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 pa�s, 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 m�s blanca hasta el momento seg�n ellos, que podr�a mantener las superficies m�s frescas y reducir la necesidad de aire acondicionado. Es una pintura tan extremadamente blanca que ha sido reconocida en los R�cord Guinnes.
Los investigadores de Purdue, con el profesor de ingenier�a mec�nica Xiulin Ruan a la cabeza, han creado la pintura m�s blanca creada hasta el momento, una pintura que puede mantener las superficies hasta 18��F (-7�C) m�s fr�as que el entorno ambiental, casi como lo hace un refrigerador, pero sin consumir energ�a. Seg�n los investigadores, la pintura reemplazar� la necesidad de aire acondicionado al no absorber casi nada de energ�a solar, alejando el calor del edificio.
Usando equipos de lectura de temperatura de alta precisi�n llamados termopares, los investigadores demostraron al aire libre que la pintura puede mantener las superficies 19 grados Fahrenheit m�s fr�as que su entorno durante la noche. Tambi�n puede enfriar superficies 8 grados Fahrenheit por debajo de su entorno bajo la luz solar intensa durante las horas del mediod�a.
�Si usara esta pintura para cubrir un �rea de techo de aproximadamente 300 metros cuadrados, estimamos que podr�a obtener una potencia de enfriamiento de 10 kW. Eso es m�s potente que los acondicionadores de aire centrales que se usan en la mayor�a de las casas�, afirma Xiulin Ruan.
La reflectancia solar de la pintura es tan efectiva que incluso funcion� en pleno invierno. Durante una prueba al aire libre con una temperatura ambiente de 43 grados Fahrenheit, la pintura logr� 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 a�os de investigaci�n basada en intentos que se remontan a la d�cada de 1970 para desarrollar pintura de enfriamiento radiativo como una alternativa factible a los aparatos de aire acondicionado tradicionales.
Xiulin Ruan, profesor de ingenier�a mec�nica de la Universidad de Purdue. (Foto: Universidad de Purdue/John Underwood).
En su formulaci�n original, dos caracter�sticas daban a la pintura su extrema blancura. Una es la concentraci�n muy alta de un compuesto qu�mico llamado sulfato de bario, que tambi�n se usa para hacer que el papel fotogr�fico y los cosm�ticos sean blancos.
La segunda caracter�stica es que las part�culas de sulfato de bario tienen diferentes tama�os en la pintura. "La cantidad de luz que cada part�cula dispersa depende de su tama�o, por lo que una gama m�s amplia de tama�os de part�culas permite que la pintura tenga una mayor dispersi�n espectral, lo que contribuye a una mayor reflectancia�, explica Joseph Peoples, estudiante de ingenier�a mec�nica.
Xiulin Ruan sostiene una muestra� de la pintura m�s 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 t�cnica que usaron los investigadores para crear la pintura tambi�n es compatible con el proceso de fabricaci�n de pintura comercial, pero con un menor coste. Adem�s, al reducir la necesidad de encender el aire acondicionado, el usuario final podr�a ahorrar alrededor de un d�lar por d�a en una casa con una superficie de, aproximadamente, 327 metros cuadrados.
Los investigadores van mucho m�s all� y afirman que esta pintura podr�a frenar el calentamiengo global. �Al reducir la necesidad de utilizar el aire acondicionado, se estar�a usando menos energ�a producida por el carb�n, lo que podr�a conducir a una reducci�n de las emisiones de di�xido de carbono�, explica Joseph Peoples.
Los cient�ficos 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 �ndice de refracci�n, lo que conduce a una fuerte dispersi�n de la luz solar. Las part�culas de este material tambi�n tienen una morfolog�a �nica, que los investigadores llaman nanoplaquetas.
El equipo realiz� simulaciones por ordenador para comprender si la morfolog�a de las nanoplaquetas ofrece alg�n beneficio. Los modelos mostraron que las nanoplaquetas son m�s efectivas para recuperar la radiaci�n solar que las nanopart�culas esf�ricas utilizadas en pinturas refrigerantes anteriores.
La nueva formulaci�n tambi�n incorpora vac�os 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 m�s nueva pesa un 80% menos que la pintura de sulfato de bario, pero logra una reflectancia solar casi id�ntica. Este peso ligero abre las puertas a todo tipo de aplicaciones. Esta pintura tiene el potencial de enfriar los exteriores de aviones, autom�viles o trenes, ahorrando grandes cantidades de energ�a y combustible. Incuso se podr�a aplicar a las naves espaciales, donde es crucial que los materiales utilizados para su fabricaci�n garanticen en menor peso posible.
