WEBVTT 00:00:01.571 --> 00:00:03.586 Cada verano cuando era niño, 00:00:03.610 --> 00:00:06.992 volaba desde mi casa en Canadá para visitar a mis abuelos, 00:00:07.016 --> 00:00:08.816 quienes vivían en Mumbai, India. 00:00:09.157 --> 00:00:12.291 Los veranos canadienses son bastante leves como mucho... 00:00:12.315 --> 00:00:16.021 unos 22 º C o 72 º Fahrenheit 00:00:16.046 --> 00:00:18.666 es un típico día de verano, y no demasiado caliente. 00:00:19.276 --> 00:00:22.315 Mumbai, por otro lado, es un lugar cálido y húmedo 00:00:22.339 --> 00:00:25.557 bien en los 30 º C o 90 º Fahrenheit. 00:00:26.364 --> 00:00:27.930 Tan pronto llegaba, preguntaba, 00:00:27.970 --> 00:00:32.384 "¿Cómo podría alguien vivir, trabajar o dormir con ese clima?". 00:00:33.539 --> 00:00:37.185 Para empeorar las cosas, mis abuelos no tenían aire acondicionado. 00:00:37.768 --> 00:00:40.593 Y aunque lo intenté mucho, mucho, 00:00:40.617 --> 00:00:43.371 nunca logré persuadirlos para tener uno. 00:00:44.220 --> 00:00:47.315 Pero esto está cambiando, y rápido. 00:00:47.914 --> 00:00:52.255 Actualmente, los sistemas de refrigeración representan colectivamente el 17 % 00:00:52.279 --> 00:00:54.652 de la electricidad que usamos en todo el mundo. 00:00:54.676 --> 00:00:56.814 Incluye todo, desde los aires acondicionados 00:00:56.814 --> 00:01:00.151 como el que deseaba desesperadamente durante mis vacaciones de verano, 00:01:00.151 --> 00:01:03.505 a sistemas de refrigeración que mantienen nuestra comida segura y fría 00:01:03.529 --> 00:01:04.810 en nuestros supermercados, 00:01:04.810 --> 00:01:09.036 a sistemas industriales que mantienen operativos nuestros centros de datos. 00:01:09.624 --> 00:01:12.753 En conjunto, estos sistemas representan el 8 % 00:01:12.793 --> 00:01:15.713 de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. 00:01:15.823 --> 00:01:17.614 Pero lo que me despierta en la noche 00:01:17.644 --> 00:01:22.379 es que la energía para la refrigeración podría multiplicarse por 6 para el 2050, 00:01:22.403 --> 00:01:26.684 impulsado principalmente por el aumento del uso en países asiáticos y africanos. 00:01:27.284 --> 00:01:28.982 Lo he visto de primera mano. 00:01:29.006 --> 00:01:32.164 Casi todos los apartamentos en y alrededor de la casa de mi abuela 00:01:32.188 --> 00:01:34.212 ahora tiene un acondicionador de aire. 00:01:34.236 --> 00:01:37.283 Y eso es, enfáticamente, algo bueno 00:01:37.307 --> 00:01:40.006 para la salud, el bienestar y la productividad 00:01:40.030 --> 00:01:42.675 de personas que viven en climas más cálidos. 00:01:43.831 --> 00:01:47.774 Sin embargo, una de las cosas más alarmantes sobre el cambio climático 00:01:47.798 --> 00:01:50.393 es que cuanto más cálido se pone nuestro planeta, 00:01:50.417 --> 00:01:52.729 más necesitemos sistemas de enfriamiento, 00:01:52.753 --> 00:01:56.512 sistemas que son en sí mismos grandes emisores de gases de efecto invernadero. 00:01:57.236 --> 00:02:00.193 Esto podría causar un ciclo de retroalimentación, 00:02:00.193 --> 00:02:02.021 en el que los sistemas de enfriamiento 00:02:02.021 --> 00:02:04.682 podrían convertirse en una de nuestras mayores fuentes 00:02:04.692 --> 00:02:06.598 de gases de efecto invernadero a futuro. 00:02:06.735 --> 00:02:08.623 En el peor caso, es posible que 00:02:08.643 --> 00:02:12.117 necesitemos más de 10 billones de kilovatios-hora de electricidad/año, 00:02:12.157 --> 00:02:14.269 solo para enfriamiento, para el año 2100. 00:02:14.846 --> 00:02:17.711 Eso es la mitad de nuestro suministro de electricidad hoy. 00:02:18.198 --> 00:02:19.348 Solo para enfriamiento. 00:02:20.862 --> 00:02:24.777 Pero esto también nos señala una oportunidad increíble. 00:02:25.444 --> 00:02:29.417 Una mejora del 10 o 20 % en eficiencia de cada sistema de enfriamiento 00:02:29.447 --> 00:02:33.521 podría tener un impacto enorme en las emisiones de gases de efecto invernadero, 00:02:33.545 --> 00:02:36.010 tanto ya como más tarde este siglo. 00:02:38.080 --> 00:02:42.189 Y podría ayudarnos a evitar ese ciclo de retroalimentación en el peor de los casos. 00:02:42.928 --> 00:02:46.608 Soy un científico que piensa mucho en la luz y el calor. 00:02:46.632 --> 00:02:50.228 En particular, cómo los nuevos materiales nos permiten alterar el flujo 00:02:50.252 --> 00:02:52.268 de estos elementos básicos de la naturaleza 00:02:52.292 --> 00:02:55.264 de una forma que alguna vez podríamos haber pensado imposible. 00:02:55.315 --> 00:02:57.808 Aunque siempre entendí el valor de la refrigeración 00:02:57.828 --> 00:02:59.696 durante mis vacaciones de verano, 00:02:59.720 --> 00:03:01.983 de hecho, terminé trabajando en este problema 00:03:02.007 --> 00:03:06.013 debido a un acertijo intelectual que encontré hace unos seis años. 00:03:07.149 --> 00:03:12.766 ¿Cómo pudieron los pueblos antiguos hacer hielo en climas desérticos? 00:03:13.894 --> 00:03:16.830 Esta es una imagen de una casa de hielo, 00:03:16.854 --> 00:03:20.481 también llamada Yakhchal, ubicada en el suroeste de Irán. 00:03:21.006 --> 00:03:24.760 Hay ruinas de docenas de tales estructuras en todo Irán, 00:03:24.784 --> 00:03:28.474 con evidencia de edificios similares en todo el resto del Medio Oriente 00:03:28.498 --> 00:03:29.712 y todo el camino a China. 00:03:30.228 --> 00:03:33.418 Las personas que operaron esta casa de hielo hace muchos siglos, 00:03:33.442 --> 00:03:35.926 vertían agua en el estanque que ven a la izquierda 00:03:35.950 --> 00:03:39.022 en las primeras horas de la tarde, cuando se pone el sol. 00:03:39.046 --> 00:03:40.855 Y luego sucedía algo asombroso. 00:03:41.442 --> 00:03:45.094 Aunque la temperatura del aire estuviera sobre del punto de congelación, 00:03:45.114 --> 00:03:47.926 es decir 5 º C o 41 º Fahrenheit, 00:03:47.950 --> 00:03:49.484 el agua se congelaba. 00:03:50.724 --> 00:03:54.859 El hielo generado se recolectaba a primera hora de la mañana 00:03:54.883 --> 00:03:58.058 y se almacenaba para su uso en el edificio que ven a la derecha, 00:03:58.078 --> 00:03:59.478 todos los meses de verano. 00:04:00.133 --> 00:04:02.552 Probablemente hayan visto algo muy similar actuando 00:04:02.582 --> 00:04:05.622 si han notado que se forma escarcha en una noche clara, 00:04:05.652 --> 00:04:09.097 incluso si la temperatura está muy por encima del punto de congelación. 00:04:09.121 --> 00:04:10.101 Pero esperen. 00:04:10.305 --> 00:04:14.406 ¿Cómo se congela el agua si la temperatura está sobre el punto de congelación? 00:04:14.487 --> 00:04:16.413 La evaporación podría tener un efecto, 00:04:16.437 --> 00:04:19.752 pero no es suficiente para hacer que el agua se convierta en hielo. 00:04:20.064 --> 00:04:22.150 Algo más debe haberla enfriado. 00:04:22.761 --> 00:04:25.309 Piensen en un pastel enfriándose en una ventana. 00:04:25.619 --> 00:04:29.230 Para que se enfríe, su calor necesita fluir a algún lugar más fresco. 00:04:29.254 --> 00:04:31.158 Es decir, al aire que lo rodea. 00:04:32.180 --> 00:04:34.490 Por inverosímil que parezca, 00:04:34.514 --> 00:04:39.890 en ese estanque, su calor está fluyendo al frío del espacio. 00:04:42.085 --> 00:04:43.807 ¿Cómo es esto posible? 00:04:44.434 --> 00:04:48.006 Ese estanque, como la mayoría de los materiales naturales, 00:04:48.030 --> 00:04:50.180 envía su calor como luz. 00:04:50.506 --> 00:04:53.323 Este es un concepto conocido como radiación térmica. 00:04:53.792 --> 00:04:58.260 De hecho, todos estamos enviando nuestro calor como luz infrarroja en este momento, 00:04:58.284 --> 00:05:00.212 el uno al otro y nuestro entorno. 00:05:00.608 --> 00:05:03.077 Podemos visualizar esto con cámaras térmicas 00:05:03.101 --> 00:05:06.347 y las imágenes que producen, como las que les muestro ahora. 00:05:06.744 --> 00:05:09.006 Entonces ese estanque está enviando su calor 00:05:09.030 --> 00:05:10.712 hacia arriba hacia la atmósfera. 00:05:11.379 --> 00:05:13.474 La atmósfera y las moléculas en ella 00:05:13.498 --> 00:05:16.053 absorben algo de ese calor y lo devuelven. 00:05:16.077 --> 00:05:19.899 Ese es realmente el efecto invernadero que es responsable del cambio climático. 00:05:20.435 --> 00:05:22.958 Pero aquí está lo crítico para comprender. 00:05:22.982 --> 00:05:26.182 Nuestra atmósfera no absorbe todo ese calor. 00:05:26.577 --> 00:05:29.511 Si lo hiciera, estaríamos en un planeta mucho más cálido. 00:05:29.982 --> 00:05:31.490 En ciertas longitudes de onda, 00:05:31.514 --> 00:05:34.966 en particular entre 8 y 13 micras, 00:05:34.990 --> 00:05:38.752 nuestra atmósfera tiene lo que se conoce como una ventana de transmisión. 00:05:39.402 --> 00:05:44.919 Esta ventana permite que parte del calor que sube como luz infrarroja 00:05:44.943 --> 00:05:48.276 escape de manera efectiva, eliminando el calor de ese estanque. 00:05:48.895 --> 00:05:52.665 Y puede escapar a un lugar que es mucho, mucho más frío. 00:05:53.633 --> 00:05:55.601 El frío de esta atmósfera superior 00:05:55.625 --> 00:05:57.489 y todo el camino al espacio exterior, 00:05:57.509 --> 00:06:01.133 que puede ser tan frío como -270 º C, 00:06:01.157 --> 00:06:03.877 o -454 º Fahrenheit. 00:06:05.242 --> 00:06:08.606 Así, este estanque pueda enviar más calor al cielo 00:06:08.630 --> 00:06:10.401 de lo que el cielo le devuelve. 00:06:10.425 --> 00:06:11.575 A causa de eso, 00:06:11.599 --> 00:06:14.955 el estanque se enfriará por debajo de la temperatura de su entorno. 00:06:16.035 --> 00:06:19.551 Este es un efecto conocido como enfriamiento nocturno 00:06:19.575 --> 00:06:20.975 o enfriamiento radiativo. 00:06:21.369 --> 00:06:24.823 Y siempre ha sido entendido por los climatólogos y los meteorólogos 00:06:24.847 --> 00:06:27.447 como un fenómeno natural muy importante. 00:06:28.879 --> 00:06:30.371 Cuando me encontré con esto, 00:06:30.395 --> 00:06:33.037 hacia el final de mi doctorado en Stanford, 00:06:33.061 --> 00:06:37.490 me sorprendió su aparente simplicidad como método de enfriamiento; 00:06:37.514 --> 00:06:38.780 realmente me desconcertó. 00:06:39.284 --> 00:06:41.484 ¿Por qué no estamos haciendo uso de esto? 00:06:42.744 --> 00:06:45.625 Científicos e ingenieros habían investigado esta idea 00:06:45.649 --> 00:06:46.887 décadas anteriores, 00:06:46.911 --> 00:06:50.199 pero resultó haber al menos un gran problema. 00:06:50.879 --> 00:06:53.751 Se llamaba enfriamiento nocturno por una razón. 00:06:54.109 --> 00:06:55.283 ¿Por qué? 00:06:55.307 --> 00:06:57.676 Bueno, es algo pequeño llamado "sol". 00:06:58.157 --> 00:07:00.617 Para que la superficie que se enfríe, 00:07:00.641 --> 00:07:02.815 necesita poder mirar al cielo 00:07:02.839 --> 00:07:04.467 Y durante la mitad del día, 00:07:04.491 --> 00:07:07.641 es cuando es posible que más deseemos algo frío, 00:07:07.665 --> 00:07:10.561 desafortunadamente, eso significa que mirarás al sol. 00:07:10.585 --> 00:07:12.651 Y el sol calienta la mayoría de materiales 00:07:12.681 --> 00:07:16.252 lo suficiente para contrarrestar por completo este efecto de enfriamiento. 00:07:16.409 --> 00:07:18.361 Mis colegas y yo pasamos mucho tiempo 00:07:18.381 --> 00:07:20.257 pensando en cómo estructurar materiales 00:07:20.277 --> 00:07:21.929 en escalas de longitud muy pequeña 00:07:21.929 --> 00:07:24.863 de modo que puedan hacer cosas nuevas y útiles con la luz... 00:07:24.883 --> 00:07:28.353 escalas de longitud más pequeñas que la longitud de onda de la luz. 00:07:28.377 --> 00:07:29.957 Usando ideas de este campo, 00:07:29.981 --> 00:07:32.953 conocida como investigación de nanofotónica o metamateriales, 00:07:32.973 --> 00:07:35.287 nos dimos cuenta de que podría haber una manera 00:07:35.337 --> 00:07:37.830 de hacer esto posible durante el día por primera vez. 00:07:37.854 --> 00:07:40.364 Para hacer esto, diseñé un material óptico multicapa 00:07:40.374 --> 00:07:42.791 que les muestro aquí en una imagen de microscopio. 00:07:42.815 --> 00:07:46.196 Es más de 40 veces más delgado que un cabello humano típico. 00:07:46.220 --> 00:07:48.738 Y es capaz de hacer dos cosas al mismo tiempo. 00:07:49.169 --> 00:07:50.994 Primero, envía su calor 00:07:51.018 --> 00:07:54.820 precisamente donde nuestra atmósfera permite escapar el calor mejor. 00:07:54.844 --> 00:07:56.977 Orientamos la ventana al espacio. 00:07:57.519 --> 00:08:00.950 Lo segundo que hace es evitar que el sol lo caliente. 00:08:00.974 --> 00:08:03.374 Es un muy buen espejo para la luz del sol. 00:08:04.315 --> 00:08:07.029 La primera vez que la probé fue en la azotea en Stanford 00:08:07.053 --> 00:08:08.815 que les estoy mostrando aquí. 00:08:09.339 --> 00:08:11.720 Dejé el dispositivo un tiempo, 00:08:11.744 --> 00:08:14.815 y caminé hacia él después de unos minutos, 00:08:14.839 --> 00:08:17.633 y en segundos, supe que estaba funcionando. 00:08:17.657 --> 00:08:18.815 ¿Cómo? 00:08:18.839 --> 00:08:20.466 Lo toqué y se sintió frío. 00:08:21.395 --> 00:08:26.053 (Aplausos) 00:08:26.862 --> 00:08:30.846 Solo para enfatizar cuán raro y contradictorio es esto: 00:08:30.870 --> 00:08:32.600 este material y otros similares 00:08:32.624 --> 00:08:35.529 se enfriarán cuando los saquemos de la sombra, 00:08:35.553 --> 00:08:37.913 a pesar de que el sol brille sobre él. 00:08:37.937 --> 00:08:40.620 Les muestro datos aquí de nuestro primer experimento, 00:08:40.644 --> 00:08:43.383 en que ese material se mantuvo más de 5 º C, 00:08:43.407 --> 00:08:46.683 o 9 º Fahrenheit, más frío que la temperatura del aire, 00:08:46.707 --> 00:08:49.521 a pesar de que el sol brillaba directamente sobre él. 00:08:50.855 --> 00:08:53.990 El método de fabricación que usamos para hacer este material 00:08:54.014 --> 00:08:56.548 ya existe a grandes escalas de volumen. 00:08:56.903 --> 00:08:58.060 Estaba muy emocionado, 00:08:58.084 --> 00:09:01.125 porque no solo hacemos algo genial, 00:09:01.149 --> 00:09:06.202 sino que podríamos tener la oportunidad de hacer algo real y hacerlo útil. 00:09:07.094 --> 00:09:09.117 Eso me lleva a la siguiente gran pregunta. 00:09:09.141 --> 00:09:11.728 ¿Cómo se ahorra energía con esta idea? 00:09:11.752 --> 00:09:15.410 Creemos que la forma más directa de ahorrar energía con esta tecnología 00:09:15.434 --> 00:09:17.093 es como un impulso de eficiencia 00:09:17.117 --> 00:09:20.180 a los sistemas actuales de aire acondicionado y refrigeración. 00:09:20.481 --> 00:09:22.900 Para hacerlo, construimos paneles de enfriamiento, 00:09:22.920 --> 00:09:24.365 como los que se muestran aquí. 00:09:24.385 --> 00:09:27.026 Tienen una forma similar a calentadores de agua solares, 00:09:27.046 --> 00:09:29.950 excepto que hacen lo contrario: enfrían el agua, pasivamente, 00:09:29.974 --> 00:09:32.041 usando nuestro material especializado. 00:09:32.815 --> 00:09:35.275 Estos paneles pueden integrarse con un componente 00:09:35.299 --> 00:09:38.447 de casi todos los sistemas de enfriamiento, llamado condensador, 00:09:38.477 --> 00:09:41.024 para mejorar la eficiencia subyacente del sistema. 00:09:41.367 --> 00:09:43.313 Nuestro emprendimiento, SkyCool Systems, 00:09:43.333 --> 00:09:47.161 completó recientemente una prueba de campo en Davis, California, que muestro. 00:09:47.649 --> 00:09:48.831 En esa demostración, 00:09:48.855 --> 00:09:51.903 mostramos que en realidad podríamos mejorar la eficiencia 00:09:51.927 --> 00:09:54.851 de ese sistema de enfriamiento hasta un 12 % en campo. 00:09:55.474 --> 00:09:56.728 Para el próximo año o dos, 00:09:56.752 --> 00:10:00.656 estoy muy emocionado de que esto tenga sus primeros pilotos a escala comercial 00:10:00.680 --> 00:10:04.053 tanto en el espacio de aire acondicionado como en el de refrigeración. 00:10:04.260 --> 00:10:07.847 En el futuro, podríamos ser capaces de integrar este tipo de paneles 00:10:07.871 --> 00:10:11.180 con sistemas de enfriamiento de edificios de mayor eficiencia 00:10:11.204 --> 00:10:14.006 para reducir su consumo de energía en dos tercios. 00:10:14.030 --> 00:10:17.688 Y eventualmente, podríamos construir un sistema de enfriamiento 00:10:17.712 --> 00:10:20.455 que no requiriera consumo de electricidad en absoluto. 00:10:20.966 --> 00:10:22.482 Como primer paso hacia eso, 00:10:22.506 --> 00:10:24.363 mis colegas en Stanford y yo 00:10:24.387 --> 00:10:26.413 hemos demostrado que se podría mantener 00:10:26.437 --> 00:10:31.006 algo más de 42 º C por debajo de la temperatura del aire 00:10:31.030 --> 00:10:32.418 con mejor ingeniería. 00:10:33.165 --> 00:10:34.315 Gracias. 00:10:34.339 --> 00:10:38.394 (Aplausos) 00:10:39.196 --> 00:10:40.347 Imaginen eso... 00:10:40.371 --> 00:10:43.774 algo que está bajo cero en un caluroso día de verano. 00:10:45.927 --> 00:10:50.410 Aunque estoy muy entusiasmado con todo lo que podemos hacer para refrescarnos, 00:10:50.434 --> 00:10:53.688 y creo que aún queda mucho por hacer, 00:10:53.712 --> 00:10:57.180 como científico, también me atrae una oportunidad más profunda 00:10:57.204 --> 00:10:59.220 que creo que este trabajo destaca. 00:10:59.760 --> 00:11:02.895 Podemos usar la fría oscuridad del espacio 00:11:02.919 --> 00:11:04.569 para mejorar la eficiencia 00:11:04.593 --> 00:11:07.847 de cada proceso relacionado con la energía aquí en la Tierra. 00:11:09.204 --> 00:11:12.641 Uno de esos procesos que me gustaría destacar son las células solares. 00:11:12.934 --> 00:11:14.379 Se calientan bajo el sol 00:11:14.403 --> 00:11:17.157 y se vuelven menos eficientes cuanto más calientes están. 00:11:17.276 --> 00:11:21.153 En 2015 demostramos que con clases deliberadas de microestructuras 00:11:21.177 --> 00:11:22.724 encima de una célula solar, 00:11:22.748 --> 00:11:25.592 podríamos aprovechar mejor este efecto de enfriamiento 00:11:25.616 --> 00:11:29.315 para mantener una célula solar pasivamente a una temperatura más baja. 00:11:29.708 --> 00:11:32.559 Esto permite que la célula funcione de manera más eficiente. 00:11:32.627 --> 00:11:35.595 Estamos investigando aún más este tipo de oportunidades. 00:11:35.619 --> 00:11:38.864 Nos preguntamos si podemos usar el frío del espacio 00:11:38.888 --> 00:11:41.097 para ayudarnos con la conservación del agua. 00:11:41.316 --> 00:11:43.665 O tal vez con escenarios fuera de la caja. 00:11:43.689 --> 00:11:47.856 Quizás podríamos generar energía directamente con este frío. 00:11:48.522 --> 00:11:51.935 Hay una gran diferencia de temperatura entre nosotros en la Tierra 00:11:51.955 --> 00:11:53.189 y el frío del espacio. 00:11:53.213 --> 00:11:55.341 Esa diferencia, al menos conceptualmente, 00:11:55.365 --> 00:11:57.959 podría usarse para mover algo llamado un motor de calor 00:11:57.983 --> 00:11:59.403 para generar electricidad. 00:11:59.967 --> 00:12:03.570 ¿Podríamos hacer un dispositivo de generación de energía nocturno 00:12:03.594 --> 00:12:05.991 que generara cantidades útiles de electricidad 00:12:06.015 --> 00:12:07.919 cuando las celdas solares no funcionan? 00:12:07.943 --> 00:12:10.477 ¿Podríamos generar luz desde la oscuridad? 00:12:11.872 --> 00:12:16.261 Es fundamental para esta capacidad poder administrar 00:12:16.285 --> 00:12:19.396 la radiación térmica que está a nuestro alrededor. 00:12:19.420 --> 00:12:22.220 Estamos constantemente bañados en luz infrarroja; 00:12:22.666 --> 00:12:24.922 si pudiéramos someterla a nuestra voluntad, 00:12:24.942 --> 00:12:28.042 podríamos cambiar profundamente los flujos de calor y energía 00:12:28.072 --> 00:12:30.629 que impregnan nuestro entorno todos los días. 00:12:31.190 --> 00:12:34.531 Esta habilidad, junto con la fría oscuridad del espacio, 00:12:34.555 --> 00:12:37.864 nos señala un futuro en el que nosotros, como civilización, 00:12:37.888 --> 00:12:43.126 podríamos administrar nuestra huella de energía térmica de más inteligentemente 00:12:43.150 --> 00:12:44.950 en las escalas más grandes. 00:12:45.904 --> 00:12:47.792 Para enfrentar el cambio climático, 00:12:47.802 --> 00:12:50.745 creo que esta habilidad en nuestro kit de herramientas 00:12:50.769 --> 00:12:52.569 demostrará ser esencial. 00:12:53.428 --> 00:12:56.626 Entonces, la próxima vez que estén caminando afuera, 00:12:56.650 --> 00:13:02.994 sí, maravíllense de cómo el sol es esencial para la vida misma en la Tierra, 00:13:03.018 --> 00:13:07.694 pero no olviden que el resto del cielo también tiene algo que ofrecernos. 00:13:08.533 --> 00:13:09.624 Gracias. 00:13:09.708 --> 00:13:13.818 (Aplausos)