Investigadores de la Universidad de Purdue crean una pintura ultra blanca que reduce la temperatura de los edificios
Que las fachadas pintadas de blanco repelen la luz del sol y hacen que las paredes absorban menos calor lo saben desde hace siglos en numerosos pueblos de nuestro país, especialmente en zonas del sur. Ahora, un grupo de ingenieros de la Universidad de Purdue (Estados Unidos) ha desarrollado una nueva pintura ultra blanca, la más blanca hasta el momento según ellos, que podría mantener las superficies más frescas y reducir la necesidad de aire acondicionado. Es una pintura tan extremadamente blanca que ha sido reconocida en los Récord Guinnes.
Los investigadores de Purdue, con el profesor de ingeniería mecánica Xiulin Ruan a la cabeza, han creado la pintura más blanca creada hasta el momento, una pintura que puede mantener las superficies hasta 18° F (-7°C) más frías que el entorno ambiental, casi como lo hace un refrigerador, pero sin consumir energía. Según los investigadores, la pintura reemplazará la necesidad de aire acondicionado al no absorber casi nada de energía solar, alejando el calor del edificio.
Usando equipos de lectura de temperatura de alta precisión llamados termopares, los investigadores demostraron al aire libre que la pintura puede mantener las superficies 19 grados Fahrenheit más frías que su entorno durante la noche. También puede enfriar superficies 8 grados Fahrenheit por debajo de su entorno bajo la luz solar intensa durante las horas del mediodía.
“Si usara esta pintura para cubrir un área de techo de aproximadamente 300 metros cuadrados, estimamos que podría obtener una potencia de enfriamiento de 10 kW. Eso es más potente que los acondicionadores de aire centrales que se usan en la mayoría de las casas”, afirma Xiulin Ruan.
La reflectancia solar de la pintura es tan efectiva que incluso funcionó en pleno invierno. Durante una prueba al aire libre con una temperatura ambiente de 43 grados Fahrenheit, la pintura logró bajar la temperatura de la muestra en 18 grados Fahrenheit.
Las actuales pinturas comerciales que rechazan el calor reflejan solo el 80%-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 eficientemente calor infrarrojo.
Esta pintura blanca es el resultado de seis años de investigación basada en intentos que se remontan a la década de 1970 para desarrollar pintura de enfriamiento radiativo como una alternativa factible a los aparatos de aire acondicionado tradicionales.
Xiulin Ruan, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Purdue. (Foto: Universidad de Purdue/John Underwood).
En su formulación original, dos características daban a la pintura su extrema blancura. Una es la concentración muy alta de un compuesto químico llamado sulfato de bario, que también se usa para hacer que el papel fotográfico y los cosméticos sean blancos.
La segunda característica es que las partículas de sulfato de bario tienen diferentes tamaños en la pintura. "La cantidad de luz que cada partícula dispersa depende de su tamaño, por lo que una gama más amplia de tamaños de partículas permite que la pintura tenga una mayor dispersión espectral, lo que contribuye a una mayor reflectancia”, explica Joseph Peoples, estudiante de ingeniería mecánica.
Xiulin Ruan sostiene una muestra de la pintura más blanca registrada. (Foto: Universidad de Purdue/Jared Pike).
Los investigadores demostraron en su estudio que su pintura a base de sulfato de bario puede resistir las condiciones al aire libre como cualquier otra pintura comercial. La técnica que usaron los investigadores para crear la pintura también es compatible con el proceso de fabricación de pintura comercial, pero con un menor coste. Además, al reducir la necesidad de encender el aire acondicionado, el usuario final podría ahorrar alrededor de un dólar por día en una casa con una superficie de, aproximadamente, 327 metros cuadrados.
Los investigadores van mucho más allá y afirman que esta pintura podría frenar el calentamiengo global. “Al reducir la necesidad de utilizar el aire acondicionado, se estaría usando menos energía producida por el carbón, lo que podría conducir a una reducción de las emisiones de dióxido de carbono”, explica Joseph Peoples.
Los científicos de la Universidad de Purdue han seguido investigando nuevas formulaciones hasta dar con una pintura nanoporosa que incorpora nitruro de boro hexagonal como pigmento, una sustancia utilizada principalmente en lubricantes. Esta nueva pintura alcanza casi el mismo punto de referencia de reflectancia solar (97,9 %) con una sola capa de pintura de 150 micrones.
El nitruro de boro hexagonal tiene un alto índice de refracción, lo que conduce a una fuerte dispersión de la luz solar. Las partículas de este material también tienen una morfología única, que los investigadores llaman nanoplaquetas.
El equipo realizó simulaciones por ordenador para comprender si la morfología de las nanoplaquetas ofrece algún beneficio. Los modelos mostraron que las nanoplaquetas son más efectivas para recuperar la radiación solar que las nanopartículas esféricas utilizadas en pinturas refrigerantes anteriores.
La nueva formulación también incorpora vacíos de aire, lo que la hace altamente porosa a nanoescala. Esta menor densidad, junto con la delgadez, proporciona otro gran beneficio: peso reducido. La pintura más nueva pesa un 80% menos que la pintura de sulfato de bario, pero logra una reflectancia solar casi idéntica. Este peso ligero abre las puertas a todo tipo de aplicaciones. Esta pintura tiene el potencial de enfriar los exteriores de aviones, automóviles o trenes, ahorrando grandes cantidades de energía y combustible. Incuso se podría aplicar a las naves espaciales, donde es crucial que los materiales utilizados para su fabricación garanticen en menor peso posible.
