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Jun 20, 2023

La vernice mantiene il calore all'interno in inverno, all'esterno in estate

I ricercatori dimostrano che le vernici di nuova invenzione, prodotte in un’ampia gamma di colori, possono ridurre la necessità sia di riscaldamento che di aria condizionata negli edifici e in altri spazi, come i treni

I ricercatori dimostrano che le vernici di nuova invenzione, prodotte in un’ampia gamma di colori, possono ridurre la necessità sia di riscaldamento che di aria condizionata negli edifici e in altri spazi, come treni e camion per merci refrigerate.

Oggetti di materiali diversi in varie forme, rivestiti con le nuove vernici. (Credito immagine: Yucan Peng)

Gli scienziati dell’Università di Stanford hanno inventato un nuovo tipo di vernice in grado di mantenere le case e gli altri edifici più freschi d’estate e più caldi d’inverno, riducendo significativamente il consumo di energia, i costi e le emissioni di gas serra.

Il riscaldamento e il raffreddamento degli ambienti rappresentano circa il 13% del consumo energetico globale e circa l’11% delle emissioni di gas serra. Secondo uno studio pubblicato oggi negli Atti della National Academy of Sciences, le nuove vernici hanno ridotto l’energia utilizzata per il riscaldamento di circa il 36% negli esperimenti che utilizzano ambienti freddi e artificiali. Hanno ridotto l’energia necessaria per il raffreddamento di quasi il 21% in condizioni di caldo artificiale. Nelle simulazioni di un tipico condominio di media altezza in diverse zone climatiche degli Stati Uniti con la nuova vernice sulle pareti esterne e sui tetti, il consumo totale di energia per riscaldamento, ventilazione e aria condizionata è diminuito del 7,4% nel corso di un anno.

“Si prevede che l’energia e le emissioni derivanti dal riscaldamento continueranno a diminuire grazie ai miglioramenti in termini di efficienza energetica, ma l’uso dell’aria condizionata è in aumento, soprattutto nelle economie in via di sviluppo in un mondo che si riscalda”, ha affermato l’autore senior dello studio, Yi Cui, professore di scienza e ingegneria dei materiali. , di scienza e ingegneria energetica e di scienza dei fotoni presso lo SLAC National Accelerator Laboratory.

“Sia per il riscaldamento che per l’aria condizionata dobbiamo ridurre l’energia e le emissioni a livello globale per raggiungere i nostri obiettivi di emissioni zero”, ha affermato Cui, che dirige il Precourt Institute for Energy e il Sustainability Accelerator, entrambi all’interno della Stanford Doerr School of Sustainability. “Come ridurre lo scambio di calore tra gli spazi abitativi e lavorativi e l’ambiente circostante sta ricevendo sempre più attenzione, e sono richiesti nuovi materiali per un migliore isolamento, come le pellicole a bassa emissività per finestre”.

Yucan Peng (Credito immagine: cortesia Yucan Peng)

Le attuali vernici basso emissive hanno solitamente un colore argento metallizzato o grigio, la cui estetica ne limita l'utilizzo. Le vernici di nuova invenzione hanno due strati applicati separatamente: uno strato inferiore riflettente gli infrarossi che utilizza scaglie di alluminio e uno strato superiore ultrasottile trasparente agli infrarossi che utilizza nanoparticelle inorganiche disponibili in un'ampia gamma di colori. Lo spettro infrarosso della luce solare provoca il 49% del riscaldamento naturale del pianeta quando viene assorbito dalle superfici.

Per tenere fuori il calore, la vernice può essere applicata su pareti esterne e tetti. La maggior parte di questa luce infrarossa passa attraverso lo strato colorato delle nuove vernici, si riflette sullo strato inferiore e ritorna indietro come luce, senza essere assorbita dai materiali da costruzione sotto forma di calore. Per mantenere il calore all’interno, le vernici vengono applicate sulle pareti interne dove, ancora una volta, lo strato inferiore riflette le onde infrarosse che trasferiscono energia attraverso lo spazio e sono invisibili all’occhio umano.

Nello specifico, fino all’80% circa della luce a infrarossi medi viene riflessa dalle vernici, svolgendo la maggior parte del lavoro di mantenimento del calore all’interno durante la stagione fredda e all’esterno durante la stagione calda. Lo strato colorato riflette anche parte della luce del vicino infrarosso, migliorando la riduzione dell'aria condizionata. Il gruppo di ricerca ha testato le vernici in bianco, blu, rosso, giallo, verde, arancione, viola e grigio scuro. I ricercatori hanno scoperto che erano 10 volte migliori delle vernici convenzionali degli stessi colori nel riflettere la luce nel medio infrarosso.

Le vernici possono essere applicate oltre gli edifici per migliorare l’efficienza energetica altrove. Ad esempio, potrebbero coprire camion e vagoni ferroviari utilizzati per il trasporto refrigerato, in cui i costi di raffreddamento possono assorbire fino alla metà del budget di trasporto.

Jian-Cheng Lai (Credito immagine: per gentile concessione di Jian-Cheng Lai)