Hoy, los sistemas que enfrían edificios representan hasta el 4 por ciento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Eso puede parecer una pequeña fracción, pero es significativo: duplique las emisiones asociadas con todos los viajes aéreos, por ejemplo.
A medida que el mundo se calienta debido al cambio climático, la necesidad de enfriamiento aumentará sustancialmente. Se espera que la demanda de aire acondicionado remontarse hasta hasta un 40 por ciento para 2030. El uso de energía, y las emisiones asociadas de calentamiento climático, se dispararán junto con él.
“Hay una solución de cambio climático aquí”, dijo Jonathan GrinhamProfesor Asistente de Arquitectura en Harvard's Graduate School of Design. “El problema es grande, y la oportunidad de mercado es grande”.
A pesar de que la revolución se presenta por la demanda, la tecnología utilizada para los espacios frescos se ha mantenido relativamente estancada durante más de un siglo. “Hemos vivido en el status quo de las industrias más grandes que ofrecen la misma tecnología de compresión de vapor”, dijo Grinham.
Aire de enrejadouna startup de Harvard, está configurada para interrumpir ese status quo. Gracias a los esfuerzos de colaboración de toda la universidad, la compañía se lanzó recientemente con el objetivo de reducir drásticamente la energía necesaria para ejecutar aires acondicionados con su enfoque novedoso para la deshumidificación.
'Matrimonio de los avances de ciencias e ingeniería en bruto'
La mayoría de los aires acondicionados no son tan diferentes de los dehumidificadores reposcados. Un sistema de enfriamiento atrae al aire a temperatura ambiente y lo enfría con productos químicos llamados refrigerantes. El vapor de agua separado del aire está condensado, lo que resulta en ese “goteo, goteo, goteo” por los que los aires acondicionados son conocidos, mientras que el aire más frío se libera en una habitación y el calor se desvía afuera.
La tecnología de aire acondicionado también hace que el aire seco, y los deshumidificadores usan un proceso similar para condensar el agua del aire ambiente. El aire fresco y seco se vuelve a callar y volver a la habitación.
“Un deshumidificador quema mucha energía”, dijo Russ Wilcox, CEO de Trellis Air. “Es como conducir con un pie en el gas, el otro pie en el freno: tienes una parte haciendo frío, la otra parte haciendo calor”.
Si bien los refrigerantes, que tienen su propio potencial de calentamiento de planetas, son su propio potencial de planeta, son el núcleo de la mayoría de los sistemas de enfriamiento modernos, algunas instalaciones industriales que necesitan aire increíblemente seco también pueden elegir lo que se llama un secador de aire desecante, un sistema que utiliza un material como la sal para absorber agua.
Trellis Air, por otro lado, dependerá de una “tercera vía” de sacar la humedad del aire, dijo Wilcox. Los científicos de Harvard desarrollaron una membrana única capaz de separar el vapor de agua directamente del aire, similar a un filtro de café. El sistema utiliza mucha menos energía que los aires acondicionados y deshumidificadores tradicionales y es más estable que los sistemas desecantes.
Para desarrollar la tecnología subyacente, Grinham trabajó en estrecha colaboración con el científico del personal Jack Alvarenga y otros en el laboratorio de Joanna Aizenbergel profesor de ciencia de materiales de Amy Smith Berylson en Harvard's John A. Paulson Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (Seas) y profesor de química y biología química en Harvard. Aprovechando su profunda experiencia en arquitectura y ciencia de la construcción, Grinham colaboró con Álvarenga y otros investigadores en el Laboratorio de Aizenberg para prototipos de materiales y lleva a cabo la ciencia fundamental necesaria para crear el producto de Trellis Air.
El Instituto WYSS para ingeniería inspirada biológicamente Apoyó la investigación inicial del equipo sobre la tecnología de enfriamiento de la construcción, lo que ayudó en la fase de descubrimiento. Esta financiación, junto con fondos de Harvard's Oficina del Vice Provost para el clima y la sostenibilidad y el Departamento de Energía de los Estados Unidos, permitió a Grinham, Álvarenga y el equipo de SEA desarrollar una nueva tecnología y luego llegar a Harvard's Oficina de Desarrollo de la Tecnología (OTD) para ayudar a la innovación en el camino hacia la comercialización.
Se han intentado sistemas de deshumidificación de membrana en el pasado, pero lucharon por lograr la selectividad de alta agua con materiales escalables y robustos. Además de desarrollar una membrana viable, el equipo de Harvard diseñó un nuevo ensamblaje de baldosas impreso en 3D que permite que el agua pase fácilmente mientras protege la delicada membrana, que tiene solo 15 micras de espesor, más delgada que un cabello humano, durante largos períodos de tiempo.
“Fue este matrimonio realmente agradable de los avances en bruto en ciencias e ingeniería”, dijo Christopher PettyDirector de Desarrollo de Negocios de OTD para Ciencias Físicas.
'Si dice que vale la pena ver algo, generalmente vale la pena verlo'
OTD protegió la propiedad intelectual de las innovaciones desarrolladas en Harvard y la autorizó a Trellis Air para un mayor desarrollo. Grinham y Alvarenga se mantendrán involucrados como asesores científicos de la compañía, al igual que Aizenberg y Martin Bechthold de la escuela de diseño.
Petty, un ex emprendedor, inicialmente no estaba familiarizado con el tipo de tecnología Grinham y el equipo de investigación se propuso desarrollarse. Pero lo que aprendió sobre el alcance del desafío de aire acondicionado lo sorprendió y lo convenció del potencial del negocio.
“A veces es suficiente que sea un buen negocio, tiene que ser”, dice Petty. “Pero si sientes que puedes trabajar en algo que podría tener ese tipo de impacto, entonces también te ayuda a dormir por la noche”.
Comenzó a establecer contactos para encontrar un empresario que pudiera guiar la idea del avance tecnológico hasta los grandes negocios.
Wilcox, un empresario convertido en capitalista de riesgo que anteriormente había popularizado la tecnología electrónica de exhibición en papel que se usa hoy en millones de Kindles, fue una de las primeras llamadas de Petty. Y su interés fue inmediatamente despertado. “Si dice que vale la pena ver algo, generalmente vale la pena verlo”, dice Wilcox.
Aún así, se necesitaron más de una docena de reuniones antes de que Wilcox decidiera convertirse en el CEO de la compañía. Wilcox estaba convencido desde el principio de que la oportunidad era enorme, debido al gran tamaño de la industria de la CA, pero decidió dar el salto después de enterarse de que varios colegas anteriores de su antigua compañía, E Ink, estaban dispuestos a firmar con él.
Comenzar una compañía en la que creía con compañeros de trabajo “parecían lo más alegre que podía hacer”, dijo. “Nada podría ser más emocionante”.
Wilcox ve tres caminos para comercializar el aire de Trellis: reemplazar los sistemas desecantes en aplicaciones industriales, intercambiar deshumidificadores del sótano por modelos más eficientes y la gran apuesta: integrar la tecnología de Trellis Air con aires acondicionados en todo el mundo. Wilcox dice que la compañía presentará la tecnología como un “módulo previo al secado” que permitirá a ACS funcionar de manera mucho más eficiente, consumiendo mucha menos energía.
El CEO ha respaldado a casi dos docenas de compañías como inversor y ve grandes posibilidades para Trellis Air, en parte debido a la enorme recompensa potencial. “Para que funcione una startup de tecnología profunda, necesita un objetivo grande y audaz que todos decidirán vale la pena el riesgo”, dijo. El alcance del desafío de aire acondicionado se ajusta a la factura.
Para eliminar el riesgo de la tecnología y mostrar que puede funcionar, Trellis Air ha pasado el año pasado creando prototipos. Antes de que se lanzara la compañía, se puso a prueba un prototipo de prueba de concepto en Miami a través del Departamento de Energía del equipo con Forrest Meggers en la Universidad de Princeton y Les Norford en el MIT. A continuación, el equipo probó un sistema totalmente integrado en Harvard's Casa de casa, la sede del Centro de Harvard para edificios verdes y ciudadesadaptado como un “laboratorio de vida” para probar y recopilar datos sobre la eficiencia de la tecnología en un entorno del mundo real. Estas manifestaciones mostraron lo que la tecnología de Trellis Air puede hacer en los veranos calurosos y húmedos de Boston y el clima de Miami aún más inhóspito.
Esos ejemplos del mundo real deberían ayudar a dar confianza a los financiadores en las capacidades del sistema.
“Una cosa es construir modelos de energía para decir que esto es posible, y es algo completamente diferente entregar el prototipo físico a escala”, dijo Álvarenga. “Pudimos llevar la idea dentro del laboratorio y luego ir más allá del laboratorio a estudios de campo piloto. Con Trellis Air queremos ir más allá y ampliar un producto comercial que puede reducir significativamente las futuras necesidades de energía y emisiones de enfriamiento”.
Harvard IP licenciado a Trellis Air fue financiado en parte por el Departamento de Energía y la National Science Foundation.
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