Un equipo del Instituto de Tecnología Química y Medioambiental de Ciudad Real (ITQUIMA) desarrolla un material de cambio de fase con el que se logra reducir drásticamente el consumo energético de calefacción y aire acondicionado en edificaciones. Este material, que actúa como aislante, además absorbe el calor y el fresco, para liberarlos cuando se necesita.
La construcción está viviendo uno de los avances en sostenibilidad más importantes de la historia. La incorporación de paneles solares, aerotermia o aislamiento avanzado es una realidad asentada, pero todavía se puede ir más allá en la reducción de la huella ambiental de los edificios. Recientemente se ha sumado un actor todavía poco conocido pero lleno de potencial, como son los materiales de cambio de fase.
Un equipo del Instituto de Tecnología Química y Medioambiental de Ciudad Real (ITQUIMA) trabaja en el desarrollo de uno de estos materiales de nueva generación, con el que se podrá reducir drásticamente el consumo energético destinado a climatización y que contribuirá, como pocos, al objetivo de la Unión Europea de alcanzar las cero emisiones contaminantes de los edificios.
Un material de cambio de fase para reducir a cero las emisiones de los edificios
El nuevo material de cambio de fase es resultado del proyecto Desarrollo de Materiales de Cambio de Fase Estabilizados para Minimizar el Consumo Energético en Edificios Ref: SBPLY/21/180225/000082 – EMERGE, que cuenta con financiación europea. Se diferencia con respecto a los que ya hay en el mercado por mantener siempre su estado sólido y ofrecer un ahorro en la factura energética realmente espectacular. Lo consigue gracias a una estructura química compleja, que le permite optimizar su capacidad para compensar el calor y el frío del interior de los edificios, mediante un sistema particular de ‘respiración’.
Este material es capaz de liberar calor cuando el ambiente está frío, así como atrapar el exceso de temperatura del interior del edifico y aportar frescor al ambiente.
Edificios que térmicamente funcionen como una cueva
«Queremos lograr que un edificio no demande energía y térmicamente funcione como si fuera una cueva, de forma que toda la energía que se tenga internamente no se escape. Si yo enciendo un sistema de calefacción, este material almacena la energía de calentamiento y cuando yo apago la calefacción, el sistema vuelve a liberar el calor acumulado hacia el interior de la vivienda», explica el director de este proyecto y también del instituto de investigación de Ciudad Real, Manuel Salvador Carmona.
Cómo funcionan los materiales de cambio de fase
Para entender cómo funcionan los materiales de cambio de fase habría que pensar en un cubito de hielo derritiéndose y transformándose en agua, con la diferencia de que en los materiales desarrollados en este proyecto del ITQUIMA no se produce esa transformación del elemento como tal.
«Hemos desarrollado un nuevo material que en vez de cambiar de fase de líquido a sólido está absorbiendo y liberando energía siempre en estado sólido».
Por lo general, los materiales de cambio de fase acumulan energía térmica y evitan las pérdidas al exterior cuando la temperatura de dentro sea superior; de la misma manera, almacenan energía procedente de los rayos del sol. El problema es que estos proceso tienen un carácter intermitente.
Un material de cambio de fase que actúa de forma continua
El nuevo material en el que trabaja ITQUIMA plantea una solución al funcionamiento intermitente, porque tiene la capacidad de captar, almacenar y posteriormente liberar la energía de forma adecuada. Para lograrlo, el equipo de Manuel Salvador Carmona, Ana María Borreguero y Juan Francisco Rodríguez ha recurrido materiales de cambio de fase estabilizados mediante el proceso sol-gel, con los que también eliminan los costes asociados a procesos de microencapsulación, la forma más común de empleo.
Estos materiales se podrían utilizar en construcción nuevas, pero no solamente. Pueden incorporarse de manera directa en los elementos de construcción ya fabricados. «Estos productos pueden utilizarse en diferentes formas, como sólidos de forma regular o irregular y de diverso tamaño o, también, como líquidos, aprovechando la baja viscosidad que presentan durante la fase sol y que posteriormente, en la fase gel, pueden ser estabilizados en los poros del material por gelificación», explican los responsables del proyecto.
Asimismo, los investigadores trabajan en que los productos salidos de EMERGE cumplan con el Código Técnico de Edificación y sean resistentes a las llamas, algo fundamental para pasar al mercado y ser instalados en los edificios.
Una formulación química innovadora
La formulación de estos materiales de nueva generación es innovadora, gracias a una red cristalina que permite funcionar como uno de cambio de fase y mantenerse continuamente en estado sólido. En la síntesis de los materiales de EMERGE se emplean polietilenglicoles, ácidos grasos y glicerina, y, para la obtención de la matriz, distintos precursores del gel de sílice. Uno de estos precursores y la incorporación de compuestos de fósforo, nitrógeno o boro mejora la resistencia a las llamas.
El nuevo material está en una fase de desarrollo muy avanzado, de entorno al 70 por ciento, y en las pruebas realizadas ha tenido un comportamiento excelente. Manuel Salvador Carmona explica que su uso implicaría ahorrar del orden de unos 20 kilovatios a la hora, y eso solamente con un lámina de tres centímetros de grosor ubicada en el interior del tabique.
Los materiales de cambio de fase, y más si son como EMERGE, representan el camino a seguir en las estrategias pasivas de reducción del consumo energético: mejoran el confort térmico a un coste mínimo y nos acercan al objetivo de emisiones cero.
