Investigadores del CSIC desarrollan una nanoestructura capaz de reducir significativamente la temperatura de superficies expuestas al sol sin utilizar electricidad, compresores ni refrigerantes. La tecnología abre una vía prometedora para combatir el calor y reducir el consumo energético de edificios.
Una tecnología desarrollada en España podría cambiar la manera de combatir el calor en edificios y superficies expuestas al sol. Investigadores del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM) del CSIC han desarrollado un nanomaterial de refrigeración pasiva que consiguió alcanzar temperaturas de hasta 12,9 °C por debajo de una superficie de referencia sin recubrimiento, sin consumir electricidad.
El avance utiliza una estructura tridimensional de fluoruro de polivinilideno (PVDF) diseñada para reflejar gran parte de la radiación solar y, simultáneamente, expulsar calor mediante radiación infrarroja.
La investigación adquiere especial relevancia ante el crecimiento del consumo energético asociado a la climatización. Su potencial pasa por tejados, fachadas, vehículos, dispositivos electrónicos y otras superficies sometidas a una fuerte exposición solar.
Un material que combate el calor sin aire acondicionado
La clave del desarrollo español está en abordar el problema antes de que el calor termine acumulándose.
Un sistema convencional de aire acondicionado consume electricidad para retirar del interior de un edificio el calor que ya ha penetrado en él. La tecnología desarrollada por los investigadores del CSIC plantea otra estrategia: reducir inicialmente la cantidad de energía solar absorbida por las superficies y facilitar que estas liberen su propio calor.
El resultado es un sistema de refrigeración radiativa pasiva diurna, conocida internacionalmente por las siglas PDRC.
No necesita motores, ventiladores ni compresores para producir el efecto refrigerante.
Tampoco significa que pueda sustituir automáticamente al aire acondicionado. Su principal interés consiste en reducir la carga térmica que posteriormente debe combatir un sistema de climatización.
Hasta 12,9 °C menos durante los experimentos
Uno de los resultados más llamativos llegó durante las pruebas realizadas al aire libre.
Los investigadores ensayaron el material durante el verano de 2025 en la azotea de las instalaciones del IMN-CNM-CSIC en Tres Cantos, Madrid.
Las condiciones permitieron comprobar el funcionamiento de la tecnología fuera de un entorno controlado de laboratorio.
En las circunstancias más favorables, la superficie cubierta con el nanomaterial registró una temperatura hasta 12,9 °C inferior a la de una muestra de referencia sin el recubrimiento.
La cifra, sin embargo, necesita una precisión importante.
No significa que instalar este material sobre una vivienda vaya a reducir automáticamente 12,9 °C la temperatura de las habitaciones.
El dato corresponde a la diferencia entre las superficies analizadas durante los experimentos. En un edificio real, factores como el aislamiento, humedad, orientación, ventilación, superficie cubierta, materiales de construcción y condiciones meteorológicas determinarían el resultado final.
¿Cómo consigue enfriar una superficie mientras recibe el Sol?
El funcionamiento aprovecha principios físicos relativamente sencillos, aunque conseguir las propiedades necesarias en un mismo material resulta mucho más complejo.
La superficie debe realizar simultáneamente dos funciones.
Primero, reflejar una proporción muy elevada de la radiación procedente del Sol. Cuanta menos energía absorba, menos se calentará.
Segundo, debe ser capaz de emitir eficientemente su propio calor mediante radiación infrarroja.
Aquí aparece uno de los aspectos fundamentales de la refrigeración radiativa.
Existe un intervalo del espectro infrarrojo, situado aproximadamente entre 8 y 13 micrómetros, conocido como ventana de transparencia atmosférica.
Dentro de ese rango, parte de la radiación térmica puede atravesar la atmósfera con una absorción relativamente reducida.
Una superficie especialmente diseñada para emitir energía dentro de esa ventana puede aprovechar el cielo como un enorme sumidero térmico.
En términos sencillos: el material intenta absorber poco calor procedente del Sol mientras facilita que escape la energía térmica acumulada.
PVDF: el secreto está también en la nanoestructura
Los científicos del grupo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) han utilizado fluoruro de polivinilideno (PVDF).
Este polímero ya es conocido y utilizado por sus propiedades químicas, mecánicas y eléctricas. La innovación no reside únicamente en el material empleado, sino fundamentalmente en su arquitectura microscópica.
Los investigadores fabricaron una red tridimensional de nanoestructuras de PVDF utilizando moldes nanoporosos de óxido de aluminio anodizado.
Al controlar la geometría del polímero a escala nanométrica, es posible modificar cómo interactúa con la radiación.
Posteriormente, el material pasa por diferentes procesos de enfriamiento y por un tratamiento con radiación ultravioleta, que contribuye a aumentar su blancura y capacidad para reflejar la radiación solar.
El objetivo consiste en combinar dos características fundamentales: alta reflectancia solar y elevada emisión térmica infrarroja.
Una posible herramienta para reducir la factura energética
El avance llega en un momento en el que la refrigeración representa una parte cada vez más importante del consumo energético mundial.
Según los datos recogidos en la información de partida, aires acondicionados y ventiladores representan alrededor del 20 % de la electricidad utilizada en edificios a escala mundial.
España constituye además un escenario especialmente interesante para investigar estas tecnologías.
La elevada radiación solar, los largos veranos y las temperaturas superiores a 40 °C que se alcanzan en determinadas zonas convierten la refrigeración de viviendas, comercios y edificios públicos en una cuestión económica y energética cada vez más relevante.
Un material capaz de disminuir el calentamiento de una cubierta podría reducir el esfuerzo que posteriormente debe realizar el aire acondicionado.
Los tejados podrían ser una de sus principales aplicaciones
Una de las aplicaciones más evidentes serían las cubiertas de los edificios.
Durante las horas centrales de un día de verano, un tejado convencional puede alcanzar temperaturas considerablemente superiores a las del aire que lo rodea.
Parte de esa energía acaba penetrando en el edificio.
La refrigeración radiativa pretende atacar precisamente este problema: impedir que una parte importante de esa energía se convierta en calor acumulado y facilitar su disipación.
Podría utilizarse conjuntamente con otras soluciones como aislamiento térmico, fachadas ventiladas, protección solar, ventilación nocturna o cubiertas frías.
La tecnología no tendría necesariamente que sustituir al aire acondicionado. Podría ayudar a que este trabajara durante menos tiempo o necesitara menor potencia para mantener una determinada temperatura interior.
Coches y dispositivos electrónicos, otras posibles aplicaciones
El potencial tampoco termina en los edificios.
Los investigadores contemplan posibles aplicaciones sobre vehículos y dispositivos electrónicos.
Un automóvil estacionado al sol puede alcanzar temperaturas muy elevadas. Aplicar superficies capaces de absorber menos radiación y disipar mejor el calor podría reducir el calentamiento del vehículo.
En los coches eléctricos tendría una consecuencia especialmente interesante: reducir la energía destinada a climatizar el habitáculo permitiría reservar una mayor proporción de la batería para la propulsión.
La electrónica representa otro campo potencial.
Numerosos componentes necesitan sistemas de disipación para mantener temperaturas adecuadas de funcionamiento. En determinadas aplicaciones exteriores, una superficie radiativa podría complementar los sistemas convencionales de refrigeración.
El gran desafío: llevarlo del laboratorio a superficies gigantes
El resultado experimental es prometedor, pero todavía existe una distancia considerable entre demostrar que una tecnología funciona y cubrir con ella miles de tejados.
La fabricación a gran escala será uno de los principales desafíos.
Producir una pequeña superficie nanoestructurada bajo condiciones controladas no equivale a fabricar rollos, revestimientos o paneles de varios metros cuadrados manteniendo exactamente las mismas propiedades.
También será necesario comprobar cómo envejece el material después de años sometido a sol, lluvia, contaminación, polvo, humedad, abrasión y cambios bruscos de temperatura.
La durabilidad será fundamental para determinar su viabilidad económica.
También habrá que medir su impacto ambiental completo
Otro aspecto decisivo será conocer el balance ambiental del producto durante toda su vida útil.
Que una tecnología no consuma electricidad durante su funcionamiento no implica que su fabricación tenga un impacto ambiental nulo.
Será necesario analizar las materias primas empleadas, la energía necesaria para producirla, transporte, instalación, mantenimiento, durabilidad y tratamiento al final de su vida útil.
Solo entonces podrá determinarse cuánto ahorro energético y económico proporciona realmente frente a las alternativas existentes.
Tecnología española frente al desafío del calor
El desarrollo del IMN-CNM-CSIC muestra hasta dónde puede llegar la ingeniería de materiales aplicada a uno de los grandes problemas energéticos del verano.
El resultado más espectacular —hasta 12,9 °C menos respecto a una superficie de referencia durante determinadas condiciones experimentales— no debe confundirse con una reducción equivalente de la temperatura interior de una vivienda.
Pero el principio tecnológico resulta especialmente atractivo: combatir una parte del calor sin gastar electricidad.
Si los investigadores consiguen trasladar estas nanoestructuras desde las pruebas experimentales hasta materiales resistentes, económicos y fabricables a gran escala, tejados y fachadas podrían dejar de ser simples receptores de radiación solar para convertirse en elementos activos de refrigeración pasiva.
En un país como España, donde cada verano vuelve a poner a prueba el consumo eléctrico y la climatización de millones de viviendas, enfriar antes de tener que encender el aire acondicionado podría convertirse en una poderosa herramienta de eficiencia energética.
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