Os edifícios respondem por 30% do consumo global de energia e emitem 10% de todos os gases de efeito estufa globais, de acordo com algumas estimativas.
Cerca de metade dessa pegada de energia é atribuída ao aquecimento e resfriamento de espaços internos.
Por isso, recentemente, pesquisadores da Pritzker School of Molecular Engineering (PME), na Universidade de Chicago, projetaram um material de construção que muda sua cor infravermelha – e quanto calor absorve ou emite – com base na temperatura externa.
Em dias quentes, o material pode emitir até 92% do calor infravermelho que contém, ajudando a resfriar o interior de uma edificação; em dias mais frios, porém, o material emite apenas 7% de seu infravermelho, ajudando a manter o prédio aquecido.
Como funciona o material
“Nós essencialmente descobrimos uma maneira de baixo consumo de energia para tratar um edifício como uma pessoa”, diz Asst. Prof. Po-Chun Hsu, que liderou a pesquisa. “Você adiciona uma camada quando está com frio e tira uma camada quando está quente. Esse tipo de material inteligente nos permite manter a temperatura em um prédio sem grandes quantidades de energia.”
Os materiais de resfriamento radiativo desenvolvidos anteriormente ajudam a manter os edifícios resfriados, aumentando sua capacidade de emitir infravermelho, o calor que irradia de pessoas e objetos. Também existem materiais que impedem a emissão de infravermelho em climas frios.
No entanto, dizem os pesquisadores, é preciso que os prédios se adaptem; poucos climas requerem aquecimento durante todo o ano ou ar condicionado durante todo o ano.
Para resolver isso, os pesquisadores projetaram um material de construção “eletrocrômico” não inflamável que contém uma camada que pode assumir duas conformações: cobre sólido que retém a maior parte do calor infravermelho ou uma solução aquosa que emite infravermelho.
Em qualquer temperatura de ativação escolhida, o dispositivo pode usar uma pequena quantidade de eletricidade para induzir a mudança química entre os estados, depositando cobre em um filme fino ou removendo o cobre.
O dispositivo, dizem os pesquisadores, pode alternar rápida e reversivelmente entre os estados metálico e líquido, com a capacidade de alternar entre as duas conformações permanecendo eficiente mesmo após 1.800 ciclos.
Os pesquisadores então criaram modelos de como seu material poderia reduzir os custos de energia em edifícios típicos em 15 cidades diferentes dos EUA.
Em um edifício comercial médio, dizem os pesquisadores, a eletricidade usada para induzir mudanças eletrocrômicas no material seria inferior a 0,2% do uso total de eletricidade do edifício, mas poderia economizar 8,4% do consumo anual de energia do edifício.
Até agora, os pesquisadores criaram apenas pedaços do material que medem cerca de seis centímetros de diâmetro. No entanto, dizem os pesquisadores, muitos desses pedaços do material podem ser montados como telhas em folhas maiores.
O material também pode ser ajustado para usar cores diferentes e personalizadas – a fase aquosa é transparente e quase qualquer cor pode ser colocada atrás dela sem afetar sua capacidade de absorver infravermelho.
Olhando para o futuro, os pesquisadores agora estão investigando diferentes maneiras de fabricar o material. Eles também planejam investigar como os estados intermediários do material podem ser úteis.
Fonte: Interesting Engineering.
Imagem de capa de PublicDomainPictures por Pixabay.