Mentre le temperature salgono in tutto il mondo, come possiamo mantenere fresche le nostre case e altri edifici? I più ricchi tra noi distruggono il nostro climatizzatore, che è efficace, ma danneggia ulteriormente l'ambiente, grazie al maggiore consumo di energia. I meno fortunati semplicemente soffrono o addirittura muoiono in ondate di calore.
I ricercatori della Columbia University hanno una nuova soluzione per il raffreddamento degli edifici, che secondo loro potrebbe aiutare a ridurre l'onere del cambiamento climatico. È una vernice bianca - tecnicamente un rivestimento polimerico - che utilizza fori infinitamente piccoli per raffreddare l'aria.
Il rivestimento è un esempio di raffreddamento radiativo diurno passivo (PDRC), in cui una superficie si raffredda riflettendo la luce solare e il calore di ritorno all'atmosfera. Le vernici bianche, che riflettono la luce, sono state a lungo utilizzate per il PDRC. Ma di solito contengono pigmenti che assorbono la luce e riflettono in modo imperfetto lunghezze d'onda solari più lunghe.
Al contrario, il rivestimento sviluppato dal team Columbia ha una superficie simile alla schiuma piena di fori su nanoscala. Per crearlo, i ricercatori hanno sostanzialmente preso il pigmento dalla vernice bianca e lo hanno sostituito con questi piccoli fori. Questo trasforma il polimero normalmente trasparente bianco. I fori si disperdono e riflettono tutte le lunghezze d'onda della luce solare, rendendo il rivestimento molto migliore a PDRC rispetto alla vernice tradizionale.
"[Le pitture bianche tradizionali] riflettono in genere solo l'85 percento della luce solare totale, ma assorbono il resto e si riscaldano", afferma Nanfang Yu, un professore di fisica applicata che ha lavorato alla ricerca pubblicata oggi sulla rivista Sci ence. "Al contrario, il rivestimento che abbiamo sviluppato riflette dal 96 al 99 percento della luce solare totale - ultravioletta, visibile e infrarossa - che è notevolmente alta e può rimanere al di sotto della temperatura ambiente anche quando la luce del sole è forte."
Altri scienziati hanno utilizzato metodi simili di riflessione solare per ottenere il raffreddamento, afferma Mark Swihart, professore di ingegneria chimica e biologica all'Università di Buffalo, che non era coinvolto nella ricerca.
"Tuttavia, la novità qui è il mezzo relativamente semplice e intelligente per raggiungere il risultato", afferma. “Come posso dire, nessuno ha mai proposto di utilizzare polimeri così porosi per questa applicazione di raffreddamento passivo. La novità del lavoro risiede nella selezione di questo metodo molto semplice per formare pellicole che ottengono l'effetto di raffreddamento passivo ".
Poiché il metodo è così semplice, afferma Swihart, potrebbe essere relativamente semplice ed economico produrre e applicare su larga scala - il rivestimento potrebbe, ad esempio, essere prodotto in grandi rotoli e applicato come carta da parati.
"Penso che possa avere un potenziale pratico significativo", dice.
Il rivestimento funziona meglio nei climi soleggiati - lo studio ha scoperto che ha ridotto il calore di 6 gradi Celsius nel deserto dell'Arizona. Ma funziona bene anche in ambienti più nebbiosi e più tropicali: ha ridotto il calore di 3 gradi Celsius in Bangladesh. Ciò significa che potrebbe essere utilizzato in contesti molto diversi in tutto il mondo.
Il rivestimento è facile da applicare, funziona essenzialmente come una vernice standard. Può essere utilizzato su quasi tutte le superfici, dai tetti ai serbatoi d'acqua per i veicoli. Il team ha anche sperimentato la realizzazione del rivestimento in diversi colori, nella speranza di rendere il prodotto attraente per un pubblico più ampio. L'aggiunta di colore riduce il grado di raffreddamento, ma le prestazioni sono ancora migliori della vernice commerciale colorata.
"Questo è importante in vista dei gusti umani", afferma Jyotirmoy Mandal, uno studente di dottorato e autore principale dello studio. "Non tutti vogliono un tetto bianco sulla loro casa e le aziende di verniciatura hanno cercato di sviluppare" colori freddi "per decenni."
I ricercatori si stanno ora concentrando sull'uso di sistemi a base di acqua o alcool per realizzare rivestimenti con prestazioni di raffreddamento simili, il che potrebbe rendere il prodotto più ecologico e facile da applicare. Stanno anche cercando nuovi modi per riciclare i polimeri scartati.
Il team spera che il rivestimento possa eventualmente essere utilizzato in luoghi dai deserti alle regioni tropicali in luoghi con climi intermedi, essenzialmente ovunque il caldo sia più un problema che un freddo. Potrebbe anche essere utile in un'ampia varietà di situazioni economiche.
"In ambienti ricchi di risorse, il rivestimento può ridurre i costi di condizionamento dell'aria", afferma Yuan Yang, un professore di scienza dei materiali e ingegneria che ha lavorato alla ricerca. "In ambienti a basso consumo di risorse, in cui il raffreddamento elettrico è inaccessibile o non disponibile, ad esempio nell'Asia meridionale o in Africa rurale, il raffreddamento sub-ambiente può dare sollievo"
Il rivestimento, se utilizzato su un numero sufficiente di edifici contemporaneamente, potrebbe anche aiutare a gestire le cosiddette "isole di calore urbane" - aree urbane che diventano molto più calde dei loro dintorni, grazie a edifici vicini e molta attività umana. Mentre il mondo continua a urbanizzare, queste isole di calore rappresentano un problema crescente: le ondate di calore uccidono un numero sproporzionato di abitanti delle città.
"Tale sforzo, tuttavia, richiede un'ampia collaborazione tra ricercatori, urbanisti e responsabili politici", afferma Mandal. "Speriamo che il nostro lavoro diffonderà la consapevolezza del potenziale del raffreddamento radiativo al di fuori dei circoli scientifici."
