Los elefantes africanos no sudan, pero han aprendido a enfriarse con una estrategia eficaz. Para refrescarse, al igual que los humanos nos damos un buen chapuzón en la piscina, o una ducha, ellos toman agua con sus trompas y la esparcen por su cuerpo. Pero hasta aquí llegan las similitudes. En nuestro caso, al darnos una ducha la piel actúa como una barrera impermeable y provoca que gran parte de esa agua se deslice y acabe en el suelo. La piel del elefante, en cambio, logra absorber esa agua y distribuirla por su superficie gracias a una red de grietas natural.

Inspirados por las propiedades de la piel del elefante, investigadores de la Universidad de Pennsylvania han creado un tipo de cemento capaz de distribuir el agua en todas direcciones. Para lograrlo, han empleado un tipo de tierra especial formada por diatomeas, que son restos fósiles de algas ricos en sílice. Debido a los distintos tamaños de los fósiles, al fraguar el cemento aparecen canales diminutos que son capaces de guiar el agua por una propiedad llamada capilaridad. De este modo, el agua puede moverse por el interior del cemento incluso en contra de la gravedad.

Pero lo realmente útil de este agua no es que el cemento retenga agua, sino que los canales permiten que esta agua se mueva a la superficie muy lentamente y, cuando la temperatura aumenta, se evapore. Para pasar de líquido a gas, el agua necesita tomar energía del propio material y del aire cercano, lo que resulta en el enfriamiento del material. Este mecanismo es, por tanto, muy similar al que permite enfriar el agua del interior de un botijo.

Convertir la debilidad en una fortaleza

Por lo general, las grietas que se forman en el cemento siempre se han considerado un defecto, puesto que aumentan la fragilidad del material y pueden comprometer la estabilidad de las estructuras. Sin embargo, en esta investigación han convertido esa debilidad en una ventaja. Al controlar las condiciones de secado del material, las grietas no aparecen de forma aleatoria, sino que forman una red predecible que permite distribuir el agua.

Gracias a esta red, el cemento de diatomeas puede absorber una gota de agua en menos de 50 milisegundos, tan rápido que, aunque caiga con fuerza, no le da tiempo a rebotar ni a rodar por el material. Una vez en el interior, se queda almacenada, aunque la baldosa esté inclinada o en posición vertical.

“Nos dimos cuenta de que almacenar agua y transportarla son, en realidad, dos problemas distintos”, explica Kun-Hao Yu, autor del estudio. “Los poros microscópicos del interior del material actúan como pequeños depósitos que absorben rápidamente cada gota, mientras que la red de grietas diseñada actúa como un sistema de canales que redistribuye esa agua por toda la superficie. Es precisamente la combinación de esas dos características lo que permite que la baldosa retenga el agua en lugar de perderla”.

¿Cuánto enfría este cemento?

Para medir el poder de enfriamiento de este material, los investigadores crearon tres maquetas distintas de casas. La primera estaba recubierta con estuco comercial, la segunda con un tipo de estuco especial agrietado y la tercera, con baldosas modeladas mediante este cemento. Sobre las tres estructuras, una lámpara de infrarrojos actuaría como el Sol, calentando las superficies. Cada pocos minutos, los investigadores dosificaban un poco de agua sobre las maquetas para ver cómo enfriaban.

Al final del experimento, la temperatura de la maqueta recubierta de baldosas del nuevo cemento era de alrededor de 32 grados. A primera vista, 32 grados puede no parecer una temperatura especialmente baja, ya que se encuentra en el umbral de la incomodidad. Sin embargo, en los otros dos materiales se registraban temperaturas de 52 y 42 grados respectivamente, por lo que la diferencia es más que notable. Aun así, los propios investigadores advierten que el salto del laboratorio todavía plantea algunas preguntas sobre su comportamiento en un entorno real.

“En Estados Unidos, pasamos aproximadamente el 90 % de nuestro tiempo en espacios cerrados”, afirma Shu Yang, coautora del estudio, “Y los edificios consumen alrededor del 40 % de la energía. Casi la mitad de esa cantidad de ese consumo se destina a la calefacción, la refrigeración y la ventilación”, añade. En ese contexto, materiales como este cemento de diatomeas no sustituyen por sí solos a los sistemas de climatización, pero sí apuntan a una forma de diseñar edificios que necesiten menos energía para hacer frente a un clima cada vez más cálido.