La construcción desarrolla alternativas para que las casas no sean un horno o un iglú

“El 40% del consumo de energía se destina a la vivienda: a la construcción y a su habitabilidad”. Lo recuerda Luis A. Pérez-Maqueda, profesor de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS). Y aproximadamente el 63% de esta no se aprovecha de forma eficaz. Conseguir edificaciones sostenibles es una prioridad en un sector que dilapida recursos y para el que se investiga mucho, pero cuyos resultados se aplican en mucha menor proporción. La tecnología busca edificios que acumulen y devuelvan energía en los momentos precisos y de la forma adecuada, como si fueran gigantescas pilas, o que se comporten como la termorregulación del cuerpo humano o las orejas de un elefante.

Tras la construcción, la mitad del consumo energético de una vivienda se destina a mantener un ambiente confortable. “En un mundo ideal, un edificio no perdería temperatura, pero desde un punto de vista realista de la capacidad de construcción, problemas como los puentes térmicos, las fugas de aire de los conductos, el rendimiento de los materiales y los detalles de las juntas siempre supondrán pérdidas”, explica Rhythm Osan, investigador de la Universidad de Drexel (EE UU) y coautor de un estudio sobre materiales de construcción con capacidad de termorregulación.

Para Osan, el mayor desafío son paredes, ventanas y techos. Los equipos que trabajan con Pérez-Maqueda en el ICMS investigan en esa dirección con el fin de convertir los edificios en gigantescas pilas capaces de captar calor y devolverlo cuando sea preciso. “Almacenarlo como estrategia es muy interesante en procesos de edificación e industriales. Las baterías son costosas y requieren materiales o elementos estratégicos difíciles de conseguir mientras que almacenar calor es más económico”.

Fengyin Du, de la Universidad del Sureste (Nanjing, China), ha publicado una investigación en la que desarrollan un “cemento superfrío” que incluye cristales de ettringita (sulfoaluminato de calcio hidratado), “Funciona como un espejo y un radiador, por lo que puede reflejar la luz solar y enviar calor al exterior. De esta forma un edificio puede mantenerse más fresco sin aire acondicionado ni electricidad”, asegura Fengyin Du, quien detalla que se reduce la temperatura en 5,4 grados en relación con el entorno.

Las investigaciones del instituto español van más allá de la mera reflexión del calor, que en circunstancias invernales sería contraproducente. “Almacenamos en rangos muy variados de temperaturas. Se puede almacenar calor utilizando los cambios de fase: todos los procesos físicos y químicos implican un intercambio de calor. Físicamente, para fundir un material hay que aportarlo y, cuando cristaliza, lo desprende. Químicamente, hay muchas reacciones que son reversibles y, en una determinada dirección, absorben calor y en la dirección contraria lo desprenden. Con estos procesos se pueden conseguir soluciones para amplios rangos de temperatura”.

Estos compuestos que aprovechan los cambios de fase ya empiezan a comercializarse e incorporarse a los materiales de construcción de tal forma que restan calor cuando sobra al almacenarlo y lo liberan cuando hace falta. El ICMS no solo estudia este comportamiento adecuado sino también los ciclos: el tiempo que se precisa para completar el proceso, la forma de activarlo a voluntad y cuántas veces se puede repetir sin perder eficacia. Además, el calor liberado se podría utilizar también para calentar agua o para producir energía.

Amir Farnam, investigador principal del trabajo de Drexel y responsable del Laboratorio de Materiales Avanzados de Infraestructura (AIM por sus siglas en inglés) también investiga los cambios de fase para desarrollar compuestos que derritan el hielo así como otros que se autorreparan mediante la incorporación de bacterias que generan carbonato de calcio o polímeros que refuercen estructuras.

Para luchar contra los cambios de temperatura, el equipo de esta Universidad se ha inspirado en el cuerpo humano y en las orejas de elefantes o de liebres. “Mire la forma en que se usa nuestro sistema circulatorio para regular la temperatura. Cuando hace calor, la sangre corre a la superficie: podemos ponernos un poco rojos en la cara y comenzar a sudar a través de nuestras glándulas y esto nos enfría a través de un proceso de cambio de fase: la evaporación del sudor. Este es un proceso natural muy efectivo que queríamos replicar en materiales de construcción”, explica Farnam.

Otra vía de investigación se orienta a compensar el coste en contaminación que genera la fabricación de materiales de construcción. Solo al cemento se le atribuye hasta el 9% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Científicos de materiales e ingenieros de la Universidad de Pensilvania se han unido para crear un hormigón con biominerales (fósiles de algas microscópicas) capaces de capturar hasta un 142% más de CO₂ que las mezclas convencionales y reducir la cantidad de cemento necesaria sin sacrificar la resistencia del material.

A pesar de que las investigaciones sobre este sector contaminante y devorador de energía se suceden, el tiempo transcurre sin que sus aplicaciones se generalicen. Pérez-Maqueda apunta algunas posibles razones: “Incrementar el coste de la vivienda en la situación actual es complejo. También hay que tener en cuenta los ciclos, ya que un material de construcción debe funcionar, al menos, 20 años. Los criterios económicos son importantes. Además, es una cuestión de espacio. Vivimos en pisos con los metros cuadrados contados”. Hay que sumar la falta de formación en algunos sectores pare implementar avances en la edificación.

No obstante, se muestra optimista y lo ejemplifica con las placas solares, que empiezan a ser comunes en muchas viviendas: “Hace falta tiempo. Se van implementando soluciones. El coste energético es cada vez es más elevado y cualquier alternativa que reduzca la factura y el tiempo de amortización de las inversiones ayuda”.