A mezzogiorno di una soleggiata giornata estiva, la temperatura di un tetto piatto convenzionale di colore scuro può raggiungere i 150 gradi Fahrenheit (65 gradi Celsius), secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti . Quel calore riscalderà anche l'interno di un edificio o di una casa, rendendo necessario l'uso dell'aria condizionata , una spesa energetica che a sua volta richiede spesso la combustione di combustibili fossili nelle centrali elettriche, le cui emissioni contribuiscono alla progressione del cambiamento climatico. È un problema inquietante che potrebbe essere facilmente risolto, se solo avessimo dei tetti che riflettano l'energia solare nel cielo, invece di assorbirla.
La vernice più bianca mai creata
Ecco perché lo sviluppo da parte dei ricercatori della vernice più bianca mai creata - una formulazione "ultra-bianca" che riflette fino al 98,1 percento della luce solare - potrebbe rivelarsi un grosso problema nello sforzo di ridurre il consumo di energia e combattere il riscaldamento del nostro pianeta. La svolta è dettagliata in questo articolo , pubblicato il 15 aprile 2021 su Applied Materials & Interfaces, una rivista dell'American Chemical Society (ACS).
"Questa vernice non solo riflette la maggior parte della luce solare per evitare il surriscaldamento, ma si raffredda anche più fredda dell'aria circostante, anche alla luce diretta del sole" , afferma via e-mail Xiangyu Li , il primo autore del documento. È un ricercatore post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology che ha lavorato al progetto mentre frequentava la scuola di specializzazione alla Purdue. (I suoi coautori includono Joseph Peoples , Peiyan Yao e l'autore corrispondente Xiulin Ruan , professore di ingegneria meccanica alla Purdue, che dirige il Nanoscale Energy Transport and Conversion Laboratory dell'università .)
"In qualche modo, è effettivamente un condizionatore d'aria senza consumare elettricità", afferma Li.
La vernice non solo assorbe pochissima energia dalla luce solare, ma emette anche energia termica nella gamma degli infrarossi nell'atmosfera, in modo che viaggi fuori e lontano dalla Terra. "Entrambi gli effetti aiutano a ridurre le esigenze di elettricità o raffreddamento", afferma Li.
I ricercatori hanno cercato di realizzare vernici che potessero essere utilizzate nel raffreddamento passivo sin dagli anni '70, ma la maggior parte di esse ha assorbito troppa luce solare, in modo da non fornire alcun effetto di raffreddamento durante il giorno, spiega Li. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno anche esplorato tecnologie esotiche per la creazione di superfici che riflettono la luce, come film multistrato nanostrutturati, ma queste soluzioni tendono ad essere costose e non facilmente scalabili per gli edifici, secondo Li.
Ciò ha riportato i ricercatori a pensare che l'approccio migliore "è sotto forma di composito di particelle-polimero, che è simile alla vernice commerciale", spiega Li.
La normale vernice bianca non è abbastanza bianca per aiutare molto con il raffreddamento passivo: riflette solo dall'80 al 90 percento della luce solare e in realtà si riscalda assorbendo la luce ultravioletta. Quindi, il compito è diventato trovare un modo per rendere la vernice bianca ancora più bianca. E quella si è rivelata una sfida.
"Per prima cosa abbiamo provato più materiali con un'elevata larghezza di banda elettronica per evitare l'assorbimento solare", afferma Li. "Tuttavia, le vernici spesso apparivano semitrasparenti a basso spessore a causa della mancanza di capacità di riflettere la luce solare. Durante i nostri precedenti studi sulle vernici commerciali e sulla modellazione teorica, abbiamo identificato che sia l'alta concentrazione che l'ampia distribuzione delle dimensioni delle particelle erano utili. implementato questi due approcci, abbiamo visto la soluzione di verniciatura apparire più bianca rispetto ai tentativi precedenti".
Come ha spiegato Li in un comunicato stampa di Purdue , i ricercatori hanno esaminato "vari prodotti commerciali, praticamente tutto ciò che è bianco". Alla fine, "[abbiamo] scoperto che usando il solfato di bario, puoi teoricamente rendere le cose davvero, davvero riflettenti, il che significa che sono davvero, davvero bianche".
Potresti aver già sentito parlare del solfato di bario. È la roba che i pazienti medici assumono sotto forma di bevande o compresse per rivestire l'esofago, lo stomaco e l'intestino quando si sottopongono a un esame a raggi X o a una TAC, in modo che i medici possano vedere più chiaramente le aree malate o danneggiate, secondo MedlinePlus . Come ingrediente per vernici, osserva Li, è già ampiamente disponibile e sicuro per l'uomo e l'ambiente.
I ricercatori hanno utilizzato una varietà di dimensioni di particelle di solfato di bario nella vernice, che hanno consentito alla vernice di disperdere più dello spettro.
Dovevano anche assicurarsi che la vernice durasse abbastanza a lungo all'esterno per essere adatta per dipingere i tetti. "Abbiamo testato la resistenza all'abrasione, gli agenti atmosferici esterni di tre settimane e un test di risciacquo con acqua", spiega Li. "Tutti e tre hanno mostrato risultati promettenti come test di durata iniziale. Abbiamo anche testato la viscosità e le vernici possono essere spazzolate e asciugate in modo molto simile alle vernici commerciali. Possono anche essere fabbricate in modo simile. In questo lavoro, non solo abbiamo ottenuto un vernice che è superiore alla vernice commerciale, ma non richiede attrezzature o materiali specializzati per fabbricare, trasportare o applicare la vernice."
La vernice ultra bianca sembra abbastanza simile alla normale vernice bianca, perché la differenza di riflettività, sebbene significativa in termini di raffreddamento, è impercettibile agli occhi umani. "Nel foglio abbiamo una foto di entrambi i colori, che sembrano quasi identici l'uno all'altro", dice Li.
Il prossimo passo nella ricerca è ottimizzare la vernice per una durata a lungo termine in diversi tipi di condizioni atmosferiche. Non c'è ancora una data obiettivo per renderlo pronto per il mercato, quindi non cercarlo ancora nel negozio di ferramenta locale.
Ora è interessante
L'opposto di ultra-bianco potrebbe essere Vantablack , il marchio per un tipo di rivestimento super-nero che riflette meno dell'1% della luce, sviluppato da un'azienda inglese chiamata Surrey NanoSystems .
