Más fuerte que el acero, la última madera de alta tecnología podría enfriar edificios

• Un nuevo tipo de madera refleja la luz solar e irradia el exceso de calor.
• La resistencia mecánica por peso de esta nueva madera es 3 veces más fuerte que el acero.
• Podría bajar la temperatura de un edificio hasta 10 ° C, reduciendo drásticamente los costos de enfriamiento en un 60%.

En los Estados Unidos, los edificios representan casi el 70% del uso de electricidad, generando una factura de energía nacional anual de más de $ 430 mil millones. El enfriamiento y la calefacción por sí solos representan el 48% de este uso de energía.

De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, enfriar es más desafiante que calentar. Hasta ahora, los científicos han ideado varias técnicas sobre cómo manejar la producción de hormigón y acero y varios esquemas de enfriamiento pasivo para reducir los costos de enfriamiento.

Ahora, investigadores de la Universidad de Maryland y la Universidad de Colorado han descubierto una única solución que parece manejar todo utilizando un material de madera que refleja la luz solar e irradia el exceso de calor.

Fabricación de madera nueva

La mayoría de los materiales absorben calor y lo emiten como fotones del infrarrojo cercano (IR). Estos fotones luego son absorbidos por las moléculas de aire circundantes, lo que calienta el área. En los últimos años, los científicos han desarrollado pinturas y películas plásticas que capturan el calor y lo emiten en longitudes de onda más largas del IR medio. En este caso, los fotones descargan su calor en el espacio profundo y, dado que el aire no absorbe estas longitudes de onda, el área circundante permanece fría.

En lugar de utilizar pintura o láminas de plástico, el equipo de investigación intentó imitar estos comportamientos en los materiales de madera. La madera se compone de dos elementos principales:

1. Celulosa que forma estructuras largas parecidas a pajitas
2. Lignina que se comporta como un adhesivo que mantiene unidos los hilos de la pajita.

Referencia:ScienceMag | DOI:10.1126 / science.aau9101 | Universidad de Maryland

La lignina emite fuertemente fotones IR, por lo que los investigadores optaron por eliminar este elemento de la madera. Para hacer esto, empaparon la madera en una solución de peróxido de hidrógeno. Luego comprimieron la madera tratada químicamente, lo que condujo a la formación de una densa malla de enlaces de hidrógeno.

Esto resultó en un material 8 veces más resistente que la madera natural. De hecho, la resistencia mecánica por peso de este nuevo material es más de 3 veces más fuerte que el acero. La prueba de rayado demostró que la madera no se daña fácilmente, mientras que la prueba de compresión mostró que puede soportar más peso que la madera natural.

Eficiencia

Al eliminar la lignina, la madera se vuelve blanca, reflejando casi todos los rayos entrantes. Aunque no irradia el calor de manera tan eficiente como las láminas de plástico, realmente podría marcar una gran diferencia.

Muestra de madera nueva | Crédito:UMD

Si se fija en el exterior de un edificio, la madera podría reducir la temperatura hasta 10 ° C, reduciendo drásticamente los costos de enfriamiento en un 60%. Lo que es más impresionante es que la nanotecnología se basa únicamente en la madera; no hay otros componentes (como polímeros) involucrados.

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Sin embargo, la madera nueva es inflamable y mucho menos duradera que los materiales para techos estándar, como las tejas de asfalto. Además, podría ser costoso y es posible que el ahorro energético potencial no compense el gasto.