Καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται παγκοσμίως, πώς διατηρούμε τα σπίτια μας και άλλα κτίρια δροσερά; Οι πιο πλούσιοι μεταξύ μας εκρήγνουν τον κλιματισμό μας, ο οποίος είναι αποτελεσματικός, αλλά βλάπτει μόνο το περιβάλλον, χάρη στην υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Οι λιγότερο τυχεροί απλά υποφέρουν, ή ακόμα και πεθαίνουν σε κύματα καύσωνα.
Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Κολούμπια έχουν μια νέα λύση για την ψύξη των κτιρίων, μία που λένε ότι θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μείωση του βάρους της αλλαγής του κλίματος. Είναι ένα λευκό χρώμα - τεχνικά ένα πολυμερές επίστρωμα - που χρησιμοποιεί απείρως μικροσκοπικές τρύπες για να ψύξει τον αέρα.
Η επικάλυψη είναι ένα παράδειγμα παθητικής ψύξης κατά τη διάρκεια της ημέρας (PDRC), όπου μια επιφάνεια κρυώνει, αντανακλώντας το ηλιακό φως και θερμαίνεται πίσω στην ατμόσφαιρα. Τα λευκά χρώματα, που αντανακλούν το φως, έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό για το PDRC. Αλλά περιέχουν συνήθως χρωστικές ουσίες που απορροφούν το φως και αντανακλούν τα ηλιακά μήκη κύματος μεγαλύτερα.
Αντίθετα, η επίστρωση που αναπτύχθηκε από την ομάδα της Columbia έχει μια αφρώδη επιφάνεια γεμάτη από τρύπες σε νανοκλίμακα. Για να το δημιουργήσουν, οι ερευνητές πήραν βασικά το χρωστικό από λευκό χρώμα και το αντικατέστησαν με αυτές τις μικροσκοπικές τρύπες. Αυτό μετατρέπει το κανονικά διαφανές λευκό πολυμερές. Οι οπές διασκορπίζονται και αντανακλούν όλα τα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός, καθιστώντας την επικάλυψη πολύ καλύτερη στο PDRC από την παραδοσιακή βαφή.
"Τα παραδοσιακά λευκά χρώματα αντιπροσωπεύουν συνήθως μόνο το 85 τοις εκατό του συνολικού ηλιακού φωτός, αλλά απορροφούν τα υπόλοιπα και θερμαίνουν", λέει ο Nanfang Yu, καθηγητής εφαρμοσμένης φυσικής που εργάστηκε στην έρευνα που δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικό Science . "Αντίθετα, η επίστρωση που αναπτύξαμε αντανακλά το 96 με 99 τοις εκατό του συνολικού ηλιακού φωτός - υπεριώδες, ορατό και υπέρυθρο - το οποίο είναι αξιοσημείωτα υψηλό και μπορεί να παραμείνει κάτω από τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος ακόμα και όταν το ηλιακό φως είναι δυνατό".
Άλλοι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει παρόμοιες μεθόδους αντανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας για την επίτευξη ψύξης, λέει ο Mark Swihart, καθηγητής χημικής και βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.
"Ωστόσο, αυτό που είναι νέο εδώ είναι το σχετικά απλό και έξυπνο μέσο για την επίτευξη του αποτελέσματος", λέει. "Όπως μπορώ να πω, κανείς δεν έχει προτείνει στο παρελθόν τη χρήση τέτοιων πορωδών πολυμερών για αυτή την παθητική εφαρμογή ψύξης. Η καινοτομία του έργου έγκειται στην επιλογή αυτής της πολύ απλής μεθόδου για τη διαμόρφωση ταινιών που επιτυγχάνουν την παθητική ψύξη ».
Επειδή η μέθοδος είναι τόσο απλή, λέει ο Swihart, θα μπορούσε να είναι σχετικά εύκολο και φθηνό να παράγεται και να εφαρμόζεται σε μεγάλη κλίμακα - η επίστρωση θα μπορούσε, για παράδειγμα, να κατασκευαστεί σε μεγάλους ρόλους και να εφαρμοστεί σαν ταπετσαρία.
"Νομίζω ότι μπορεί να έχει σημαντικές πρακτικές δυνατότητες", λέει.
Η επίστρωση λειτουργεί καλύτερα σε ηλιόλουστα κλίματα - η μελέτη το βρήκε ότι μειώνει τη θερμότητα κατά 6 βαθμούς Κελσίου στην έρημο της Αριζόνα. Αλλά λειτουργεί επίσης καλά σε πιο αθόρυβα, πιο τροπικά περιβάλλοντα - μειώνει τη θερμότητα κατά 3 βαθμούς Κελσίου στο Μπαγκλαντές. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πολύ διαφορετικές ρυθμίσεις σε όλο τον κόσμο.
Η επικάλυψη είναι εύκολη στην εφαρμογή, ουσιαστικά λειτουργεί σαν ένα τυποποιημένο χρώμα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σχεδόν σε οποιαδήποτε επιφάνεια, από στέγες μέχρι δεξαμενές νερού μέχρι οχήματα. Η ομάδα πειραματίστηκε επίσης με την κατασκευή της επίστρωσης σε διαφορετικά χρώματα, με την ελπίδα να κάνει το προϊόν έκκληση σε ένα ευρύτερο κοινό. Η προσθήκη χρώματος μειώνει τον βαθμό ψύξης, αλλά η απόδοση είναι ακόμα καλύτερη από την έγχρωμη εμπορική βαφή.
"Αυτό είναι σημαντικό από την άποψη των ανθρώπινων προτιμήσεων", λέει ο Jyotirmoy Mandal, διδακτορικός φοιτητής και κύριος συγγραφέας στη μελέτη. "Δεν θέλουν όλοι μια λευκή οροφή στο σπίτι τους, και οι εταιρείες ζωγραφικής προσπαθούν να αναπτύξουν" δροσερά χρώματα "για δεκαετίες."
Οι ερευνητές επικεντρώνονται τώρα στη χρήση συστημάτων με βάση το νερό ή το αλκοόλ για την παραγωγή επικαλύψεων με παρόμοιες ψυκτικές επιδόσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να κάνουν το προϊόν πιο φιλικό προς το περιβάλλον και να εφαρμοστεί εύκολα. Επίσης, εξετάζουν νέους τρόπους ανακύκλωσης των απορριφθέντων πολυμερών.
Η ομάδα ελπίζει ότι η επίστρωση θα μπορούσε τελικά να χρησιμοποιηθεί σε μέρη από ερήμους έως τροπικές περιοχές σε μέρη με ενδιάμεσα κλίματα - ουσιαστικά οπουδήποτε η θερμότητα είναι περισσότερο πρόβλημα από το κρύο. Θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμη σε μια ευρεία ποικιλία οικονομικών καταστάσεων.
"Σε πλούσιες σε πόρους ρυθμίσεις, η επίστρωση μπορεί να μειώσει το κόστος κλιματισμού", λέει ο Yuan Yang, καθηγητής επιστήμης και μηχανικής υλικών που εργάστηκε στην έρευνα. "Σε περιπτώσεις όπου η ηλεκτρική ψύξη δεν είναι προσβάσιμη ή δεν είναι διαθέσιμη - για παράδειγμα στην ύπαιθρο της Νότιας Ασίας ή στην Αφρική - σε χαμηλές πόρους, η ψύξη κάτω από το περιβάλλον μπορεί να προσφέρει ανακούφιση".
Η επίστρωση, αν χρησιμοποιηθεί σε αρκετά κτίρια ταυτόχρονα, θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην αντιμετώπιση των επονομαζόμενων "αστικών θερινών νησιών" - αστικών περιοχών που έχουν πολύ θερμότερο από το περιβάλλον τους, χάρη στα κτίρια που στεγάζονται κοντά και στην ανθρώπινη δραστηριότητα. Καθώς ο κόσμος συνεχίζει να αστικοποιεί, αυτά τα θερμικά νησιά είναι ένα αυξανόμενο πρόβλημα - τα κύματα καύσωνα σκοτώνουν έναν δυσανάλογο αριθμό κατοίκων της πόλης.
"Μια τέτοια προσπάθεια, ωστόσο, απαιτεί μια ευρεία συνεργασία μεταξύ ερευνητών, πολεοδόμων και πολιτικών ιθυνόντων", λέει ο Mandal. "Ελπίζουμε ότι η δουλειά μας θα διευρύνει την ευαισθητοποίηση σχετικά με τις δυνατότητες της ψύξης με ακτινοβολία εκτός επιστημονικών κύκλων".
