiento.

El avance fue realizado por investigadores del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España. El trabajo, liderado por el grupo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER), fue publicado en la revista científica Nanophotonics.

La investigación apunta a ofrecer una alternativa frente a uno de los grandes desafíos energéticos asociados con el calentamiento global. Los sistemas de refrigeración representan cerca del 20% del consumo mundial de electricidad, según los datos citados por Euronews. En ese contexto, conseguir reducir la temperatura de edificios u otros objetos sin necesidad de conectar un equipo a la red eléctrica podría tener un impacto significativo.

Cómo funciona el material que enfría sin electricidad

La tecnología se basa en un fenómeno conocido como enfriamiento radiativo pasivo diurno. Para comprenderlo, hay que observar una característica particular de la atmósfera terrestre.

Existe una franja del espectro infrarrojo, situada aproximadamente entre los 8 y los 13 micrómetros, en la que la radiación térmica puede atravesar la atmósfera y escapar hacia el espacio con mucha menos interferencia. De esta manera, un material diseñado para emitir eficazmente calor dentro de esa denominada "ventana atmosférica" puede desprenderse de parte de su energía térmica.

La investigación apunta a ofrecer una alternativa frente a uno de los grandes desafíos energéticos asociados con el calentamiento global.

Pero existe otro requisito fundamental: debe evitar absorber la radiación procedente del Sol. Si un material consigue reflejar una proporción elevada de la luz solar y, al mismo tiempo, liberar eficientemente su propio calor mediante radiación infrarroja, su temperatura puede llegar a ubicarse por debajo de la del ambiente.

Todo ocurre sin compresores, refrigerantes ni consumo eléctrico.

Para desarrollar el sistema, los investigadores utilizaron fluoruro de polivinilideno (PVDF), un polímero conocido por sus propiedades para emitir radiación infrarroja.

Cristina Vicente, investigadora del IMN-CNM y responsable del proyecto COOLed, explicó que el material reúne características especialmente favorables para este tipo de aplicaciones. Además de emitir calor de manera eficiente, presenta resistencia a la radiación ultravioleta, repele el agua y soporta las condiciones ambientales. Su capacidad hidrofóbica también puede producir un efecto autolimpiante.

El secreto está en su estructura a escala nanométrica

El principal avance, sin embargo, no se encuentra únicamente en la elección del polímero, sino en la manera en la que los científicos consiguieron estructurarlo.

El equipo introdujo el PVDF en plantillas nanoporosas de óxido de aluminio anodizado. El procedimiento permitió obtener estructuras tridimensionales cuya geometría interna puede controlarse con gran precisión.

Ese diseño resulta fundamental porque el comportamiento óptico del material depende de estructuras extremadamente pequeñas. Modificando su arquitectura a escala nanométrica, los investigadores consiguieron mejorar simultáneamente la reflexión de la luz solar y la emisión de calor.

La versión optimizada, sometida además a un proceso de enfriamiento ultrarrápido después de introducir el polímero, consiguió reflejar en promedio el 82,4% de la radiación solar.

Al mismo tiempo, alcanzó una emisividad del 96,7% en la ventana infrarroja de entre 8 y 13 micrómetros, precisamente la franja que permite que parte de la energía térmica escape hacia el espacio.

Los cálculos indicaron una capacidad de enfriamiento de 182,3 vatios por metro cuadrado cuando el material recibe una irradiancia solar de 1.000 W/m².

La prueba al aire libre: hasta 12,9 °C menos

Los científicos llevaron el material fuera del laboratorio para comprobar su rendimiento en condiciones reales. Los ensayos se realizaron en una azotea de Tres Cantos, en Madrid, durante el verano.

Antes de las pruebas, el material recibió un tratamiento con luz ultravioleta que permitió blanquearlo y aumentar su capacidad para reflejar la radiación solar.

En los días más calurosos, secos y soleados, la superficie tratada llegó a mantenerse hasta 12,9 °C más fría que una muestra que no contaba con el recubrimiento. Durante el ensayo se registró un pico de irradiancia solar de 962 W/m², por lo que los resultados permitieron respaldar fuera del laboratorio el potencial calculado previamente.

Aunque la tecnología todavía se encuentra en etapa de desarrollo, los investigadores destacan otro aspecto que podría resultar determinante para su adopción: el proceso de fabricación es relativamente económico y compatible con métodos industriales existentes.

Esto abre la posibilidad de utilizar el nanomaterial en techos y fachadas de edificios, donde podría disminuir la cantidad de calor acumulado durante las horas de mayor radiación solar. También podría incorporarse a vehículos, dispositivos electrónicos e incluso sistemas de refrigeración personal.

El objetivo final es reducir la necesidad de utilizar sistemas tradicionales de aire acondicionado y, con ello, disminuir tanto el consumo eléctrico como las emisiones asociadas a la generación de esa energía. Si logra producirse a gran escala, el desarrollo podría convertir una propiedad física de la atmósfera en una nueva herramienta para enfrentar uno de los efectos más visibles del aumento global de las temperaturas.