A mudança climática está levando a temperaturas e aridez cada vez mais altas em muitas áreas, tornando o resfriamento eficiente da sala cada vez mais importante. Um aluno de doutorado da ETH no Laboratório de Materiais Funcionais desenvolveu uma alternativa ao ar condicionado movido a eletricidade:uma cortina de resfriamento feita de uma membrana porosa de camada tripla.

Tudo começou com uma ideia vaga:"Achamos que seria interessante combinar funções opostas em um material, "diz Mario Stucki, um aluno de doutorado no Laboratório de Materiais Funcionais da ETH Zurich. Ele combinou duas camadas de poliuretano hidrofóbico (repelente de água) com uma camada intermediária de polímero hidrofílico (que atrai água). A membrana resultante parece seca, embora esteja saturado com água, e uma vez que as camadas externas são cobertas por orifícios de cerca de um micrômetro de diâmetro, a água pode escapar da camada intermediária para o meio ambiente.

Uma alternativa para áreas afetadas pelo calor

Quando Stucki percebeu como o transporte de água funciona bem nas várias camadas, ele teve a ideia da cortina de resfriamento. “A evaporação da água requer muita energia, "diz ele." O calor é extraído do ar, ele esfria e ao mesmo tempo umidifica a área ao redor. "Os umidificadores convencionais funcionam da mesma maneira - mas precisam de muita energia, enquanto o sistema de Stucki é passivo. "A luz do sol que entra pela janela da cortina fornece energia suficiente para esse tipo de ar condicionado."

Essas cortinas podem ser uma verdadeira bênção em regiões quentes e áridas. Em 2015, as pessoas na Península Arábica sofreram uma onda de calor com temperaturas de mais de 50 ° C. Os cientistas do clima prevêem temperaturas ainda mais altas e aridez severa para as regiões desérticas, o que pode fazer com que certas zonas climáticas se tornem inabitáveis. Resfriar edifícios e salas está se tornando cada vez mais essencial, mas devora grandes quantidades de eletricidade. Nos E.U.A, por exemplo, cerca de 15 por cento do consumo de energia pode ser atribuído a equipamentos de ar condicionado, e uma grande quantidade dessa energia vem de combustíveis fósseis. A cortina de resfriamento passivo seria uma alternativa ambientalmente correta.

Desenvolvimento adicional de uma inovação anterior

Stucki atraiu a atenção em 2013 com sua tese de mestrado na ETH Zurique, quando ele desenvolveu um novo material para uso externo em nenhum momento. Em contraste com os têxteis funcionais convencionais, não contém compostos de flúor, prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana.

Sua pesquisa atual faz uso dessa invenção:ele funcionalizou seus têxteis usando marcadores de posição, para o qual ele misturou minúsculas partículas de calcário no polímero líquido, que é posteriormente transformado em têxtil. As partículas de calcário são então removidas do material sólido com ácido clorídrico ou acético, de modo que pequenos orifícios são formados nos locais das nanopartículas. São necessários para que o material funcione e "respire". As paredes externas da cortina de resfriamento são feitas deste material poroso para que a camada hidrofílica do meio possa fornecer água para a área circundante.

Stucki usou um método desenvolvido em 2012 pelo professor da ETH Wendelin Stark e seu grupo para combinar as diferentes camadas em um material. Essas camadas não são coladas, como é habitual em processos industriais; em vez de, eles são colocados um em cima do outro em um solvente adequado, em que as camadas externas se dissolvem ligeiramente e se conectam à camada do meio. Essa é a única maneira de os pesquisadores garantirem que o material externo da membrana permaneça poroso.

Uma prova de conceito bem-sucedida

Stucki conseguiu provar a funcionalidade básica da cortina de resfriamento por meio de experimentos. Ele colocou a membrana de camada tripla em um banho-maria e mediu a perda de água na área circundante a 30 ° C e 50 por cento de umidade (entre 1,2 kg e 1,7 kg de água por dia e metro quadrado). Os pesquisadores calcularam os resultados com base em uma casa cúbica com parede de 10 m de comprimento. A uma temperatura externa de 40 ° C e uma temperatura interna de 30 ° C, a superfície da cortina de 80m2 foi suficiente para dissipar mais calor do que o fornecido pela luz solar, o que significa que a casa foi resfriada passivamente.

"Conseguimos mostrar que nosso sistema funciona fundamentalmente, "diz Stucki, "mas para comercializá-lo, ainda temos muitas questões para resolver. "Por exemplo, eles precisam determinar como o material se comporta microbiologicamente, uma vez que altas temperaturas e umidade formam o terreno ideal para o crescimento de bactérias e fungos. Stucki disse, Contudo, que o material sintético usado para a camada externa pode ser substituído com relativa facilidade por materiais anti-sépticos; esta é uma das vantagens da funcionalização com nanopartículas de calcário.

Outro desafio é garantir que a cortina seja capaz de evaporar a água em toda a superfície, o que exigirá melhorias no transporte de água na membrana. Também não está claro por quanto tempo a membrana pode funcionar de forma estável.

Depois de completar seu doutorado no verão, Stuck se concentrará na comercialização de têxteis para uso externo sem flúor. Ele está atualmente procurando parceiros de financiamento. Contudo, ele não descartou a possibilidade de que a nova membrana também tenha potencial no setor de outdoor, pois é ideal para a regulação e remoção de suor - uma das propriedades mais importantes dos têxteis funcionais.