Investigadores do CSIC desenvolveram uma nanoestrutura de polímero capaz de dissipar calor para o espaço aproveitando a radiação solar, técnica que pode reduzir a dependência do ar condicionado em edifícios, veículos e dispositivos eletrónicos.
Uma equipa de investigadores do Instituto de Micro e Nanotecnologia (IMN-CNM, CSIC) desenvolveu um nanomaterial capaz de arrefecer superfícies expostas ao sol sem gastar eletricidade, uma alternativa que pode aliviar a crescente fatura energética da refrigeração, já responsável por cerca de 20% do consumo elétrico mundial.
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O estudo, liderado pelo grupo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) e publicado na revista Nanophotonics, assenta na refrigeração radiativa passiva diurna, uma técnica que tira partido de uma particularidade da atmosfera terrestre: existe uma faixa do espetro infravermelho, entre 8 e 13 micrómetros, pela qual o calor escapa diretamente para o espaço sem ficar retido. Um material que emita bem nessa janela e que, além disso, reflita a radiação solar pode chegar a ficar mais frio do que o ar que o rodeia, sem estar ligado à corrente nem recorrer a um compressor.
Polímero com as propriedades certas
Os cientistas apostaram no fluorureto de polivinilideno (PVDF), um polímero que já se destacava pela capacidade de emitir calor no infravermelho. Cristina Vicente, investigadora do IMN-CNM e líder do projeto COOLed, explica que este material “reúne uma combinação de propriedades” que o tornam ideal: além de emitir bem o calor, resiste à radiação ultravioleta, repele a água, o que lhe confere um efeito autolimpante, e suporta bem a intempérie.
A chave deste avanço não está tanto no material, mas na forma como foi moldado. A equipa infiltrou o polímero em matrizes nanoporosas de óxido de alumínio anodizado, obtendo estruturas tridimensionais cuja geometria interna pode ser controlada com precisão, algo determinante porque o desempenho ótico destes refrigeradores depende do desenho à escala nanométrica.
Os números confirmam o potencial: a versão otimizada do material, tratada com arrefecimento ultrarrápido após a infiltração do polímero, reflete em média 82,4% da radiação solar e emite 96,7% do calor na janela infravermelha entre 8 e 13 micrómetros, a faixa pela qual esse calor escapa para o espaço.
Em teoria, essa combinação traduz-se numa capacidade de arrefecimento de 182,3 watts por metro quadrado sob uma irradiância solar de 1 000 W/m². O ensaio na cobertura de Tres Cantos, com uma irradiância solar máxima de 962 W/m², confirmou esse valor no terreno.
Quase 13 graus a menos na cobertura
A teoria foi posta à prova no verão passado, com ensaios ao ar livre na cobertura do centro em Tres Cantos, Madrid. Depois de submeter o material a um tratamento com luz ultravioleta que o branqueia e melhora a refletância solar, chegaram os resultados: nos dias mais quentes, secos e soalheiros, a superfície revestida manteve-se até 12,9 ºC mais fria do que uma amostra sem revestimento.
Os próprios investigadores insistem que a tecnologia ainda está em desenvolvimento, mas sublinham que o processo de fabrico é relativamente barato e compatível com processos industriais já existentes. Isso abre a porta a aplicações que vão das fachadas e coberturas de edifícios a dispositivos eletrónicos, veículos ou até sistemas de arrefecimento pessoal, todos com o mesmo objetivo: reduzir a dependência do ar condicionado e as emissões associadas.