La tecnología se basa en los aerogeles, desarrollados hace más de seis décadas, pero un reciente estudio ha permitido crear ladrillos más resistentes, con mejor aislamiento térmico y transparencia que los materiales actualmente disponibles.
Hacer que los edificios sean más eficientes energéticamente es una parte clave de un futuro con menos carbono. De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía, la producción de cemento y hormigón representa un 30 % del consumo mundial de energía. Y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente dice que en lugar de disminuir en los últimos años, esta proporción sigue creciendo. El diseño de la capa exterior de un edificio y los materiales utilizados para construirlo tienen un gran impacto en el consumo final de energía del edificio.
Las paredes, los suelos, los techos, las ventanas, las escaleras, las puertas, los huecos de los ascensores y el techo se combinan para dictar el rendimiento térmico de la estructura general. Eso, a su vez, define el coste que implicará mantener temperaturas interiores confortables una vez que se ocupe el edificio. Y mejorar el rendimiento térmico generalmente significa aumentar el grosor de su aislamiento. Generalmente ya que aquí es cuando entran los aerogeles.
Los aerogeles fueron desarrollados hace más de seis décadas y se encuentran entre los materiales sólidos más ligeros jamás conocidos. Si bien se pueden fabricar a partir de una variedad de compuestos químicos, los más comunes son los basados en sílice. Basta combinar dióxido de silicio con un solvente, produciendo un gel húmedo y poroso estructuralmente similar a la gelatina (lógicamente no es comestible). Luego se somete a un proceso llamado secado supercrítico, mediante el cual se presuriza y calienta el gel en presencia de un fluido (por ejemplo, dióxido de carbono). Cuando se hace correctamente, elimina el líquido del gel y lo reemplaza con aire, sin dañar la estructura. El marco sólido pero de densidad extremadamente baja del gel desaparece, lo que le da a los aerogeles la apariencia fantasmal que los caracteriza ya que en su mayor parte, hasta el 99,8%, son aire. Esto no solo los hace súper ligeros, también significa que pueden ser aislantes térmicos efectivos.
Más aislantes y económicos
La primera vez que se usaron aerogeles en proyectos de construcción fue hace más de veinte años. El enfoque más común entonces era combinar el material con fibras de vidrio, minerales o de carbono para crear mantas ultraaislantes que se pueden instalar detrás de paredes y techos. Estos paneles de aerogel ahora se pueden encontrar en escuelas, museos, centros deportivos, iglesias, hospitales, estadios y aeropuertos de todo el mundo. Lo que los hace tan útiles es su combinación única de propiedades: gracias a su transparencia permiten el paso de la luz del día, pero su baja conductividad térmica significa que minimizan la pérdida de calor.
Ahora un nuevo estudio, publicado en el Journal of Building Engineering, le suma otra propiedad a los aerogeles: la resistencia estructural. Científicos del Laboratorio Federal Suizo de Ciencia y Tecnología han diseñado un novedoso ladrillo de vidrio relleno de aerogel de sílice que tiene el rendimiento de aislamiento más alto que se conozca hasta la fecha. Además, sus ladrillos son muchas veces más fuertes que los bloques aislantes de arcilla estándar.
Los aerobricks o aeroladrilos, tienen tres componentes principales: vidrio flotado estándar, epoxi y aerogel. El vidrio forma la mayor parte de la estructura: su prototipo de mejor rendimiento utiliza cuatro piezas de vidrio. Los científicos midieron el rendimiento térmico del nuevo ladrillo (y de una pared simulada de seis filas de ladrillos) utilizando una placa calefactora a gran escala. También hicieron una simulación del ladrillo utilizando un software de análisis térmico. Los resultados mostraron una concordancia bastante estrecha: la conductividad térmica medida fue de 53,0 mW/(m·K) y el valor simulado fue de 50,5 mW/(m·K). Esto los hace más aislantes que “cualquier cosa conocida o disponible en el mercado».
Para comprender qué tan fuerte era cada ladrillo, colocaron uno en una máquina de compresión que aplica grandes cantidades de fuerza a un material, aumentándola gradualmente hasta que el material se rompe. Esta prueba mostró que los ladrillos tenían una resistencia a la compresión de casi 45 MPa, lo que sugiere que, a diferencia de los paneles de policarbonato, serían adecuados para su uso en estructuras de carga.
Los investigadores han presentado una solicitud de patente para su invención y dicen que sus aeroladrillos son los más adecuados para reemplazar las paredes perimetrales. Los autores señalan en el estudio que esta tecnología “…abre el potencial para crear una capa externa con una fachada translúcida…. que no solo aísla bien, sino que también aporta luz natural al interior del edificio”.
