Un equipo de investigadores en Austria desarrolló muros de cerámica impresos en 3D capaces de reducir la temperatura del aire mediante un principio físico utilizado desde hace siglos. Las piezas almacenan agua en su interior y aprovechan su evaporación para retirar calor del ambiente, sin recurrir al funcionamiento de un aire acondicionado convencional. En las primeras pruebas, el descenso llegó a casi 7 °C cerca de la estructura.
El proyecto nació en la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) y está pensado más que nada para edificios, escuelas, oficinas y espacios públicos afectados por temperaturas elevadas. La propuesta es una mezcla de cerámica porosa, diseño digital e impresión 3D aplicada a la construcción para aumentar al máximo la superficie donde puede producirse la evaporación.
Cada componente tiene aproximadamente 23 centímetros de lado y está fabricado con una mezcla de arcilla que se imprime antes de pasar por un proceso de cocción a baja temperatura. El resultado es una estructura porosa que absorbe agua y la distribuye por su interior mediante capilaridad.
Cómo funcionan los muros que enfrían el aire
Cuando el agua almacenada dentro de la cerámica porosa comienza a evaporarse, absorbe parte del calor presente en el entorno. El aire cercano pierde temperatura sin necesidad de un compresor ni de los circuitos de refrigeración utilizados por los equipos tradicionales. La impresión 3D permite fabricar formas internas difíciles de conseguir mediante técnicas convencionales.
Los cubos, por su parte, utilizan una geometría conocida como superficie mínima periódica triple, o TPMS por sus siglas en inglés, que genera una enorme superficie interna con una cantidad relativamente pequeña de material. La combinación entre esa forma y la porosidad de la cerámica facilita tanto la distribución del agua como su evaporación.
El agua ingresa en las pequeñas cavidades del material y avanza por ellas debido a las fuerzas capilares, una distribución que es fundamental para que una parte amplia de la pieza quede húmeda y pueda intercambiar calor con el aire. Cuanta más superficie quede disponible para evaporar agua, mayor puede ser el efecto de refrigeración pasiva.
Las pruebas en un galpón caluroso de la TU Graz permitieron medir el comportamiento del sistema en condiciones reales: un cubo cargado con agua produjo una caída de casi 7 grados Celsius en su entorno inmediato.
Hongos y aserrín para fabricar una cerámica todavía más porosa
El equipo de Graz también experimenta con una combinación poco habitual de arcilla, hongos y aserrín para modificar la estructura microscópica de las piezas. Incorporan cultivos de hongos al material antes de imprimirlo y aprovechan el desarrollo del micelio para generar canales internos.
Durante el crecimiento, el micelio de los hongos forma una red de filamentos dentro de la mezcla. Después de la impresión, la pieza pasa por el horno. El aserrín y el material orgánico desaparecen durante la cocción, pero dejan en la cerámica una combinación de microporos y macroporos.
Dicho de otro modo: en vez de agregar motores o componentes electrónicos, los científicos quieren aumentar el rendimiento mediante la propia estructura física del material.
Una pared de dos metros ya permite probar la tecnología en Graz
En el Campus Neue Technik de Graz ya se instaló una pared independiente de aproximadamente dos metros de alto por dos metros de ancho, construida con los cubos cerámicos desarrollados por el equipo. Ahí puede verse directamente cómo funciona el muro de refrigeración cuando recibe agua.
La imaginación, que no tiene límites, permite pensar en aplicaciones en viviendas y oficinas, pero también en escuelas, salas de espera y espacios públicos donde instalar equipos tradicionales resulta costoso o poco práctico.
Una pared de este tipo tampoco necesita funcionar como cerramiento principal del edificio. Los módulos podrían incorporarse como elementos independientes en patios, estaciones, zonas de descanso o interiores donde resulte necesario reducir la sensación térmica en determinados sectores.
El consumo de agua es, sin embargo, uno de los aspectos que deberán evaluarse antes de pensar en una aplicación a gran escala. El funcionamiento depende de la evaporación, por lo que la cantidad necesaria cambia según el clima y las condiciones del espacio.
La comparación con un aire acondicionado tradicional tampoco puede hacer solamente pensar a partir de los casi 7 °C registrados durante el ensayo. Los sistemas convencionales permiten controlar la temperatura de habitaciones completas y funcionan mediante un proceso diferente. El proyecto austríaco quiere, en realidad, ofrecer refrigeración de bajo consumo en situaciones donde resulte posible aprovechar procesos naturales.
La posibilidad de fabricar las piezas mediante impresión 3D aporta otra ventaja: su forma puede modificarse según el lugar donde serán instaladas. Los científicos pueden ajustar dimensiones, porosidad y geometría sin depender de moldes tradicionales para cada variante. Eso facilita experimentar con diseños destinados a mejorar la absorción de agua y aumentar la superficie de evaporación.
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