Raffreddare una superficie al sole senza ricorrere all'energia elettrica: è il risultato al centro di una ricerca spagnola dell'Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM) del CSIC (alla lettera Consejo Superior de Investigaciones Científicas), presentata da Euronews. Il gruppo ha realizzato un nanomateriale che potrebbe contribuire a contenere il fabbisogno energetico del raffrescamento, un settore che, secondo quanto riportato dalla testata, assorbe circa il 20% dell'elettricità consumata nel mondo. È un tema che si lega alla crescita dei consumi energetici per il raffrescamento in Europa, registrati durante l'estate.

IL CALORE TROVA UNA VIA VERSO LO SPAZIO

Il lavoro, condotto dal noto gruppo Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) dell'Instituto de Micro y Nanotecnología e pubblicato lo scorso giugno sulla rivista Nanophotonics con il titolo Template-Assisted 3D-PVDF Nanonetworks for Passive Daytime Radiative Cooling, utilizza il raffreddamento radiativo passivo diurno. Il principio sfrutta una "finestra" dell'atmosfera: nell'intervallo infrarosso compreso tra 8 e 13 micrometri, la radiazione termica può raggiungere lo spazio. Combinando un'elevata emissione in questa banda con la capacità di riflettere la luce solare, un materiale può scendere sotto la temperatura dell'aria circostante, senza alimentazione elettrica o compressori.

LA SCELTA DEL POLIMERO PVDF

I ricercatori hanno scelto il fluoruro di polivinilidene (PVDF), un polimero capace di emettere radiazione infrarossa. Secondo Cristina Vicente Manzano, ricercatrice senior dell'IMN-CNM e responsabile del progetto COOLed (Cooling for Electricity Production: Battery-free), il materiale presenta anche altre caratteristiche utili: tollera i raggi ultravioletti e gli agenti atmosferici e respinge l'acqua, favorendo l'autopulizia della superficie.

UNA STRUTTURA PROGETTATA SU SCALA NANOMETRICA

L'innovazione riguarda soprattutto la forma data al PVDF. Facendolo penetrare in matrici nanoporose di ossido di alluminio anodizzato, il gruppo ha ottenuto architetture tridimensionali con una geometria interna regolabile con precisione. È un passaggio decisivo: la conformazione su scala nanometrica influenza, infatti, il comportamento ottico del materiale e, di conseguenza, la sua capacità di raffreddamento.

I VALORI MISURATI NELLA RICERCA DELL'IMN-CNM

Nella configurazione ottimizzata, ottenuta raffreddando molto rapidamente il polimero dopo l'infiltrazione, la riflettanza solare media raggiunge l'82,4%. L'emissività nella banda infrarossa tra 8 e 13 micrometri arriva invece al 96,7%: due proprietà che concorrono a limitare il riscaldamento e a favorire la dispersione del calore. Secondo la ricerca, la capacità teorica di raffreddamento è di 182,3 watt per metro quadrato con un'irradianza solare di 1.000 W/m². Le prove sulla terrazza del centro di Tres Cantos, dove l'irradianza massima ha toccato 962 W/m², hanno confermato sul campo il valore indicato.

FINO A 12,9 °C IN MENO NEI TEST

La sperimentazione all'aperto si è svolta durante l'estate sulla terrazza del centro di Tres Cantos, città della comunità autonoma di Madrid. Prima delle misurazioni, il materiale è stato esposto a luce ultravioletta per sbiancarlo e aumentarne la capacità di riflettere il sole. Nelle giornate più calde, asciutte e soleggiate, la superficie rivestita ha registrato una temperatura fino a 12,9 °C inferiore a quella di un campione privo del trattamento.

LE POSSIBILI APPLICAZIONI DEL PVDF, DAGLI EDIFICI ALL'ELETTRONICA

La tecnologia resta in fase di sviluppo, precisano i ricercatori. Il processo produttivo, tuttavia, viene descritto come relativamente economico e compatibile con lavorazioni industriali già disponibili. Le prospettive comprendono rivestimenti per tetti e facciate, dispositivi elettronici, veicoli e sistemi di raffreddamento personale. L'obiettivo è diminuire il ricorso all'aria condizionata e le emissioni associate al suo utilizzo.