Képzeljünk el egy világot, ahol nincs szükség különböző csúcstechnológiás berendezésekre, fényvisszaverő panelekre ahhoz, hogy megállítsuk a globális felmelegedést. Nem kellene csillagászati összegű beruházásokra költeni, amik rengeteg időt és teret vesznek igénybe, ezzel tovább szűkítve a jelenleg is egyre csökkenő természetes területeket. Szerencsére a Purdue Egyetem kutatócsapatának hála, ez nem egy elérhetetlen álom. Kifejlesztettek egy meglepően egyszerűnek tűnő megoldást: a legfehérebb festéket.
A legfeketébb fekete, a legfehérebb fehér, majd még egy annál is világosabb árnyalat
2014-ben bemutatásra került a Surrey NanoSystems nevű cég által a világ legfeketébb színe, ami a fény 99,96%-át volt képes elnyelni, aztán két évre rá előálltak egy újítással, ami olyan jól sikerült, hogy nem mérhető a felületéről visszaverődő fény. Ebből kiindulva okkal merülhet fel a gondolat bennünk, hogy ha létezik a mesterségesen előállított legsötétebb szín, akkor létezhet a legvilágosabb is. A Purdue Egyetem kutatócsapatának nem ez volt a legfőbb célja, hanem a globális felmelegedés problémáját megoldani. 2020 októberében azonban bemutatták az addigi legfehérebb festéket, ami a fény 95,5%-át volt képes visszaverni (a korábbi fehér festékek nagyjából 80% és 90% közötti fényvisszaverő képességgel bírtak). Ehhez a kagylókban, mészkövekben és krétákban is megtalálható kalcium-karbonát anyagot használták, ami hatalmas előrelépés volt, de nem oldotta meg a klímaproblémát. A mérnökcsapat nem adta fel az eredeti céljukat, így fél évre rá be is jelentették, hogy sikerült egy még fehérebb festékanyagot előállítaniuk, ami a napfény 98,1%-át visszaveri a mélyűrbe. Ezzel a Guinness-rekordok könyvébe is bekerültek. Továbbá 2023-ban elnyerték a South by Southwest Fesztiválon (SXSW) az Innovációs Díjat fenntarthatósági kategóriában.
Ezért nincs 100%-os fehér festék
Az új legfehérebb festékszínminta hat év kutatás eredménye, amely még az 1970-es évekre nyúlik vissza. Arra a kísérletre, ahol sugárzó hűtőfesték kifejlesztésén dolgoztak, amit a hagyományos klímaberendezések alternatívájaként képzeltek el. A Purdue Egyetem laboratóriuma több, mint 100 különböző anyagot vett figyelembe, amit 10-re szűkítettek, majd nagyjából 50 különböző készítményt tesztelt minden egyes anyaghoz. A kereskedelemben is kapható és használatban lévő (pl. kozmetikai iparban, papírgyártásban) fehér anyagokat vizsgálták. Végül arra jutottak, hogy a bárium-szulfát használatával igazán fényvisszaverővé lehet tenni a dolgokat. Továbbá a másik fontos tényező, hogy a bárium-szulfát részecskék mind különböző méretűek a festékben. A részecskék fényvisszaverő hatása függ a méretüktől, így a részecskeméretek szélesebb tartománya lehetővé teszi, hogy a festék a nap fényspektrumának minél nagyobb részét szórja ki. A festék fehérebbé tételéhez a részecskekoncentráció megemelése a megoldás, azonban nem lehet túlzottan növelni azt, mivel a festék minőségét veszélyezteti. Minél magasabb a koncentráció, annál könnyebben törhet vagy válhat le a festék.
De ez hogyan oldja meg a klímaválságot?
A kutatócsapat elképzelései alapján az épületek bevonása ezzel a festékkel annyira lehűtheti őket, hogy 40 %-al csökkentheti klímaberendezések használatát, vagy egyes térségekben akár ki is válthatja őket. Ha ezt a készítményt egy kb. 1000 négyzetlábnyi tetőfelület lefedésére használjuk, 10 KW hűtési teljesítmény érhető el, ami erősebb, mint a legtöbb házban használt klímaberendezés. A kidolgozott modell szerint a földfelszín 1%-ának lefedése a festékkel, elegendő lenne mérsékelni a globális felmelegedés teljes hatását. A légkondicionálók gyakran olyan energiát fogyasztanak, amik fosszilis üzemanyagok elégetéséből származik. A hőt az épületből kifelé mozgatják, az elektromosságot hővé alakítják, ezzel még több hőt hagynak a Földnek, amivel tovább súlyosbítják az üvegházhatást és a globális felmelegedést. A festékanyag viszont nem használ fel semmilyen energiát, hanem közvetlenül visszaveri csaknem az összes hőt a mélyűrbe, ezzel elősegítve a Föld lehűlését.
Egy 2022-es újításuknak köszönhetően vékonyabb és könnyebb a szerkezete, ezért ideális autók, vonatok, repülőgépek és még az űrhajók festésére is. Ruan és csapata nem állt le a fejlesztéssel, tervezik az aszfaltozott utakra is alkalmas formula kidolgozását. Maga a festék nem vakító fehér, tapintásra pedig hűvös, nem melegszik fel.
A kutatómérnökök a szabadban elhelyezett nagy pontosságú hőmérséklet-leolvasó berendezések segítségével végeztek méréseket, amik egyértelműen bebizonyították a festék hatékonyságát. Egy konkrét példával szemléltetve: egy melegebb nyári napon, ahol a nappali hőmérséklet 35 °C, a festék nagyjából 30,5 °C-ra hűti az épületet, tehát 4,5 °C-kal csökkenti. Az esti órákban, ha a hőmérséklet 20 °C, akkor megközelítőleg 9,4 °C-ra hűti, tehát több mint 10 °C-kal csökkenti az épületek belső hőmérsékletét.
A forgalmazása még várat magára
Jelenleg is folynak a tárgyalások a kereskedelmi forgalomba hozatal érdekében. A költségeket illetően hasonló lesz, mint a jelenlegi kereskedelmi festékeké. Fontos szempont, hogy piacra kerüléskor hozzáférhető árkategóriában lehessen megvásárolni.
Forgalomban lévő hővédő festékek
Maga az elképzelés nem újkeletű, évezredek óta alkalmazták az épületek és a tetők fehérre festését az emberek. Az utóbbi párszáz évben elterjedt az aszfalt és a kátrány használata, amik bár tartósak, vízállók és olcsók, a városokat hőszigetekké varázsolták. A kutatók ezért egy jó ideje foglalkoznak a témával.
Számos hővédő festék megtalálható a piacon. Nemcsak fehér, hanem sötét színekben is, viszont a sötétebb árnyalatoknál értelemszerűen gyengül a hatékonyság. A legnagyobb különbség azonban a többi hővédő festék és Xiulin Ruan csapatának festéke között, hogy utóbbi az infravörös sugárzását is visszaveri, ezzel hűtésre is alkalmas. Az eddig használt fehér festékekkel nem lehetett elérni ezt a hatást, hogy hűvösebben is tudják tartani a felületeket.
Ha érdekli a színek világa, ezt a cikkünket is olvassa el: Miként befolyásolja döntéseinket a csomagolás színe?
források:
purdue.edu/newsroom, purdue.edu/newsroom, fastcompany.com, surreynanosystems.com
nyitó kép: purdue.edu/newsroom
Suba-Mérai Fruzsina
