Når temperaturerne stiger over hele verden, hvordan holder vi vores hjem og andre bygninger kølige? De rigere blandt os sprænger vores klimaanlæg, som er effektiv, men kun skader miljøet yderligere takket være højere energiforbrug. De mindre heldige lider bare eller endda dør i hetebølger.
Forskere fra Columbia University har en ny løsning til afkøling af bygninger, en, som de siger, kan hjælpe med at reducere byrden ved klimaændringer. Det er en hvid maling - teknisk set en polymerbelægning - der bruger uendeligt små huller til at køle luften.
Belægningen er et eksempel på passiv radiatisk køling om dagen (PDRC), hvor en overflade køler ned ved at reflektere sollys og varme tilbage til atmosfæren. Hvide malinger, der reflekterer lys, er længe blevet brugt til PDRC. Men de indeholder normalt pigmenter, der optager lys, og de reflekterer længere solbølgelængder ufuldstændigt.
I modsætning hertil har belægningen udviklet af Columbia-teamet en skumlignende overflade fuld af nanoskalahuller. For at skabe det, tog forskerne dybest set pigmentet fra hvid maling og erstattede det med disse små huller. Dette gør den normalt transparente polymer hvid. Hullerne spreder og reflekterer alle bølgelængder af sollys, hvilket gør belægningen langt bedre ved PDRC end traditionel maling.
”[Traditionelle hvide malinger] afspejler typisk kun 85 procent af det samlede sollys, men absorberer resten og varmer op, ” siger Nanfang Yu, en professor i anvendt fysik, der arbejdede med den forskning, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Sci ence. "I modsætning hertil reflekterer belægningen, vi udviklede, 96 til 99 procent af det samlede sollys - ultraviolet, synligt og infrarødt - hvilket er bemærkelsesværdigt højt og kan forblive under omgivende temperaturer, selv når sollyset er stærkt."
Andre forskere har brugt lignende solreflekterende metoder for at opnå køling, siger Mark Swihart, professor i kemisk og biologisk teknik ved universitetet i Buffalo, som ikke var involveret i forskningen.
”Hvad der imidlertid er nyt her, er det relativt enkle og smarte middel til at opnå resultatet, ” siger han. ”Så godt jeg kan fortælle, har ingen tidligere foreslået at bruge sådanne porøse polymerer til denne passive køling. Arbejdets nyhed ligger i udvælgelsen af denne meget enkle metode til dannelse af film, der opnår den passive køleeffekt. ”
Fordi metoden er så enkel, siger Swihart, kan det være relativt let og billigt at fremstille og anvende i stor skala - belægningen kunne for eksempel fremstilles i store ruller og anvendes som tapet.
”Jeg tror, det kan have et stort praktisk potentiale, ” siger han.
Belægningen fungerer bedst i solrige klima - undersøgelsen fandt, at den reducerede varmen med 6 grader celsius i Arizona ørkenen. Men det fungerer også godt i foggier, mere tropiske miljøer - det reducerede varmen med 3 grader Celsius i Bangladesh. Dette betyder, at det kunne bruges i vidt forskellige indstillinger over hele verden.
Belægningen er let at påføre og fungerer i det væsentlige som en standardmaling. Det kan bruges på næsten enhver overflade, fra hustage til vandtanke til køretøjer. Holdet eksperimenterede også med at fremstille belægningen i forskellige farver i håb om at få produktet til at appellere til et bredere publikum. Tilføjelse af farve reducerer kølegraden, men ydelsen er stadig bedre end farvet kommerciel maling.
”Dette er vigtigt i betragtning af menneskelig smag, ” siger Jyotirmoy Mandal, en doktorand og hovedforfatter på studiet. "Ikke alle vil have et hvidt tag på deres hus, og malingsfirmaer har forsøgt at udvikle 'seje farver' i årtier."
Forskerne fokuserer nu på at bruge vand- eller alkoholbaserede systemer til at fremstille belægninger med lignende kølepræstation, hvilket kan gøre produktet mere miljøvenligt og let at anvende. De ser også på nye måder at genbruge kasserede polymerer på.
Holdet håber, at belægningen til sidst kan bruges steder fra ørkener til tropiske regioner til steder med mellemliggende klima - stort set overalt, hvor varme er mere et problem end koldt. Det kan også være nyttigt i en lang række økonomiske situationer.
"I ressourcerige omgivelser kan belægningen reducere klimaanlægsomkostninger, " siger Yuan Yang, en professor i materialevidenskab og teknik, der arbejdede med forskningen. "I ressourcefattige omgivelser, hvor elektrisk afkøling er uoverkommelig eller utilgængelig - for eksempel i landdistrikterne Sydasien eller Afrika - kan afkøling under omgivelserne give lettelse."
Belægningen, hvis den bruges på nok bygninger på en gang, kan også hjælpe med at håndtere såkaldte ”byvarmeøer” - byområder, der bliver meget varmere end deres omgivelser, takket være tætte bygninger og masser af menneskelig aktivitet. Når verden fortsætter med at urbanisere sig, er disse varmeøer et stigende problem - hedebølger dræber et uforholdsmæssigt antal byboere.
”En sådan indsats kræver imidlertid et bredt samarbejde mellem forskere, byplanlæggere og politikere, ” siger Mandal. ”Vi håber, at vores arbejde vil sprede bevidstheden om potentialet ved stråleafkøling uden for videnskabelige kredse.”
