Investigadores españoles desarrollan innovador nanomaterial que reduce hasta 12,9 °C la temperatura bajo el sol sin consumir electricidad

Científicos del CSIC desarrollan nanoestructuras de PVDF capaces de enfriar superficies hasta 12,9 °C sin electricidad.

• 🌡️ Hasta 12,9 °C menos frente a una superficie sin recubrimiento.
• ☀️ Refrigeración directa bajo radiación solar.
• ⚡ Sin electricidad, compresores ni refrigerantes.
• 🔬 Nanoestructura tridimensional de PVDF.
• 🌌 Calor emitido hacia el exterior mediante radiación infrarroja.
• 🏢 Potencial para cubiertas, fachadas, electrónica y vehículos.
• 🇪🇸 Tecnología desarrollada y ensayada en España.
• 🧪 Pruebas reales durante el verano de 2025 en Madrid.

Un nanomaterial desarrollado en el IMN-CNM-CSIC logra reducir hasta 12,9 °C la temperatura sin consumir electricidad

¿Por qué importa?

El calor extremo está convirtiendo la refrigeración en uno de los grandes desafíos energéticos de las próximas décadas. Los sistemas de aire acondicionado permiten mantener edificios habitables durante episodios de altas temperaturas, pero también provocan importantes picos de demanda eléctrica precisamente durante las horas más calurosas.

La propuesta desarrollada por investigadores del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) aborda el problema desde otra dirección: impedir que una superficie acumule tanto calor y facilitar que pueda expulsarlo de forma natural.

El resultado es un nanomaterial capaz de refrigerarse bajo el sol sin consumir electricidad. En las condiciones más favorables de los ensayos realizados en Madrid consiguió una diferencia de temperatura de hasta 12,9 °C respecto a una superficie de referencia sin recubrimiento.

No sustituye automáticamente a un aire acondicionado. Su interés está en algo más básico: reducir la carga térmica antes de que sea necesario gastar energía para eliminarla.

Refrigerar edificios se está convirtiendo en un problema energético de primer orden

La demanda mundial de refrigeración crece a medida que aumentan las temperaturas, se intensifican las olas de calor y millones de hogares incorporan equipos de climatización.

La Agencia Internacional de la Energía estima que aires acondicionados y ventiladores representan alrededor del 20 % de la electricidad consumida actualmente en los edificios a escala mundial, aproximadamente el 10 % del consumo eléctrico global.

Y todavía existe una enorme demanda potencial sin cubrir.

En 2026, alrededor del 40 % de la población mundial dispone de acceso al aire acondicionado, mientras más del 80 % vive en lugares donde existe alguna necesidad de refrigeración a lo largo del año. La diferencia muestra la magnitud del reto.

Europa tampoco queda al margen. Las necesidades de refrigeración están aumentando rápidamente y los episodios de calor extremo empiezan a dejar una señal claramente visible sobre las redes eléctricas.

España se encuentra especialmente expuesta por razones evidentes: elevada radiación solar, veranos largos y temperaturas que pueden superar ampliamente los 40 °C en determinadas zonas.

Ahí es donde los materiales capaces de rechazar parte de la energía solar antes de convertirla en calor adquieren especial interés.

Una superficie que aprovecha una salida natural del calor hacia el espacio

El desarrollo del IMN-CNM se basa en la denominada refrigeración radiativa pasiva diurna, conocida por las siglas PDRC.

El principio físico parece casi contradictorio: una superficie expuesta al sol puede llegar a encontrarse a menor temperatura que su entorno.

Para conseguirlo necesita realizar dos tareas simultáneamente.

Por una parte, debe reflejar una proporción muy elevada de la radiación solar incidente. Cuanta menos energía absorba, menor será su calentamiento.

Por otra, necesita expulsar eficazmente su propia energía térmica mediante radiación infrarroja.

Aquí entra en juego una particularidad de la atmósfera terrestre.

Entre aproximadamente 8 y 13 micrómetros existe la denominada ventana de transparencia atmosférica, un intervalo de longitudes de onda en el que la radiación térmica puede atravesar la atmósfera con relativamente poca absorción.

Un material diseñado para emitir intensamente dentro de esa ventana puede utilizar el cielo como sumidero térmico.

En términos sencillos: rechaza buena parte de la energía que llega del Sol mientras facilita la salida del calor que ya contiene.

Y todo ocurre sin motores.

PVDF: un polímero conocido con una arquitectura completamente diferente

El equipo del grupo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) ha trabajado con fluoruro de polivinilideno, conocido como PVDF.

No se trata de un material exótico reservado exclusivamente para laboratorios. El PVDF es un polímero ampliamente conocido por sus propiedades químicas, mecánicas y eléctricas.

Para refrigeración radiativa presenta varias características interesantes.

Tiene una elevada emisión térmica en el infrarrojo, buena resistencia frente a radiación ultravioleta y humedad y un comportamiento hidrófobo que puede favorecer la limpieza de la superficie.

La innovación está especialmente en cómo se organiza ese polímero.

Los investigadores fabricaron una red tridimensional de nanoestructuras de PVDF utilizando moldes nanoporosos de óxido de aluminio anodizado, denominados 3D-AAO.

La geometría a escala nanométrica modifica la interacción del material con la radiación electromagnética.

No es únicamente una cuestión de composición química. La forma también determina cómo se comporta la luz dentro del material.

Fabricar el material como si se utilizara un molde microscópico

El procedimiento permite controlar con precisión la estructura interna del PVDF.

Primero se preparan las plantillas nanoporosas de alúmina. Posteriormente, el polímero se introduce en esos diminutos espacios hasta reproducir su geometría tridimensional.

Una vez obtenida la nanoestructura, los investigadores aplican diferentes procesos de enfriamiento y un tratamiento mediante radiación ultravioleta.

Este último paso resulta particularmente importante porque provoca un blanqueamiento del material que incrementa su capacidad para reflejar la radiación solar.

La combinación final persigue dos propiedades ópticas que normalmente cuesta conseguir simultáneamente: alta reflectancia solar y elevada emisividad térmica infrarroja.

El equilibrio entre ambas determina la capacidad de refrigeración.

De las simulaciones a una azotea de Madrid

Una de las partes más interesantes del trabajo es que el comportamiento del material no se evaluó únicamente mediante modelos informáticos o dentro de cámaras de laboratorio.

Los investigadores realizaron ensayos al aire libre durante el verano de 2025 en la azotea de las instalaciones del IMN-CNM-CSIC en Tres Cantos, Madrid.

El escenario era particularmente apropiado para comprobar una tecnología de estas características: elevada irradiancia solar, altas temperaturas y condiciones relativamente secas.

Los experimentos confirmaron las predicciones teóricas.

En las mejores condiciones, el nanomaterial alcanzó una temperatura hasta 12,9 °C inferior a la de una muestra de referencia sin recubrimiento.

La cifra necesita interpretarse correctamente.

No significa que una vivienda revestida con este material vaya a reducir automáticamente su temperatura interior en 12,9 °C. El resultado corresponde a la diferencia registrada entre superficies experimentales bajo determinadas condiciones ambientales.

El efecto final sobre un edificio dependería de factores como aislamiento, orientación, superficie tratada, ventilación, humedad, radiación solar, geometría de la cubierta y características constructivas.

Ahí estará buena parte del trabajo necesario antes de pensar en una aplicación comercial.

El clima seco juega a favor

La refrigeración radiativa depende bastante de las condiciones atmosféricas.

Una atmósfera cargada de vapor de agua dificulta parcialmente la transmisión de radiación infrarroja hacia el exterior. Por eso estos sistemas suelen funcionar especialmente bien bajo cielos despejados y ambientes relativamente secos.

Esto convierte a zonas mediterráneas y semiáridas en escenarios particularmente interesantes para realizar ensayos a mayor escala.

Regiones del interior y sureste de España reúnen además otra característica favorable: las mayores necesidades de refrigeración coinciden habitualmente con periodos de elevada irradiación solar.

No significa que el material deje de funcionar cuando aumenta la humedad. Su rendimiento puede cambiar.

Ese comportamiento variable será importante cuando llegue el momento de comparar esta tecnología con otras soluciones pasivas en diferentes climas.

El verdadero objetivo: reducir la carga térmica del edificio

Una aplicación especialmente lógica estaría en tejados y cubiertas, responsables de recibir directamente enormes cantidades de radiación solar durante las horas centrales del día.

Una cubierta convencional puede calentarse muy por encima de la temperatura ambiente. Parte de esa energía termina atravesando los materiales del edificio y aumentando la temperatura interior.

La refrigeración radiativa introduce una estrategia diferente.

En lugar de extraer posteriormente ese calor mediante climatización, intenta evitar primero su acumulación y expulsar parte de la energía térmica hacia el exterior.

Ese matiz tiene consecuencias importantes.

Reducir la carga térmica puede permitir que los equipos de climatización trabajen durante menos tiempo, funcionen a menor potencia o incluso resulten innecesarios durante determinadas horas y condiciones.

El concepto encaja además con otras estrategias ya utilizadas en arquitectura bioclimática: cubiertas frías, aislamiento térmico, protección solar exterior, ventilación nocturna, fachadas ventiladas y vegetación urbana.

No compiten necesariamente entre ellas. Pueden complementarse.

Más allá de los edificios

Las aplicaciones potenciales tampoco terminan en los tejados.

Los investigadores consideran posible estudiar su incorporación en fachadas, vehículos, dispositivos electrónicos y sistemas de gestión térmica personal.

En electrónica, mantener una temperatura adecuada es fundamental para el rendimiento y la vida útil de muchos componentes. Actualmente se utilizan disipadores, ventiladores y sistemas de refrigeración que consumen energía o requieren espacio adicional.

Un revestimiento capaz de facilitar pasivamente la disipación térmica podría resultar útil en determinados equipos expuestos al exterior.

Algo parecido ocurre con los vehículos.

Un automóvil aparcado bajo el sol puede acumular una enorme cantidad de calor en pocos minutos. Superficies exteriores capaces de reflejar más radiación solar y emitir mejor el calor podrían disminuir el calentamiento del habitáculo y, posteriormente, reducir la energía necesaria para climatizarlo.

En vehículos eléctricos existe una consecuencia adicional: cada kilovatio hora que no se destina a refrigeración puede quedar disponible para la propulsión.

El desafío ahora es pasar de centímetros a metros cuadrados

Una demostración experimental convincente todavía está lejos de convertirse en un producto para cubrir miles de edificios.

La escalabilidad será decisiva.

El equipo destaca precisamente que uno de los avances del proyecto consiste en desarrollar una estrategia de fabricación potencialmente adaptable a procesos industriales y relativamente económica.

Pero fabricar una nanoestructura en laboratorio y producir rollos o paneles de varios metros cuadrados con propiedades homogéneas son problemas muy diferentes.

Habrá que comprobar además qué ocurre después de años expuestos a radiación ultravioleta, contaminación atmosférica, polvo, lluvia, cambios térmicos, abrasión y agentes químicos.

También deberá evaluarse el coste energético y ambiental de fabricar el propio material.

Una tecnología de refrigeración pasiva solo ofrece una ventaja climática sólida cuando el ahorro conseguido durante su vida útil compensa los impactos asociados a materias primas, fabricación, instalación, mantenimiento y tratamiento al final de su vida útil.

Por eso los futuros análisis de ciclo de vida serán tan importantes como los récords de temperatura.

Una pieza más dentro de la adaptación al calor extremo

La refrigeración pasiva está adquiriendo importancia conforme Europa adapta sus edificios a veranos cada vez más difíciles.

Las nuevas políticas de eficiencia energética de edificios de la Unión Europea están impulsando una reducción del consumo energético del parque inmobiliario y una mayor atención al comportamiento térmico de las construcciones.

En ese contexto, las superficies radiativas podrían acabar integrándose con otras medidas.

Un edificio preparado para las próximas décadas probablemente no dependerá de una única tecnología. Podría combinar aislamiento de altas prestaciones, sombreado exterior, ventilación natural, bombas de calor eficientes, generación fotovoltaica, almacenamiento térmico y materiales capaces de gestionar la radiación solar.

La refrigeración radiativa resulta especialmente atractiva porque actúa continuamente mientras las condiciones ambientales lo permiten.

Sin interruptores. Sin electrónica. Sin electricidad.

Un complemento especialmente interesante para la energía solar

Existe además una coincidencia energética favorable.

Las mayores necesidades de refrigeración suelen producirse durante jornadas con fuerte radiación solar, exactamente cuando la producción fotovoltaica también puede ser elevada.

Combinar reducción pasiva de la carga térmica y generación fotovoltaica permitiría atacar el problema desde ambos lados.

El material radiativo disminuiría el calor que entra o se acumula en el edificio. Los paneles solares producirían parte de la electricidad necesaria para cubrir la refrigeración que todavía fuese imprescindible.

En edificios comerciales, centros educativos, instalaciones industriales o viviendas situadas en climas cálidos, esa combinación podría convertirse en una estrategia particularmente eficiente.

Incluso podría estudiarse la convivencia física de ambas tecnologías en cubiertas, reservando determinadas superficies para producción fotovoltaica y otras para refrigeración radiativa.

Todavía quedan preguntas importantes

El resultado de 12,9 °C de diferencia es llamativo, pero el futuro de esta tecnología dependerá de parámetros menos vistosos.

Importará conocer el coste por metro cuadrado, la velocidad de fabricación, la durabilidad, el comportamiento bajo diferentes niveles de humedad, la resistencia al ensuciamiento, su capacidad de reciclaje y el ahorro energético real cuando se integre en edificios completos.

También será necesario determinar qué ocurre cuando el material envejece.

Una pequeña reducción de reflectancia solar provocada por suciedad o degradación puede modificar significativamente el balance térmico de una superficie diseñada con tanta precisión óptica.

La propiedad hidrófoba del PVDF podría ayudar a reducir parte de este problema, aunque deberá demostrarse mediante ensayos prolongados en condiciones reales.

Potencial

El proyecto COOLed, liderado desde el IMN-CNM-CSIC, apunta hacia una idea cada vez más importante dentro de la transición energética: la energía más limpia sigue siendo aquella que no llega a necesitarse.

La refrigeración radiativa no pretende eliminar de golpe los sistemas de climatización. En hospitales, residencias, viviendas vulnerables, oficinas o centros de datos continuará siendo necesario disponer de sistemas activos capaces de garantizar temperaturas determinadas.

El cambio puede producirse antes.

Si una cubierta logra mantenerse más fría durante las horas de máxima radiación, el edificio necesitará extraer menos calor. Si una fachada absorbe menos energía, disminuye la carga térmica interior. Si un dispositivo electrónico puede disipar parte de su temperatura pasivamente, necesita menos ventilación forzada.

Multiplicado por millones de metros cuadrados, ese principio empieza a ser interesante.

Las aplicaciones más realistas pasan por incorporar estos materiales en nuevas cubiertas, rehabilitar edificios con problemas de sobrecalentamiento, proteger instalaciones sensibles al calor y complementar sistemas fotovoltaicos y bombas de calor eficientes.

El siguiente salto será comprobar si la nanoingeniería desarrollada en Madrid puede abandonar definitivamente el laboratorio y convertirse en una superficie resistente, económica y fabricable a gran escala.

Si lo consigue, el resultado no será un sustituto mágico del aire acondicionado. Será algo quizá más útil: una forma de necesitarlo bastante menos.

Vía Consejo Superior de Investigaciones Científicas

Más información: A. Iglesias-Elcano , L. Moreno-Sanabria , M. Martín-González y CV Manzano, “ Redes nanométricas 3D de PVDF asistidas por plantilla para enfriamiento radiativo diurno pasivo”, Nanophotonics (2026): e70183, https://doi.org/10.1002/nap2.70183.