Η «πιο λευκή μπογιά στον κόσμο» αντανακλά το 98,1% του ηλιακού φωτός και δροσίζει τα κτίρια

Μια λευκή μπογιά που δεν περιορίζεται στο να αντανακλά το ηλιακό φως, αλλά μπορεί να συμβάλλει ενεργά στην ψύξη μιας επιφάνειας, ανέπτυξαν ερευνητές του Purdue University στις ΗΠΑ.

Η ειδική σύνθεση, που βασίζεται σε υψηλή συγκέντρωση θειικού βαρίου (BaSO₄), έχει μετρηθεί να αντανακλά έως και 98,1% της ηλιακής ακτινοβολίας. Παράλληλα, εκπέμπει θερμική ακτινοβολία στην περιοχή του υπέρυθρου, επιτρέποντας στη θερμότητα να διαφεύγει προς τον ουρανό.

Το αποτέλεσμα είναι ένα υλικό που μπορεί να ψύχει παθητικά μια επιφάνεια, χωρίς να χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια για να λειτουργήσει.

Γιατί η συγκεκριμένη μπογιά είναι διαφορετική;

Οι περισσότερες λευκές μπογιές αντανακλούν σημαντικό μέρος του ηλιακού φωτός, αλλά ταυτόχρονα απορροφούν ένα ποσοστό της ηλιακής ενέργειας και τελικά θερμαίνονται.

Η ομάδα του Purdue ακολούθησε διαφορετική προσέγγιση. Μετά την εξέταση περισσότερων από 100 διαφορετικών υλικών, οι ερευνητές κατέληξαν στο θειικό βάριο, μια χημική ένωση που χρησιμοποιείται ήδη, μεταξύ άλλων, σε προϊόντα όπως το φωτογραφικό χαρτί και καλλυντικά, λόγω της φωτεινότητας που προσφέρει.

Το κρίσιμο στοιχείο δεν είναι μόνο το υλικό, αλλά και ο τρόπος με τον οποίο αξιοποιήθηκαν τα σωματίδιά του.

Η βαφή περιέχει σωματίδια θειικού βαρίου διαφορετικών μεγεθών, τα οποία αλληλεπιδρούν με διαφορετικά μήκη κύματος του ηλιακού φωτός. Η συγκεκριμένη κατανομή επιτρέπει στη βαφή να αντανακλά αποτελεσματικά ένα πολύ μεγάλο εύρος της ηλιακής ακτινοβολίας.

Πόσο μπορεί πραγματικά να πέσει η θερμοκρασία;

Στις δοκιμές πεδίου, το υλικό κατάφερε να διατηρήσει τη βαμμένη επιφάνεια περίπου 4,5°C κάτω από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της ημέρας. Επιπλέον, οι ερευνητές εκτιμούν ότι σε επιφάνεια περίπου 93 τ.μ. θα μπορούσε, υπό ευνοϊκές συνθήκες, να προσφέρει ψυκτικό αποτέλεσμα που ισοδυναμεί με περίπου 10 kW.

Οι αριθμοί αυτοί είναι ιδιαίτερα σημαντικοί επειδή αφορούν ψύξη χωρίς κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από το ίδιο το υλικό.

Σε μια μεγαλύτερη επιφάνεια, όπως μια στέγη, το φαινόμενο θα μπορούσε θεωρητικά να μεταφραστεί σε σημαντική μείωση του θερμικού φορτίου που πρέπει να αντιμετωπίσει ένα κτίριο.

Θα μπορούσε να αντικαταστήσει το κλιματιστικό;

Εδώ χρειάζεται προσοχή: Ο χαρακτηρισμός «μπογιά που καταργεί το κλιματιστικό» είναι εντυπωσιακός, αλλά δεν σημαίνει ότι ένα σπίτι μπορεί απλώς να βαφτεί με το συγκεκριμένο υλικό και να λειτουργεί χωρίς κλιματισμό σε οποιεσδήποτε συνθήκες.

Η πραγματική απόδοση επηρεάζεται από παράγοντες όπως η υγρασία, η νεφοκάλυψη, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, η γεωμετρία της επιφάνειας και το πόσο καλά είναι μονωμένο το κτίριο. Επιπλέον, η ψύξη της εξωτερικής επιφάνειας μιας στέγης δεν ισοδυναμεί αυτόματα με αντίστοιχη μείωση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό ενός σπιτιού.

Γιατί έχει σημασία σε μια εποχή ακραίας ζέστης

Η ανάγκη για αποτελεσματικότερη ψύξη των κτιρίων γίνεται ολοένα μεγαλύτερη καθώς οι υψηλές θερμοκρασίες αυξάνουν τη χρήση κλιματιστικών και, κατ' επέκταση, τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας.

Μια τεχνολογία που λειτουργεί παθητικά έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα: μπορεί να προσφέρει ψύξη χωρίς να προσθέτει επιπλέον κατανάλωση στο ηλεκτρικό δίκτυο.

Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε χώρες με έντονη ηλιοφάνεια και υψηλές θερινές θερμοκρασίες, όπου οι στέγες και οι εξωτερικές επιφάνειες των κτιρίων δέχονται μεγάλες ποσότητες ηλιακής ακτινοβολίας.

Παράλληλα, η ευρύτερη χρήση ανακλαστικών και ακτινοβολούμενων επιφανειών θα μπορούσε να συμβάλει στη μείωση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας, καθώς περισσότερη ηλιακή ενέργεια θα επιστρέφει προς το περιβάλλον αντί να αποθηκεύεται στα κτίρια και στους δρόμους.

Από το εργαστήριο στην καθημερινότητα

Το ενδιαφέρον στοιχείο της συγκεκριμένης έρευνας είναι ότι δεν αφορά μια περίπλοκη συσκευή ή ένα εξειδικευμένο σύστημα ψύξης. Πρόκειται για μια βαφή, δηλαδή ένα υλικό που θεωρητικά μπορεί να εφαρμοστεί σε επιφάνειες όπως μια συμβατική επίστρωση.

Οι ίδιοι οι ερευνητές τόνισαν ότι η σύνθεση σχεδιάστηκε ώστε να προσφέρει πρακτικότητα και συμβατότητα με διαδικασίες παραγωγής εμπορικών χρωμάτων.

Αυτό, ωστόσο, δεν σημαίνει ότι κάθε λευκή βαφή του εμπορίου προσφέρει αντίστοιχη απόδοση. Το 98,1% αφορά τη συγκεκριμένη ερευνητική σύνθεση και τις συνθήκες υπό τις οποίες μετρήθηκε.

Το «λευκό» ως τεχνολογία ψύξης

Η ιδέα πίσω από τη συγκεκριμένη έρευνα είναι τελικά απλή αλλά ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα: αντί να προσπαθούμε να ψύξουμε ένα κτίριο αφού έχει ήδη ζεσταθεί, μπορούμε να περιορίσουμε εξαρχής την ποσότητα θερμότητας που απορροφά.

Η υπερ-λευκή βαφή του Purdue αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της προσέγγισης. Με ανακλαστικότητα 98,1% και υψηλή εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας, συνδυάζει δύο μηχανισμούς παθητικής ψύξης σε ένα υλικό.

Η τεχνολογία δεν αποτελεί, από μόνη της, «μαγική λύση» για την υπερθέρμανση των κτιρίων. Σε συνδυασμό όμως με καλή μόνωση, σωστό σχεδιασμό, σκίαση και αποδοτικά συστήματα κλιματισμού, τέτοιες επιφάνειες θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα ακόμη εργαλείο για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.