Observar cómo se comporta el aceite de coco, nos permite comprobar de primera mano lo que es un material de cambio de fase (MCF). Sin que nadie lo toque, sin moverse del tarro donde lo guardamos y sin necesidad de aplicar energía extra, el aceite nos avisa como un reloj de la llegada y del final del verano: se solidifica cuando baja la temperatura y se convierte en líquido transparente con el calor ambiente. ¿De qué forma puede aprovecharse esta maravilla de la física en la climatización de edificios?

La idea lleva décadas probándose en laboratorios de todo el mundo, que buscan una forma eficaz de regular la temperatura, menos dependiente de la electricidad, del gas y, en general, de los combustibles fósiles. Porque resulta que estos materiales, al solidificarse, desprenden calor y, al derretirse, lo absorben.

Varios estudios han demostrado que “integrar materiales de cambio de fase en ladrillos reduce las fluctuaciones de temperatura en el interior, así como la demanda de calefacción y aire acondicionado, con lo que mejora el confort térmico y la eficiencia energética de los edificios”, apunta la doctora en Nanociencia y Tecnología de Materiales Nazareth Ruíz Marín en un artículo publicado en junio en Energy and Buildings.

Para hacernos una idea, en temporadas de altas temperaturas, se ha observado una reducción de hasta 6^oC en viviendas construidas con esta técnica y un ahorro de entre un 20 % y un 60 % en el consumo de energía para refrigeración. Con el menor impacto medioambiental que eso implica: su uso puede reducir hasta 700 kg de emisiones de CO2 por vivienda al año.

Otro de los puntos a su favor es su largo ciclo de vida. “Son materiales que funcionan bien a largo plazo. Duran más de 50 años, que es el tiempo habitual en que se tiene que actualizar una construcción tradicional de ladrillo”, nos comenta Nazaret Ruíz, que es investigadora del departamento de Máquinas y Motores técnicos de la Universidad de Cádiz.

La idea es introducir esta clase de materiales de cambio de fase en los edificios, ya sea en los ladrillos, en pinturas, en paneles o en el propio hormigón. “La clave para que funcionen bien cuando se aplican a la construcción es que la temperatura máxima y mínima en un día tengan al menos 10 grados centígrados de diferencia, algo que ocurre en muchos puntos de España”, apunta Nazaret Ruíz.

De esta manera, el material de cambio de fase se enfría por la noche, solidificándose, y durante el día, cuando aprieta el sol, absorbe calor mientras se va derritiendo. Es lo que se llama inercia térmica o “capacidad que tiene un cuerpo de almacenar energía térmica”, según nos explica José Antonio Tenorio, coordinador de la Unidad de Calidad de la Construcción en Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja-CSIC.

Son, en sus palabras, “materiales muy interesantes”, pero no siempre tienen un consumo cero de energía –si bien es cierto que el consumo es menor que en un sistema de climatización al uso–. Si no se dan unas circunstancias ambientales idóneas, “es posible activarlos térmicamente: darles calor o enfriarlos, algo que, en nuestro experimento, hacíamos con agua y con aire”, nos dice, refiriéndose al proyecto INPHASE, en el que colaboraron el Instituto Español del Cemento, la Universidad de Lleida y el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja-CSIC.

Por el momento, los MCF más habituales empleados en los experimentos han sido derivados de la parafina –y, por tanto, del petróleo–, más contaminantes. Sin embargo, eso está a punto de cambiar.

El equipo de Nazaret Ruíz está trabajando en un nuevo proyecto con materiales de cambio de fase orgánicos y biológicos, como el aceite de coco o el aceite de palma, “que tienen un precio asequible para los laboratorios y son más sostenibles que los derivados del petróleo”. Su idea es aplicarlos en forma de láminas, en un panel transparente y flexible. Estos paneles con aceite en su interior, se colocarían en la parte exterior o interior del muro de una edificación, dependiendo del clima: “Cuando son climas cálidos, el material de cambio de fase cumple mejor su función de climatización si está en la parte exterior del muro y, cuando son fríos, al revés”, explica.

“Usar materiales más sostenibles es el futuro. El mayor reto es que todos los que se empleen en el proceso de construcción sean biodegradables y no contaminen”, recalca.

¿Los mayores retos? Como nos confía Ruíz, “el principal problema es que, cuando se funden estos compuestos, al convertirse en estado líquido, puede haber fugas. Para solucionarlo, se puede inyectar en nanocápsulas cilíndricas de materiales poliméricos de tipo plástico, que luego se insertan en el mismo cemento, en ladrillos, en pinturas…”.

Pero ese no es el único inconveniente. Crear paneles de hormigón con un 20 % de parafina para revestir el muro exterior de un edificio era el objetivo del proyecto INPHASE. Su experimento se detuvo cuando descubrieron que era un material muy combustible. “No pudimos pasar a la fase de producción. Al hacer las pruebas de fuego, no pasaron la normativa para la protección de fachadas contra incendios”, señala. “La solución podría ser encapsular estos materiales combustibles en elementos metálicos en vez de en cápsulas de polietileno”, aventura este investigador.

Es una opción “perfectamente factible. Los MCF se han empezado a usar con éxito en lugares calurosos en México, Argelia, Marruecos. Lo único que falta para que su aplicación crezca a gran escala es la inversión de la industria”, recalca Ruíz.

“El salto sería conseguir que sean económicamente competitivos o que sean tan eficaces para mantener una temperatura adecuada que sea rentable invertir en ellos. Es decir, si con el material de cambio de fase me ahorro el aire acondicionado o la calefacción, igual me compensa, aunque sea más caro a la hora de emplearlo en la fase de construcción”, observa esta experta.