¿Qué pasaría si la pintura pudiera enfriar un edificio lo suficiente como para no necesitar aire acondicionado?
Los ingenieros de la Universidad de Purdue han creado pintura blanca que puede mantener las superficies hasta 18 grados Fahrenheit más frías que su entorno ambiental, casi como lo hace un refrigerador, pero sin consumir energía.
Según los investigadores, la pintura reemplazaría la necesidad de aire acondicionado al no absorber casi nada de energía solar y alejar el calor del edificio. Sin el edificio calentándose, el aire acondicionado no tendría que funcionar.
“Es muy contrario a la intuición que una superficie a la luz solar directa sea más fría que la temperatura que informa la estación meteorológica local para esa área, pero hemos demostrado que esto es posible”, dijo Xiulin Ruan , profesor de ingeniería mecánica de Purdue.
La pintura no solo enviaría calor desde una superficie, sino también desde la Tierra al espacio profundo donde el calor viaja indefinidamente a la velocidad de la luz. De esta manera, el calor no queda atrapado dentro de la atmósfera y contribuye al calentamiento global.
“No estamos moviendo calor de la superficie a la atmósfera. Simplemente lo estamos arrojando todo al universo, que es un disipador de calor infinito ”, dijo Xiangyu Li, investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts que trabajó en este proyecto como Ph.D. estudiante en el laboratorio de Ruan.
La superficie de la Tierra realmente se enfriaría con esta tecnología si la pintura se aplicara a una variedad de superficies, incluidas carreteras, tejados y automóviles en todo el mundo, dijeron los investigadores.
En un artículo publicado el miércoles (21 de octubre) en la revista Cell Reports Physical Science , los investigadores muestran que en comparación con la pintura blanca comercial, la pintura que desarrollaron puede mantener una temperatura más baja bajo la luz solar directa y reflejar más rayos ultravioleta.
Su prueba son las imágenes de la cámara infrarroja tomadas de las dos pinturas en experimentos en la azotea.
“Una cámara infrarroja le da una lectura de temperatura como lo haría un termómetro para juzgar si alguien tiene fiebre. Estas lecturas confirmaron que nuestra pintura tiene una temperatura más baja que sus alrededores y la contraparte comercial ”, dijo Ruan.
Las “pinturas que rechazan el calor” que se encuentran actualmente en el mercado reflejan solo del 80% al 90% de la luz solar y no pueden alcanzar temperaturas por debajo de su entorno. La pintura blanca que crearon los investigadores de Purdue refleja el 95,5% de la luz solar e irradia calor infrarrojo de manera eficiente.
Desarrollar esta fórmula de pintura no fue fácil. El estudio de seis años se basa en los intentos que se remontan a la década de 1970 para desarrollar pintura de enfriamiento radiativo como una alternativa viable a los acondicionadores de aire tradicionales.
Los investigadores consideraron más de 100 combinaciones de materiales diferentes, las redujeron a 10 y probaron alrededor de 50 formulaciones diferentes para cada material. Aterrizaron en una formulación hecha de carbonato de calcio, un compuesto abundante en la tierra que se encuentra comúnmente en rocas y conchas marinas.
Este compuesto, utilizado como relleno de la pintura, permitió que la formulación se comportara esencialmente de la misma manera que la pintura blanca comercial pero con propiedades de enfriamiento muy mejoradas. Estos rellenos de carbonato de calcio casi no absorben rayos ultravioleta debido a la llamada gran «banda prohibida», como resultado de su estructura atómica. También tienen una alta concentración de partículas de diferentes tamaños, lo que permite que la pintura se disperse en un rango más amplio de longitudes de onda.
Según las estimaciones de costos de los investigadores, esta pintura sería más barata de producir que su alternativa comercial y podría ahorrar alrededor de un dólar por día que se habría gastado en aire acondicionado para una casa de un piso de aproximadamente 1,076 pies cuadrados.
“Su aire acondicionado se activa principalmente debido a que la luz solar calienta el techo y las paredes y hace que el interior de su casa se sienta más cálido. Básicamente, esta pintura crea aire acondicionado gratuito al reflejar esa luz solar y compensar las ganancias de calor del interior de su casa ”, dijo Joseph Peoples, un Ph.D. de Purdue. estudiante de ingeniería mecánica y coautor del trabajo.
Reducir el uso del aire acondicionado también significa usar menos energía producida por el carbón, lo que podría conducir a una reducción de las emisiones de dióxido de carbono, dijo Peoples. Los investigadores tienen más estudios en curso para evaluar estos beneficios.
Los investigadores están trabajando en el desarrollo de otros colores de pintura que podrían tener beneficios refrescantes. El equipo presentó una solicitud de patente internacional sobre esta formulación de pintura a través de la Oficina de Comercialización de Tecnología de la Fundación de Investigación Purdue . Para obtener más información sobre esta propiedad intelectual, comuníquese con DHR Sarma en dhrsarma@prf.org y consulte el código de seguimiento 2018-RUAN-68168-03 .
Este estudio fue apoyado por el Centro de Investigación de Tecnologías de Enfriamiento de la Universidad de Purdue y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea a través del Programa de Instrumentación de Investigación de la Universidad de Defensa (subvención nº FA9550-17-1-0368).
Acerca de la Universidad de Purdue
Purdue University es una importante institución de investigación pública que desarrolla soluciones prácticas para los desafíos más difíciles de la actualidad. Purdue, clasificada como la 5ª universidad más innovadora de los Estados Unidos por US News & World Report, ofrece investigaciones que cambian el mundo y descubrimientos fuera de este mundo.
Crédito imágenes: Universidad de Purdue
