Los edificios inteligentes contarán con un aliado inesperado para ahorrar energía: las piñas de pino y sus características estructurales.
La Naturaleza es la reina de la eficiencia energética: todos los procesos de un ecosistema se basan en la preservación de la energía y la optimización de su consumo. Al fin y al cabo, una imprudencia en lo tocante al consumo de energía puede suponer la diferencia entre la vida y la muerte para un depredador o su presa. Y, como nos lleva cerca de cuatro mil millones de años de ventaja, no es de extrañar que los ecosistemas naturales sirvan de inspiración para mejorar la eficiencia de nuestra gestión energética. El último ejemplo de ello es el comportamiento de las piñas de pino y otras coníferas.
Veamos, en primer lugar, el problema: los edificios necesitan absorber o disipar calor. Para ello se utilizan muchos sistemas, tales como persianas eléctricas. Lo malo es que, a su vez, este tipo de tecnología también conlleva un gasto energético. ¿Y si existiera un mecanismo que se activara sin necesidad de consumo eléctrico? Aquí es donde Cordt Zollfrank, químico y científico forestal, así como investigador de materiales en la Universidad Técnica de Múnich (TUM), pensó en recurrir a una estructura botánica que se mueve sin necesidad de un gasto energético propio.
Todos estamos familiarizados con las diversas formas que adquieren las piñas de los pinos o los abetos, que pueden abrirse o cerrarse como una especie de abanico según la humedad atmosférica. La clave reside en que algunas partes de su estructura contienen lignina, mientras que otras son ricas en celulosa. La primera es muy poco sensible a la humedad y apenas cambia de tamaño cuando esta aparece, mientras que la segunda tiende a expandirse en su presencia. Así, cuando hay mucha humedad las fibras de las piñas se curvan hacia dentro, mientras que, cuando la humedad es escasa, se produce el efecto inverso. De esta forma, las semillas solo se liberan en épocas secas y cálidas.
El singular comportamiento de las piñas ante la humedad se puede replicar con un curioso experimento casero planteado por la revista Scientific American y que permite enseñar a los más pequeños de la casa algunos de los principios que operan en la Naturaleza.
Inspirándose en este movimiento autónomo, Zollfrank y su equipo están desarrollando sistemas capaces de reaccionar a la humedad ambiental. Estos se basarían en la celulosa obtenida de la madera, sin necesidad de recurrir a otros materiales. Se trata, pues, de una materia prima sostenible y renovable. El estudio, publicado en la revista científica Advanced Materials, demuestra, por ejemplo, la viabilidad de un estadio con una cubierta que reaccionase a la lluvia o los rayos solares. El único obstáculo por ahora consiste en que, para lograr la apertura o el cierre de las plaquetas, se necesita impregnar por completo la superficie, un requisito difícil de satisfacer cuando se trata de piezas voluminosas y el mecanismo de transporte es la difusión. Esto significa que, con los sistemas de fabricación actuales, el sistema tardaría varios días en reaccionar a la humedad ambiental. Como ya es habitual, la solución que han encontrado los investigadores pasa por aplicar la nanotecnología y conseguir que la reacción se produzca a escala microscópica, en pequeñas plaquetas individuales.
La idea de los edificios que no se limitan a ser estructuras pasivas, sino que son capaces de reaccionar y adaptarse al entorno ante las variaciones meteorológicas es una tendencia que empieza a tener cierto eco en la arquitectura moderna. Un ejemplo de esta arquitectura reactiva sería la tecnología Hypermembrane, un proyecto impulsado por arquitectos españoles con el respaldo de la Unión Europea. Esta estructura puede colocarse sobre tejados o fachadas y modularse en función de las necesidades del edificio. Gracias a la forma libre de sus piezas se puede colocar sobre todo tipo de superficies, por complejas que sean. Además, se pueden crear estructuras independientes provisionales con un coste relativamente reducido.
Hypermembrane cuenta con una vertiente física -las piezas que se van ensamblando- y otra digital, que es la fase de programación con un software basado en algoritmos que calculan la estructura óptima a efectos de luz incidente, ventilación, flexibilidad o resistencia a diversas fuerzas. En la actualidad, las estructuras de Hypermembrane son estáticas, pero el objetivo final consiste en desarrollar estructuras móviles que puedan adaptarse a las condiciones atmosféricas como las piñas que inauguraban este artículo.
Fuente: Popular Science
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