Climatizar um edifício como ‘uma pinha’? Cientistas alemães apresentam sistema inovador que dispensa eletricidade

Uma ‘casca de uma pinha’ que pode climatizar edifícios sem consumir energia?

Investigadores alemães projetaram um sistema de fachada adaptável que reage à temperatura e à humidade, que dispensa a utilização de eletricidade. Uma solução para a necessária redução do consumo de energia dos edifícios e do setor de construção que, combinados, representam 37% do CO2 emitido globalmente. Para tal, as fachadas dos edifícios desempenham um papel crucial – atuam como barreira e regulador térmico, com influência direta na necessidade de aquecimento ou arrefecimento.

Ou seja, fachadas adaptativas, capazes de ajustar as suas propriedades em função das condições ambientais, podem reduzir significativamente o consumo de energia e o impacto ambiental. Por isso, inspirados nos mecanismos naturais das pinhas, investigadores das universidades de Estugarda e Friburgo (Alemanha) conceberam um sistema de sombreamento inovador: Solar Gate, uma fachada adaptativa que não necessita de eletricidade para funcionar (pode ver o vídeo aqui). Este sistema, detalhado num artigo da revista ‘Nature Communications’, utiliza materiais naturais e tecnologias avançadas para responder passivamente às alterações climáticas, reduzindo consideravelmente o consumo de energia.

“Tradicionalmente, as fachadas arquitetónicas sensíveis ao clima dependem de dispositivos técnicos complexos. Em vez disso, explorámos como o próprio material pode ser reativo, aproveitando o design computacional e a impressão 3D”, frisou Achim Menges, diretor do Design Institute Computing and Construction da Universidade de Estugarda. “Esta abordagem permitiu-nos desenvolver um sistema que funciona de forma autónoma, sem necessidade de energia ou componentes mecânicos externos. A chave está na estrutura do biomaterial que atua como uma máquina em si.”

A Solar Gate utiliza o conceito de higromorfismo, propriedade de certos materiais que reagem às mudanças de humidade. A celulose, o recurso natural renovável mais abundante do planeta, aumenta quando a humidade aumenta e contrai quando diminui. Este princípio é o mesmo que permite que pinhas abram ou fechem dependendo das condições climáticas. Para replicar esse comportamento, os investigadores desenvolveram uma estrutura de camada dupla utilizando fibras de celulose e técnicas de impressão 4D.

A impressão 4D, uma evolução da impressão 3D, permite fabricar objetos que mudam de forma em resposta a estímulos externos, como temperatura ou humidade. Neste caso, os elementos impressos curvam-se e abrem-se quando expostos a elevada humidade, permitindo a passagem de luz e ar. Em condições secas, os materiais voltam à sua forma inicial, bloqueando a radiação solar e reduzindo assim a temperatura no interior do edifício.

“A Solar Gate não herda apenas a funcionalidade e eficiência dos sistemas biológicos, mas também a sua estética, reproduzindo os movimentos naturais das plantas num produto arquitetónico”, destacou Thomas Speck, líder do Grupo de Biomecânica Vegetal da Universidade de Friburgo.