Innovación en refrigeración sostenible mediante columnas de arcilla impresas en 3D

Investigadores de Virginia Tech han desarrollado columnas de arcilla impresas en 3D capaces de enfriar el aire hasta 5,56 grados Celsius sin necesidad de electricidad. Este sistema de refrigeración evaporativa se basa en principios ancestrales utilizados por civilizaciones egipcias y persas, y representa una alternativa sostenible al aire acondicionado convencional, que consume aproximadamente el 30% de la energía global destinada a edificios.

Contexto y relevancia para los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

La innovación contribuye directamente a varios ODS, entre ellos:

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante – al reducir el consumo energético mediante un sistema pasivo que no requiere electricidad.
• ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles – al ofrecer soluciones de climatización más sostenibles para entornos urbanos.
• ODS 13: Acción por el clima – al disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al uso intensivo de aire acondicionado.

Principios históricos que inspiran la tecnología

La tecnología se fundamenta en conocimientos milenarios sobre refrigeración evaporativa, que ha sido utilizada durante al menos 4.500 años. Civilizaciones antiguas, como la egipcia, combinaban captadores de viento con sistemas evaporativos, mientras que en Oriente Medio se empleaban jarras de arcilla porosa para enfriar el aire interior.

1. El sistema actual es un híbrido entre el muscatese (ventana evaporativa de Omán) y la olla zeer (nevera tradicional con vasijas y arena húmeda).
2. Las columnas huecas de arcilla se llenan con arena y agua, permitiendo que el aire caliente se enfríe mediante evaporación al pasar a través de ellas.
3. El diseño y la textura de las columnas influyen en el área total de superficie evaporativa y, por ende, en la eficiencia del enfriamiento.

Aplicaciones prácticas y beneficios

El sistema de enfriamiento evaporativo es especialmente efectivo cuando se combina con ventiladores o en espacios con flujo de aire natural intenso. Algunas aplicaciones contempladas incluyen:

• Columnas que funcionan como divisores de habitaciones, optimizadas con ventiladores para crear microclimas frescos.
• Mobiliario enfriante, como sillas fabricadas con materiales similares.
• Ladrillos huecos de arcilla para fachadas refrigerantes, similares a bloques de brisa arquitectónicos.

Además, el uso de arcilla como material reduce la huella de carbono en comparación con productos cementosos, contribuyendo a la regulación térmica pasiva y sostenible.

Contribución a los ODS

• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura – mediante la aplicación de impresión 3D para materiales sostenibles.
• ODS 12: Producción y consumo responsables – al utilizar materiales con menor impacto ambiental y promover tecnologías limpias.
• ODS 6: Agua limpia y saneamiento – aunque el sistema requiere agua, se plantea su uso eficiente y sostenible.

Desafíos técnicos y económicos

El proyecto, financiado inicialmente con fondos universitarios, busca apoyo externo para escalar el desarrollo. Entre los retos identificados se encuentran:

1. Limitaciones en la fabricación de prototipos de mayor tamaño debido a la capacidad del horno universitario.
2. Dependencia del sistema en climas secos, ya que la alta humedad reduce la efectividad del enfriamiento evaporativo.
3. Necesidad de un suministro constante de agua, lo que puede ser complicado en regiones áridas donde la demanda de refrigeración es mayor.
4. Acumulación de sales minerales que pueden obstruir los poros de la arcilla, requiriendo mantenimiento periódico.

Estos desafíos implican una evaluación cuidadosa de la viabilidad económica y operativa para su implementación a gran escala.

Impacto en los Objetivos de Desarrollo Sostenible

El desarrollo de esta tecnología aborda directamente:

• ODS 13: Acción por el clima – al buscar reducir la dependencia de sistemas de aire acondicionado que incrementan las emisiones.
• ODS 7: Energía asequible y no contaminante – promoviendo soluciones de enfriamiento sin consumo eléctrico.
• ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles – facilitando ambientes interiores más confortables y sostenibles.

Conclusiones y perspectivas futuras

Los investigadores enfatizan la importancia de mantener una mentalidad crítica y explorar alternativas sostenibles frente al cambio climático y el aumento de las temperaturas globales. Este sistema pasivo de refrigeración podría complementar o sustituir parcialmente los aires acondicionados tradicionales, contribuyendo a la reducción del consumo energético y a la mitigación del impacto ambiental, alineándose con los compromisos globales de desarrollo sostenible.

1. ¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

1. ODS 7: Energía asequible y no contaminante
   • El artículo destaca un sistema de refrigeración evaporativa que enfría el aire sin electricidad, lo que contribuye a una energía más sostenible y menos contaminante.
2. ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
   • El desarrollo de columnas de arcilla impresas en 3D representa una innovación tecnológica en materiales y métodos de construcción.
3. ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
   • La tecnología busca reducir el consumo energético y las emisiones en edificios, promoviendo entornos urbanos más sostenibles.
4. ODS 12: Producción y consumo responsables
   • El uso de arcilla con menor huella de carbono y la optimización de la regulación térmica pasiva contribuyen a prácticas de producción más responsables.
5. ODS 13: Acción por el clima
   • La reducción del consumo energético y emisiones de gases de efecto invernadero mediante sistemas pasivos de enfriamiento contribuye a mitigar el cambio climático.
6. ODS 6: Agua limpia y saneamiento
   • El sistema requiere un suministro constante de agua, destacando la importancia de gestionar este recurso, especialmente en regiones áridas.

2. ¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

1. Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el mix energético mundial.
   • El sistema de enfriamiento sin electricidad contribuye a reducir la dependencia de energía convencional.
2. Meta 9.5: Mejorar la investigación científica y la capacidad tecnológica de los sectores industriales.
   • El desarrollo de columnas de arcilla impresas en 3D y la optimización del diseño son ejemplos claros de innovación tecnológica.
3. Meta 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades, incluyendo la calidad del aire y la gestión de residuos.
   • La reducción del consumo energético y emisiones en edificios contribuye a este objetivo.
4. Meta 12.2: Lograr la gestión sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales.
   • El uso de arcilla con baja huella de carbono y la consideración del mantenimiento y limpieza reflejan la gestión responsable de materiales y recursos.
5. Meta 13.1: Fortalecer la resiliencia y la capacidad de adaptación a los riesgos relacionados con el clima y los desastres naturales.
   • El sistema pasivo de enfriamiento ayuda a enfrentar las olas de calor y el aumento de temperaturas.
6. Meta 6.4: Aumentar la eficiencia en el uso del agua en todos los sectores.
   • El artículo menciona la necesidad de suministro constante de agua y los desafíos en regiones áridas, implicando la importancia de la eficiencia hídrica.

3. ¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

1. Indicador 7.2.1: Proporción de la energía renovable en el consumo total de energía final.
   • El uso de refrigeración evaporativa sin electricidad contribuye a aumentar esta proporción.
2. Indicador 9.5.1: Gastos en investigación y desarrollo como proporción del PIB.
   • El proyecto financiado por la universidad y la innovación en impresión 3D reflejan inversión en I+D.
3. Indicador 11.6.2: Emisiones de gases de efecto invernadero atribuibles a la ciudad.
   • La reducción del consumo energético en edificios impacta en la disminución de estas emisiones.
4. Indicador 12.2.1: Material de recursos utilizados por unidad de PIB.
   • El uso de materiales con menor huella de carbono y la eficiencia en la producción pueden medirse con este indicador.
5. Indicador 13.1.1: Número de muertes, personas desaparecidas y afectados por desastres relacionados con el clima.
   • Aunque no se menciona directamente, la mitigación del calor extremo puede contribuir a reducir estos impactos.
6. Indicador 6.4.1: Nivel de estrés hídrico: extracción total de agua en proporción a los recursos renovables disponibles.
   • El suministro constante de agua para el sistema y su uso en regiones áridas implican la necesidad de monitorear este indicador.

4. Tabla con ODS, metas e indicadores

Fuente: elconfidencial.com