Este año ya se han producido olas de calor masivas en todo el mundo, y ciudades de México, India, Pakistán y Omán alcanzaron temperaturas cercanas o superiores a los 50°C. A medida que aumentan las temperaturas globales y las poblaciones urbanas, las ciudades del mundo se han convertido en “islas de calor urbano”, con condiciones de hacinamiento y radiación térmica emitida desde el pavimento y los rascacielos que atrapan y magnifican estas temperaturas. Dado que se prevé que el 68% de todas las personas vivirán en ciudades para 2050, este es un problema creciente y mortal.
En un artículo publicado en Science, investigadores de la Escuela de Ingeniería Molecular (PME) Pritzker de la Universidad de Chicago detallan un nuevo tejido portátil que puede ayudar a los residentes urbanos a sobrevivir a los peores impactos del calor masivo causado por el cambio climático global, con aplicaciones en ropa, edificios y diseño de automóviles. y almacenamiento de alimentos. En pruebas bajo el sol de Arizona, el material se mantuvo 2,3°C más frío que el tejido emisor de banda ancha utilizado para deportes de resistencia al aire libre y 8,9°C más frío que la seda comercializada comúnmente utilizada para camisas, vestidos y otras prendas de verano. El equipo espera que esto ayude a muchos a evitar las hospitalizaciones y muertes relacionadas con el calor que se observaron en los centros de población de todo el mundo sólo este año.
“Necesitamos reducir las emisiones de carbono y hacer que nuestras ciudades sean carbono negativo o carbono neutral”, dijo el profesor asistente de la PME Po-Chun Hsu. “Pero mientras tanto, la gente siente el impacto de estas altas temperaturas”.
‘Hay que tener en cuenta el medio ambiente’
La tela refrescante existente para deportes al aire libre funciona reflejando la luz del sol en un patrón difuso para no cegar a los espectadores. Pero en una isla de calor urbana, el sol es sólo una fuente de calor. Mientras el sol arde desde arriba, la radiación térmica emitida por los edificios y las aceras bombardea a los habitantes de la ciudad con un calor abrasador desde los lados y desde abajo. Esto significa que muchos materiales que funcionan bien en pruebas de laboratorio no ayudarán a los habitantes de las ciudades de Arizona, Nevada, California, el Sudeste Asiático y China cuando se pronostiquen olas de calor masivas que los azotarán en las próximas semanas.
“La gente normalmente se centra en el rendimiento o el diseño del material de los textiles refrigerantes”, dijo el coprimer autor Ronghui Wu, investigador postdoctoral en la PME. “Para fabricar un textil que tenga el potencial de aplicarse a la vida real, hay que tener en cuenta el medio ambiente”.
Un ejemplo sencillo de cómo considerar el medio ambiente es que las personas se ponen de pie. Llevan materiales diseñados para reflejar la luz solar directa, pero sólo sus sombreros, hombreras y la parte superior de sus zapatos (alrededor del 3% de su ropa) enfrentan esa luz directa. El 97% restante de su ropa se calienta mediante la radiación térmica que les llega desde los lados y desde abajo, contra la cual el tejido emisor de banda ancha no combate.
El sol y la acera cocinan con distintos calores. Crear un material capaz de proteger a los usuarios de ambos supuso un importante desafío de ingeniería para el equipo.
“La luz solar es luz visible, la radiación térmica es infrarroja, por lo que tienen diferentes longitudes de onda. Eso significa que es necesario tener un material que tenga dos propiedades ópticas al mismo tiempo. Eso es muy difícil de lograr”, dijo el primer autor Chenxi Sui, candidato a doctor en la PME. “Es necesario jugar con la ciencia de los materiales para diseñar y ajustar el material para obtener diferentes resonancias en diferentes longitudes de onda”.
Los costos de la comodidad.
Enfriar una casa con demasiada frecuencia significa calentar el planeta, y el impacto de carbono de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración contribuye al cambio climático.
“Nuestra civilización en realidad utiliza entre el 10 y el 15% de la energía en total sólo para sentirnos cómodos dondequiera que vayamos”, dijo Hsu.
Sin embargo, el riesgo del calor no se distribuye uniformemente. En Estados Unidos y Japón, más del 90% de los hogares tienen aire acondicionado, cifra que cae al 5% en India y partes de África. El nuevo tejido del equipo de PME, que ha recibido una patente provisional, puede ayudar a proporcionar un sistema de refrigeración pasivo que pueda complementar y reducir la necesidad de sistemas que consumen mucha energía y costes. Las aplicaciones van mucho más allá de la ropa.
Se podría utilizar una versión más gruesa de la tela protegida por una capa invisible de polietileno en los costados de edificios o automóviles, lo que reduciría las temperaturas internas y reduciría el costo y el impacto de carbono del aire acondicionado. De manera similar, el material podría usarse para transportar y almacenar leche y otros alimentos que de otro modo se estropearían con el calor, reduciendo el impacto de la refrigeración.
“Se pueden ahorrar muchos costes de refrigeración, electricidad y energía porque se trata de un proceso pasivo”, afirmó Sui.
Fuente: Tech Xplore.
