Il bianco più bianco che c’è. Per salvare il pianeta

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Il bianco più bianco che c’è. Per salvare il pianeta

Come combattere il riscaldamento globale e le sue conseguenze? Da oggi abbiamo un’arma in più: una vernice bianca, la più bianca che c’è. Parola di Xiulin Ruan, il docente di ingegneria meccanica alla Purdue University (Usa) che l’ha sviluppata.

Nero più nero

Negli anni passati, molti sforzi sono stati dedicati alla ricerca di materiali capaci di assorbire la luce in modo estremo, per realizzare il nero più nero che si possa immaginare. E sono stati creati materiali a base di nanotubi di carbonio come il Vantablack, capace di assorbire il 99,96% della luce visibile, che più recentemente è stato superato da un altro materiale simile ma 10 volte più nero (assorbe il 99,995% della luce), sviluppato al Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston.

yellow_and_black_redemption
Un diamante prima e dopo la copertura di uno strato del materiale più nero esistente. È un’opera – The Redemption of Vanity – dell’artista tedesca Diemut Strebe (D. Strebe).

Bianco più bianco

Il bianco ha la proprietà opposta del nero: invece di assorbire la luce, la riflette in tutte le direzioni (a differenza di uno specchio, che riflette in una sola direzione). Ora Xiulin Ruan ha sviluppato la vernice più bianca mai vista, in grado di riflettere il 98,1% della luce solare, contro l’80-90% al massimo delle vernici più bianche che si trovano normalmente in commercio.

Coleottero nanotech

Un bianco così estremo è superiore a qualsiasi bianco che si trovi in natura, compreso il notevole scarabeo asiatico del genere Cyphochilus studiato dal fisico Pete Vukusic dell’Università di Exeter, in Gran Bretagna, che deve il suo candore – superiore a quello del latte o dei denti – alla struttura microscopica delle sue scaglie, formate da minuscoli filamenti di chitina distribuiti casualmente, e che resta una fonte di ispirazione per gli scienziati.

 

Cyphochilus
Scarabeo del genere Cyphochilus a confronto di un nuovo materiale ultra bianco a base di polistirene nanostrutturato, sviluppato da centri di ricerca italiani e cinesi nel 2019.

Chimica e struttura

Il segreto del candore record scoperto da Xiulin Ruan è il solfato di bario, un composto usato anche per rendere bianca la carta fotografica e i cosmetici. Le particelle di solfato di bario riflettono colori diversi a seconda delle loro dimensioni; per questo i ricercatori hanno creato particelle con un’ampia gamma di dimensioni diverse, in modo da disperdere lo spettro luminoso nel modo più ampio possibile, senza privilegiare un colore rispetto a un altro. Così facendo, aumenta un parametro chiamato riflettanza: «Ogni 1% di riflettanza guadagnata si trasforma in 10 watt per metro quadrato di calore in meno assorbito dal sole», commenta Ruan.

Bariumsulfat
Polveri di solfato di bario (Wikipedia).

Meglio dell’aria condizionata

Infatti la nuova vernice non è solo ultra bianca, riflette anche i raggi infrarossi. Dunque il calore. Ed è qui che arrivano le applicazioni più interessanti. Rivestendo una superficie di test con la vernice, i ricercatori sono riusciti ad abbassarne la temperatura – sia di giorno sia di notte – anche di 10 °C rispetto all’ambiente circostante, cosa che le vernici bianche tradizionali non riescono a fare. «Usando questa vernice per coprire un tetto con una superficie di circa 92 metri quadrati, stimiamo che si potrebbe ottenere una potenza di raffreddamento di 10 kilowatt. Meglio degli impianti di aria condizionata utilizzati dalla maggior parte delle case», ha affermato Ruan.

Da Ostuni a New York

D’altra parte, si sa, il bianco è un colore molto usato nei Paesi più caldi, dalla Puglia (si pensi a Ostuni) alla Grecia. Recentemente, nella modernissima New York, per ottenere lo stesso risultato sono stati rivestiti di bianco circa 1 milione di metri quadrati di tetti nell’ambito dell’iniziativa CoolRoofs. Per certi aspetti, si possono vedere queste iniziative anche come attività utili a compensare la diminuzione di un fenomeno naturale che è l’albedo, cioè la riflessione di energia solare da parte della superficie terrestre nel suo complesso. Poiché la superficie dei ghiacciai è andata diminuendo nel corso degli ultimi decenni, è diminuito anche l’albedo, accelerando il fenomeno del riscaldamento globale.

 

Mykonos
Strada di Mykonos (A. Parlangeli).

Per tentativi

La ricerca guidata da Ruan, pubblicata sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces, è il risultato di sei anni di studio su oltre 100 materiali diversi. Su 10 di questi sono state testate circa 50 formulazioni diverse per ciascun materiale. Una vernice bianca che in precedenza aveva superato un primo record era a base di carbonato di calcio, un composto che si trova comunemente nelle rocce e nelle conchiglie.

I ricercatori Xiulin Ruan (a sinistra) e Joseph Peoples confrontano le performance di campioni di bianco su una terrazza (Foto Purdue University/Jared Pike).

Davvero bianco

«Abbiamo esaminato vari prodotti commerciali, praticamente tutto ciò che è bianco», ha detto Xiangyu Li, un altro ricercatore, ora al MIT, che ha lavorato al progetto. «Abbiamo scoperto che usando il solfato di bario, puoi teoricamente rendere le cose davvero, davvero riflettenti, il che significa che sono davvero, davvero bianche».

 

Link e approfondimenti

• Il comunicato stampa della scoperta di Xiulin Ruan.
• Un articolo del New York Times sui tetti dipinti di bianco.
• L’iniziativa CoolRoofs a New York.
• Gli studi di Pete Vukusic all’Università di Exeter.
• Uno studio più recente sulle proprietà fisiche dello scarafaggio bianco dell’Istituto nazionale di ottica del Cnr (Ino-Cnr), del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens) dell’Università di Firenze e dell’Università di Cambridge (pubblicato su Science Reports).
• Un nuovo materiale ultra bianco a base di polistirene nanostrutturato, sviluppato da centri di ricerca italiani e cinesi.
• Un’altra vernice bianca, biocompatibile, ispirato allo scarabeo e sviluppato di recente all’Università di Cambridge e all’Università Aalto in Finalndia.
• Un confronto video tra bianco e nero estremi.

Il video

Le vibrazioni di una ragnatela trasformate in suoni, progetto di sonificazione realizzato al MIT di Cambridge, Usa (Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn, Tomás Saraceno e Markus Buehler).

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