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Este material se inspira en la piel del camello para enfriar productos perecederos sin energía

Este sistema, desarrollado por investigadores del MIT, es capaz de mantener alimentos y productos farmacéuticos frescos durante días sin necesidad de electricidad

13 NOV. 2020
6 minutos
En primer plano lel material de dos capas, la superior es aerogel y la  inferior hidrogel.
En primer plano lel material de dos capas, la superior es aerogel y la inferior hidrogel.

Investigadores del MIT han desarrollado un sistema de enfriamiento pasivo de dos capas, hecho de hidrogel y aerogel, que puede mantener los alimentos y los productos farmacéuticos frescos durante días sin necesidad de electricidad. Para ello, se han inspirado en la piel del camello, capaz de conservar el agua en un ambiente desértico abrasador gracias a una gruesa capa de piel aislante.

Aplicando esencialmente el mismo enfoque, los investigadores del MIT han desarrollado este sistema que podría ayudar a mantener productos perecederos en ambientes calientes sin necesidad de una fuente de alimentación. "Las pruebas han demostrado que un camello afeitado pierde un 50% más de humedad que uno sin afeitar, en condiciones idénticas", señalan los investigadores que ha publicado su trabajo en la revista Joule.

El nuevo sistema desarrollado por los ingenieros del MIT utiliza un material de dos capas para lograr un efecto similar. La capa inferior del material, que sustituye a las glándulas sudoríparas, consiste en hidrogel, una sustancia gelatinosa que consiste principalmente en agua, contenida en una matriz parecida a una esponja de la que el agua puede evaporarse fácilmente. Esta se cubre con una capa superior de aerogel, que hace la función de pelaje al mantener fuera el calor externo mientras permite el paso del vapor.

Los hidrogeles ya se utilizan para algunas aplicaciones de enfriamiento, pero las pruebas de campo y los análisis detallados han demostrado que este nuevo material de dos capas, de menos de media pulgada de espesor, puede proporcionar un enfriamiento de más de siete grados durante cinco veces más tiempo que el hidrogel solo.

Así, las materias primas básicas que se utilizan para desarrollar este sistema de dos capas son baratas: el aerogel está hecho de sílice, que es esencialmente arena de playa, barata y abundante. Sin embargo, los investigadores apuntan que el equipo de procesamiento para fabricar el aerogel es "grande y costoso", por lo que ese aspecto requerirá un mayor desarrollo para generar aplicaciones útiles.

De hecho, una empresa de nueva creación ya está trabajando en el desarrollo de este tipo de procesamiento a gran escala para utilizar el material y crear ventanas térmicamente aislantes. El principio básico de utilizar la evaporación del agua para proporcionar un efecto de enfriamiento se ha utilizado durante siglos de una forma u otra, pero la idea es "combinar este enfriamiento por evaporación con una capa aislante, como hacen los camellos y algunos otros animales del desierto", algo que "no se ha aplicado antes a los sistemas de enfriamiento diseñados por el hombre".

Aplicaciones de este material

Este sistema de conservación podría utilizarse para el envasado de alimentos con el fin de preservar la frescura y abrir mayores opciones de distribución para que los agricultores vendan sus cultivos perecederos. Asimismo, también podría permitir que medicamentos, como las vacunas, se mantengan en condiciones de seguridad en sus entregas en zonas remotas.

Para aplicaciones como el envasado de alimentos, la transparencia de los materiales de hidrogel y aerogel es importante, ya que permite que la condición de los alimentos se vea claramente a través del envase. Pero para otras aplicaciones como los productos farmacéuticos o la refrigeración del espacio, una capa aislante opaca podría ser utilizada en su lugar y así proporcionar aún más opciones para el diseño de materiales para usos específicos.

Además de proporcionar refrigeración, este sistema pasivo, alimentado exclusivamente por calor, puede reducir las variaciones de temperatura que experimentan los productos, eliminando los picos que pueden acelerar su deterioro.

Nicola Ferralis, uno de los autores de esta investigación, explica que esos materiales de embalaje podrían proporcionar una protección constante de los alimentos o medicamentos perecederos desde la granja o la fábrica, pasando por la cadena de distribución, hasta llegar al hogar del consumidor, frente a los sistemas existentes que dependen de camiones refrigerados o instalaciones de almacenamiento.

El equipo de investigación está formado por  el postdoctorado del MIT Zhengmao Lu, los estudiantes graduados Elise Strobach y Ningxin Chen, la científica investigadora Nicola Ferralis y el profesor Jeffrey Grossman, jefe del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales.