Una nueva capa de pintura es una manera fácil de renovar el atractivo exterior de su hogar. Pero pronto también podría ayudar a mantener fresca su casa.
Investigadores de la Universidad de Purdue han desarrollado una nueva pintura ultra blanca que refleja el 98,1 por ciento de la luz solar y puede mantener las superficies hasta 7 grados Celsius más frías que su entorno ambiental. Esta nueva pintura, que puede estar disponible para su compra en el próximo año o dos, algún día podría ayudar a combatir el calentamiento global y reducir nuestra dependencia de los acondicionadores de aire.
El equipo de científicos del departamento de ingeniería mecánica de Purdue publicó recientemente los hallazgos de su investigación sobre pinturas, financiada por el centro de investigación de tecnologías de enfriamiento de la universidad y la oficina de investigación científica de la Fuerza Aérea, en la revista ACS Applied Materials & Interfaces.
“Nuestra pintura solo absorbe el 1,9 por ciento de la luz solar, mientras que la pintura comercial absorbe del 10 al 20 por ciento de la luz solar”, dice Xiulin Ruan, profesor de ingeniería mecánica de Purdue y uno de los coautores del estudio.
La pintura es una mejora notable con respecto a las pinturas que rechazan el calor actualmente en el mercado. Cuando son golpeadas por los rayos del sol, las superficies cubiertas con las pinturas blancas disponibles en la actualidad se vuelven más cálidas, no más frías. En el mejor de los casos, estas pinturas que combaten el calor pueden reflejar del 80 al 90 por ciento de la luz solar, dice Ruan.
La nueva pintura ultra blanca, que según los investigadores es la más fría registrada, refleja casi todos los rayos del sol y envía calor infrarrojo lejos de la superficie, proporcionando una potencia de enfriamiento promedio de 113 vatios por metro cuadrado. Si se pinta en el techo de una casa de 300 metros cuadrados, eso se traduce en una potencia de enfriamiento de 10 kilovatios, que es más potente que la mayoría de los aires acondicionados centrales residenciales, dice Ruan.
En pruebas realizadas durante las horas soleadas del mediodía en el techo de un edificio del campus en West Lafayette, Indiana, la pintura mantuvo las superficies exteriores 8 grados más frías que las temperaturas ambientales circundantes. Por la noche, la pintura mantuvo las superficies 19 grados más frías que su entorno.
“Nuestra pintura puede perder calor por su propia emisión, emite calor al espacio profundo”, dice Ruan. “Con tan poca absorción del sol, nuestra pintura pierde más calor del que absorbe. Esto es realmente emocionante para nosotros. Bajo el sol, se enfría por debajo de la temperatura ambiente y eso es difícil de lograr «.
Las pinturas blancas que rechazan el calor en el mercado ahora se fabrican típicamente con dióxido de titanio, que refleja ciertas longitudes de onda de la luz solar, principalmente, la luz visible y las longitudes de onda del infrarrojo cercano, pero absorbe los rayos ultravioleta del sol, lo que hace que la superficie se caliente, dice Ruan. .
“Las pinturas blancas comerciales son más frías que las otras pinturas de colores más oscuros, pero aún son más cálidas que la temperatura ambiente o circundante”, dice Ruan.
Estas pinturas existentes son mejores que nada, pero los investigadores querían experimentar con materiales que pudieran reflejar, en lugar de absorber, los rayos ultravioleta del sol. Probaron más de 100 materiales diferentes durante los últimos siete años, y finalmente redujeron su selección al sulfato de bario, un conocido compuesto que refleja los rayos UV que ya se estaba utilizando en cosméticos, papel fotográfico reflectante, pinturas al óleo, exámenes de rayos X y otras aplicaciones.
Aunque el sulfato de bario fue un buen punto de partida, los investigadores también tomaron dos pasos novedosos para mejorar la capacidad de la pintura para reflejar la luz y emitir calor: utilizaron una alta concentración de partículas de sulfato de bario (60 por ciento en comparación con el 10 por ciento típico en las pinturas actuales) e incorporaron partículas de diversos tamaños.
“Descubrimos que si pones diferentes tamaños de partículas en tu pintura, entonces cada tamaño de partícula puede dispersarse y reflejar diferentes longitudes de onda y, en conjunto, reflejan todo el espectro de longitudes de onda de la luz solar”, dice Ruan.
Los beneficios potenciales de la pintura ultra blanca son dobles. Al mantener las superficies frescas y reducir el uso de acondicionadores de aire, que generalmente funcionan con electricidad, la pintura puede ayudar a disminuir la quema de combustibles fósiles. Es más, los acondicionadores de aire normalmente funcionan eliminando el calor de los espacios interiores y empujándolo hacia el exterior, un método conocido como convección. Esta transferencia de calor, junto con otras causas, puede contribuir al efecto isla de calor urbano, un fenómeno que ocurre cuando las ciudades se calientan más que las áreas circundantes, por lo que requieren aún más aire acondicionado. La pintura ultra blanca, por otro lado, usa radiación para transferir calor, enviando tipos de ondas electromagnéticas que pueden atravesar la atmósfera y llegar al espacio profundo.
«Los acondicionadores de aire pueden enfriar su casa, pero mueven el calor del interior de la casa al exterior; el calor todavía está en la ciudad, esto enferma a la Tierra ”, dice Ruan. “Entonces, incluso si no te preocupas por las facturas de energía que pagas, de todos modos calentarás la Tierra. Nuestra pintura no usa energía pero, lo que es más importante, envía el calor al espacio. El calor no permanece en la Tierra, por lo que realmente ayuda a que la Tierra se enfríe y puede detener la tendencia al calentamiento «.
Usando modelos estadísticos, los investigadores estimaron que su pintura ultra blanca podría reducir el uso de aire acondicionado hasta en un 70 por ciento en ciudades cálidas como Reno, Nevada y Phoenix, Arizona. En un modelo bastante extremo, también encontraron que cubrir entre el 0,5 y el 1 por ciento de la superficie de la Tierra (edificios, carreteras, terrenos no utilizados, casi todo) con la pintura ultra blanca sería suficiente para detener la tendencia al calentamiento global.
“Es una gran área, pero si algún día necesitamos usar este enfoque para ayudar a revertir la tendencia del calentamiento, todavía es asequible, la pintura no es cara”, dice Ruan.
Los investigadores han solicitado una patente y están realizando pruebas adicionales para comprender la durabilidad y confiabilidad a largo plazo de la pintura en exteriores mientras trabajan para que la pintura esté disponible para los consumidores. Aún no han determinado un precio exacto para la pintura, pero Ruan dice que espera que la pintura sea similar a las que se encuentran en el mercado ahora, aproximadamente entre 30 y 40 dólares los cuatro litros
Mientras tanto, es fácil para los expertos en construcción sostenible imaginar los posibles impactos futuros de esta invención.
El U.S. Green Building Council, una organización sin fines de lucro que desarrolló el sistema de clasificación de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) para edificios sostenibles, ofrece un crédito de reducción de isla de calor para edificios que trabajen para alcanzar niveles de certificación LEED.
Una forma en que los edificios pueden obtener ese crédito es utilizar materiales o dispositivos con una reflectancia solar inicial del 33 por ciento en la instalación o del 28 por ciento durante tres años, dice Thompson. Con la reflectancia solar del 98,1 por ciento de la pintura ultra blanca, supera con creces esos requisitos.
“Este es un estadio de enfriamiento completamente diferente, lo cual es muy emocionante”, dice Thompson. “Es esperanzador. Este es el tipo de cosas que todos esperamos que los científicos e investigadores nos ayuden a descubrir, oportunidades que no sabíamos que existían sobre cómo vivir de manera más sostenible «.
