¿Qué pasaría si la madera de la que estaba hecha su casa pudiera ahorrarle la factura de la luz? En la carrera por ahorrar energía, El uso de un método de enfriamiento pasivo que no requiere electricidad y está integrado en su casa podría ahorrarle algo de dinero incluso a las áreas más frías de los EE. UU. Ahora, Investigadores de la Universidad de Maryland y la Universidad de Colorado han aprovechado la nanotecnología de la naturaleza para ayudar a resolver el problema de encontrar una forma pasiva para que los edificios descarguen calor que sea sostenible y fuerte.

La madera resuelve el problema:ya se utiliza como material de construcción, y es renovable y sostenible. Usando estructuras diminutas que se encuentran en la madera (nanofibras de celulosa y las cámaras naturales que crecen para pasar el agua y los nutrientes hacia arriba y hacia abajo dentro de un árbol vivo), esa madera especialmente procesada tiene propiedades ópticas que irradian el calor. Los resultados de este estudio se publicaron el 9 de mayo en la revista Ciencias .

"Este trabajo ha ampliado enormemente el uso de la madera hacia aplicaciones energéticamente eficientes de alto rendimiento y ha proporcionado una ruta sostenible para combatir la crisis energética, ", dijo el profesor de la Universidad Forestal del Noreste, Jian Li, miembro de la Academia China de Ingeniería, que no está asociado con la investigación.

En la Universidad de Maryland, Liangbing Hu, Los co-primeros autores Tian Li y Shuaiming He y otros en el departamento de ciencia de materiales han estado trabajando con madera durante muchos años. El equipo de Hu ha inventado una gama de nanotecnologías emergentes de la madera, incluyendo una madera transparente, baterías de madera de bajo costo, madera super fuerte, madera super aislante térmica, y un purificador de agua a base de madera.

"Este es otro avance importante en las nanotecnologías de la madera que logró el grupo Hu de la Universidad de Maryland:enfriar madera que está hecha únicamente de madera, es decir, ningún otro componente, como los polímeros, puede enfriar su casa como material de construcción ecológico, "dijo el Dr. Hu.

El equipo de Boulder, dirigido por el profesor Xiaobo Yin e incluido el co-primer autor Yao Zhai, tanto del departamento de ingeniería mecánica como del programa de ciencia de materiales de la Universidad de Colorado en Boulder, han estado trabajando en materiales para enfriamiento radiativo, incluidas películas delgadas y pinturas.

"Cuando se aplica a la construcción, este material estructural que cambia el juego se enfría sin la entrada de electricidad o agua, "Dijo el Dr. Zhai.

Al eliminar la lignina, la parte de la madera que la hace marrón y fuerte, Los investigadores de la UMD crearon una madera muy pálida hecha de nanofibras de celulosa. Luego comprimieron la madera para recuperar su fuerza. Para hacerlo repelente al agua, agregaron un compuesto súper hidrofóbico que ayuda a proteger la madera. El resultado:un material de construcción de color blanco brillante que podría usarse en techos para alejar el calor del interior del edificio.

Llevaron la madera refrigerada a las condiciones ideales de prueba de una granja en Arizona, donde el clima siempre es cálido y soleado. con vientos bajos. Allí, Probaron la madera de enfriamiento y encontraron que se quedó, de media, cinco o seis grados F más fría que la temperatura ambiente del aire, incluso en la parte más calurosa del día, la madera que se enfriaba era más fría que el aire. Se mantuvo en promedio 12 grados más fría que la madera natural, que se calienta más en presencia de luz solar.

"La madera procesada utiliza el universo frío como disipador de calor y libera energía térmica a través de la ventana de transparencia atmosférica. Es un material sostenible para la energía sostenible para combatir el calentamiento global", dijo el Dr. Li.

La resistencia mecánica por peso de esta madera también es más fuerte que el acero, lo que lo convierte en una excelente opción para materiales de construcción. Es diez veces más fuerte que la madera natural y supera la fuerza del acero, alcanzando 334 MPa · cm3 / g (comparado con 110 MPa · cm3 / g para el acero). También se daña con menos facilidad (prueba de rayado) y puede soportar más peso (prueba de compresión) que la madera natural.

Otros colaboradores incluyen el equipo de Jelena Srebric en la Universidad de Maryland, College Park; El equipo de Ronggui Yang en la Universidad de Colorado, Roca; y el equipo de Ashlie Martini en la Universidad de California Merced.

Para ver cuánta energía ahorra la madera, calcularon la cantidad de calor que utilizan los edificios de apartamentos típicos en las ciudades de los EE. UU. en todas las zonas climáticas. Ciudades calientes como Phoenix y Honolulu ahorrarían más energía, especialmente si se reemplazó el revestimiento y los techos de los edificios más antiguos con madera de enfriamiento. Edificios en los EE. UU. Que se construyeron después de 2004, o ahora, ahorraría una media del 20% de los costes de refrigeración.

"El profesor Hu y sus colaboradores muestran otro uso de la madera que no solo es estructuralmente fuerte sino que también es útil como componente activo para la gestión de la energía. Es interesante que el mismo material que libera calor en la combustión se pueda utilizar para enfriar, ofreciendo nuevas oportunidades en edificios verdes, "dijo Orlando Rojas, profesor en el departamento de Bioproductos y Biosistemas de la Universidad Aalto, Finlandia.