Pe măsură ce temperaturile cresc în întreaga lume, cum ne menținem casele și alte clădiri? Cei mai bogați dintre noi arzăm aerul condiționat, care este eficient, dar dăunează și mai mult mediului, datorită consumului mai mare de energie. Cei mai puțin norocoși suferă pur și simplu sau chiar mor în valuri de căldură.
Cercetătorii de la Universitatea Columbia au o soluție inedită pentru răcirea clădirilor, una despre care spun că ar putea ajuta la reducerea sarcinii schimbărilor climatice. Este o vopsea albă - din punct de vedere tehnic o acoperire polimerică - care folosește gauri infinitim minuscule pentru a răci aerul.
Acoperirea este un exemplu de răcire radiativă pasivă în timpul zilei (PDRC), în care o suprafață se răcește reflectând lumina solară și căldura înapoi în atmosferă. Vopselele albe, care reflectă lumina, au fost folosite de mult timp pentru PDRC. Dar, de obicei, conțin pigmenți care absorb lumina și reflectă lungimile de undă solare mai imperfect.
În schimb, acoperirea dezvoltată de echipa Columbia are o suprafață asemănătoare cu spumă plină cu găuri la nano-scară. Pentru a-l crea, cercetătorii au luat practic pigmentul din vopsea albă și l-au înlocuit cu aceste mici găuri. Aceasta devine alb polimer normal transparent. Găurile se împrăștie și reflectă toate lungimile de undă ale luminii solare, ceea ce face acoperirea mult mai bună la PDRC decât vopseaua tradițională.
„[Vopselele albe tradiționale] reflectă de obicei doar 85 la sută din lumina soarelui totală, dar absorb restul și se încălzește”, spune Nanfang Yu, un profesor de fizică aplicată, care a lucrat la cercetările publicate astăzi în revista Sci ence. „În schimb, acoperirea pe care am dezvoltat-o reflectă între 96 și 99 la sută din lumina soarelui totală - ultraviolet, vizibil și infraroșu - care este remarcabil de ridicat și poate rămâne sub temperaturile mediului ambiant chiar și când lumina solară este puternică.”
Alți oameni de știință au folosit metode similare de reflectare solară pentru a realiza răcirea, spune Mark Swihart, un profesor de inginerie chimică și biologică la Universitatea din Buffalo, care nu a fost implicat în cercetare.
„Cu toate acestea, ceea ce este nou aici este mijlocul relativ simplu și inteligent de a obține rezultatul”, spune el. „După cum știu, nimeni nu și-a propus anterior utilizarea unor astfel de polimeri poroși pentru această aplicație de răcire pasivă. Noutatea lucrării constă în selectarea acestei metode foarte simple de formare a filmelor care ating efectul de răcire pasivă. "
Deoarece metoda este atât de simplă, spune Swihart, ar putea fi relativ ușor și ieftin de produs și de aplicat pe scară largă - acoperirea ar putea fi, de exemplu, fabricată pe role mari și aplicată ca tapet.
„Cred că poate avea un potențial practic important”, spune el.
Învelișul funcționează cel mai bine în climele însorite - studiul a constatat că a redus căldura cu 6 grade Celsius în deșertul Arizona. Dar, de asemenea, funcționează bine în medii mai pline de ceață și mai tropicale - a redus căldura cu 3 grade Celsius în Bangladesh. Acest lucru înseamnă că ar putea fi folosit în setări mult diferite în întreaga lume.
Acoperirea este ușor de aplicat, funcționând în esență ca o vopsea standard. Poate fi folosit pe aproape orice suprafață, de la acoperișuri la rezervoare de apă până la vehicule. Echipa a experimentat, de asemenea, realizarea acoperirii în diferite culori, în speranța de a face produsul să atragă un public mai larg. Adăugarea de culoare scade gradul de răcire, dar performanța este încă mai bună decât vopseaua comercială colorată.
„Acest lucru este important având în vedere gusturile umane”, spune Jyotirmoy Mandal, un doctorand și autor principal la studiu. „Nu toată lumea dorește un acoperiș alb pe casa lor, iar companiile de vopsea încearcă să dezvolte„ culori reci ”de zeci de ani.”
Cercetătorii se concentrează acum pe utilizarea sistemelor pe bază de apă sau alcool pentru a realiza acoperiri cu performanțe de răcire similare, ceea ce ar putea face produsul mai ecologic și mai ușor de aplicat. Ei se uită, de asemenea, la noi modalități de reciclare a polimerilor aruncați.
Echipa speră că învelișul ar putea fi utilizat în cele din urmă, de la deșerturi până la regiuni tropicale, până în locuri cu climă intermediară - în esență oriunde unde căldura este mai mult o problemă decât frigul. Poate fi utilă și într-o mare varietate de situații economice.
„În setările bogate în resurse, acoperirea poate reduce costurile de aer condiționat”, spune Yuan Yang, un profesor de știință și inginerie a materialelor care a lucrat la cercetare. „În regiunile sărace din resurse, unde răcirea electrică este inacordabilă sau indisponibilă - de exemplu în Asia de Sud rurală sau Africa - răcirea sub-ambientală poate da un relief.”
Învelișul, dacă este folosit pe suficiente clădiri simultan, ar putea ajuta și la tratarea așa-numitelor „insule de căldură urbană” - zone urbane care sunt mult mai calde decât împrejurimile lor, datorită clădirilor apropiate și a multor activități umane. Pe măsură ce lumea continuă să se urbanizeze, aceste insule de căldură sunt o problemă din ce în ce mai mare - valurile de căldură ucid un număr disproporționat de locuitori ai orașului.
„Un astfel de efort necesită totuși o colaborare largă între cercetători, urbaniști și factorii de decizie”, spune Mandal. „Sperăm că munca noastră va răspândi conștientizarea potențialului de răcire radiațională în afara cercurilor științifice.”
