Foto: Una investigación reciente dirigida por los cofundadores de Heliotrope ha demostrado el primer cristal electrocrómico capaz de teñirse de forma reversible y bloquear la radiación infrarroja manteniendo la transparencia.

Heliotrope Technologies, una start-up en fase inicial que actualmente está siendo incubada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL), en EE.UU., podría haber encontrado la clave para crear la primera 'ventana inteligente' rentable. La compañía ha desarrollado un compuesto de vidrio relativamente barato con una capacidad sin precedentes para bloquear selectivamente la radiación infrarroja que produce el calor del sol y la luz visible. Los edificios equipados con este tipo de vidrio podrían ser más eficientes energéticamente.

La compañía ha anunciado recientemente que iba a comenzar el envío de muestras a grandes fabricantes de vidrio para "evaluar su potencial en edificios comerciales y residenciales". Su objetivo es producir el primer producto dentro de tres años.

Muchos expertos consideran que la tecnología emergente de ventanas 'inteligentes' o 'dinámicas', que usan un vidrio cuya transmitancia de radiación solar pueda cambiarse a la carta mediante la aplicación de calor (termocrómica), luz (fotocrómica) o electricidad (electrocrómica), es una prometedora forma de reducir el consumo de energía para la refrigeración y la iluminación de edificios. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables ha estimado que el uso generalizado de la tecnología podría reducir el uso de energía en EE.UU. en un 5 por ciento. Sin embargo, el mercado del vidrio inteligente sigue siendo minúsculo, y se limita principalmente a aplicaciones específicas, como espejos retrovisores tintables para automóviles. La demanda de ventanas inteligentes es baja porque los costes iniciales son prohibitivos para la mayoría de los compradores potenciales.

Dos empresas, View y Sage Electrochromics, han tomado la delantera dentro de esta incipiente industria. Esta última ha sido recientemente adquirida por el gran fabricante de vidrio Saint-Gobain. No obstante, la primera generación de productos que están creando estas empresas modulan principalmente la luz visible, y cualquier pequeña variación en su capacidad para bloquear la radiación infrarroja (IR) solo puede ocurrir al mismo tiempo que la luz visible también es bloqueada, señala Delia Milliron, cofundadora de Heliotrope, directora científica de la empresa y científica del LBNL. "En nuestros materiales no existe una separación como la de la función de voltaje".

El grupo de Milliron en el LBNL publicó un artículo el mes pasado en Nature en el que se describe un nuevo material compuesto de vidrio que puede ser teñido de forma reversible y puede bloquear la radiación infrarroja sin dejar de ser transparente. Esto supone la primera demostración de un tipo de vidrio que permita el control independiente sobre la transmitancia de la luz visible y la radiación IR. De hecho, el nuevo material puede cambiar entre tres modos: totalmente transparente, transparente pero con bloqueo de la radiación IR, y con bloqueo de la luz visible y la radiación IR, según la cantidad de tensión aplicada. Y una vez que el vidrio ha cambiado, ya no es necesario pasar corriente a través de él.

Una ventana electrocrómica esencialmente funciona como una batería recargable transparente. Dos piezas vidrio conductor se ponen a ambos lados de un material de electrolito, y los cambios en la transmitancia del vidrio se producen en respuesta a carga y descarga electroquímica.

En el diseño demostrado por el grupo de Milliron, el nuevo compuesto, hecho de nanocristales de óxido de indio y estaño incrustados en vidrio de óxido de niobio, se deposita en un lado y sirve como electrodo. Después se coloca otro electrodo en el lado opuesto del electrolito. La aplicación de una tensión moderada hace que los nanocristales se carguen electrónicamente, lo que a su vez hace que la radiación IR sea absorbida y bloqueada. La aplicación de una tensión algo mayor hace que el vidrio de óxido de niobio pase a ser electroquímicamente reducido, lo que da como resultado el tintado. Por último, la aplicación de otra tensión ligera hace que el vidrio vuelva a ser totalmente transparente.

Aunque Heliotrope no está utilizando los mismos materiales empleados en la investigación publicada de Milliron, las composiciones patentadas de la compañía son "similares" a las que su grupo ha demostrado, señala el cofundador y presidente de la compañía, Jason Holt.

La nueva y potente funcionalidad del material de Heliotrope ni siquiera es su principal rasgo distintivo, por lo menos a corto plazo, según Holt. "Creo que lo que realmente va a ampliar el mercado de las ventanas inteligentes es un producto que sea mucho más barato que los que existen actualmente".

Los productos que View y Sage están fabricando son aproximadamente dos veces más caros por metro cuadrado para el usuario final en comparación con una típica ventana estática de doble cristal, afirma. Puesto que el material de Heliotrope se puede crear usando técnicas de deposición de solución relativamente baratas, y no requiere el uso de técnicas de deposición al vacío, más caras y generalmente utilizadas para hacer dispositivos electrocrómicos, Holt cree que la compañía finalmente podrá crear productos con precios más acordes con los de las ventanas estándar de doble acristalamiento. "Ahí es donde hay que llegar si queremos que estos productos proporcionen eficiencia energética. Además hay que someterlos a mediciones de amortización de energía y cosas por el estilo".

Los productos de vidrio inteligente actuales son tan caros, y el periodo de amortización es tan largo, que "la compra de vidrio inteligente puramente sobre la base de su eficiencia energética no es algo que realmente esté sucediendo hoy día", afirma Eric Bloom, analista sénior en Navigant Research, que escribió recientemente un informe centrado en el mercado del vidrio inteligente. De hecho, para los próximos años, a medida que Sage y View aumenten su capacidad de producción, el mercado probablemente esté dominado por compradores que puedan permitirse comprar vidrio inteligente simplemente porque "es bueno", afirma Bloom. No obstante, los costes están bajando, y desde una perspectiva de ahorro de energía, señala, "el modelo de negocio para el vidrio inteligente será mucho más convincente en unos cinco años".

Por ahora, Heliotrope se va a centrar en la adaptación de su tecnología de fabricación para crear prototipos medidos en pies cuadrados, en lugar de pulgadas cuadradas. Si todo va según lo previsto, asegura Holt, la empresa va a crear "pequeños" dispositivos "de factor de forma", tal vez del tamaño de un tragaluz, dentro de unos dos años y medio.