In realtà è improbabile che i passeggeri stiano più freschi all’interno di un autobus di questo tipo rispetto all’esterno perché il resto della superficie del veicolo continua ad assorbire calore. Ma il miglioramento dovrebbe comunque essere percepibile. In un esperimento condotto a Madrid, ma non ancora sottoposto a revisione, Papakonstantinou e i suoi colleghi hanno constatato che il loro materiale manteneva le superfici fino a otto gradi più fredde rispetto a una normale vernice bianca.

L’interesse per i rivestimenti riflettenti è in costante aumento dal 2014, quando un gruppo dell’università di Stanford, guidato da Aaswath Raman, aveva dimostrato per la prima volta che un materiale esposto alla luce solare diretta poteva raffreddarsi rispetto all’ambiente circostante senza consumare energia. “Potrebbe essere l’inizio di qualcosa di molto cool”, aveva scritto all’epoca l’Economist (giocando sul doppio significato di cool, “fico” e “fresco”).

Alcuni degli ingredienti usati dai ricercatori di Stanford – argento e biossido di afnio – erano però troppo costosi per la produzione di massa e il metodo impiegato per stratificarli tramite “evaporazione con fascio di elettroni” era difficile da replicare a livello commerciale. Inoltre, le superfici trattate riflettevano la luce direttamente, come uno specchio, quindi l’idea di applicare questa tecnologia ai tetti aveva delle controindicazioni.

Dodici anni dopo, però, i rivestimenti riflettenti stanno arrivando sul mercato, e in un momento quanto mai opportuno. Il cambiamento climatico sta infatti rendendo sempre più importanti le tecnologie di raffreddamento. Nel 2025 il fenomeno ha inciso per il 10 per cento sul consumo mondiale di elettricità, contro il 6 per cento del 1990. I condizionatori spesso usano gas con un potenziale climalterante duemila volte superiore rispetto a quello dell’anidride carbonica. E pompando il calore fuori dagli edifici, contribuiscono alle isole di calore urbane.

L’obiettivo immediato è evidente. I tetti degli edifici, che assorbono circa il 90 per cento della luce solare, sono più di un quinto della superficie di alcune città statunitensi. Trattarli con le nuove vernici potrebbe avere effetti notevoli sul consumo di elettricità.

Nel lungo periodo, però, il fabbisogno maggiore sarà quello degli abitanti dei paesi poveri, dove l’energia che serve ad alimentare i condizionatori non è disponibile o ha costi proibitivi. Nel decennio 2011-2021 la media annuale dei decessi legati alle ondate di calore è aumentata del 63 per cento rispetto al decennio 1989-1999, con percentuali più alte nei paesi in cui buona parte degli abitanti non può permettersi un condizionatore.

Il raffreddamento radiativo è basato sull’uso di materiali che rispondono in modo diverso alla radiazione visibile e a quella a infrarossi. A una determinata lunghezza d’onda, un materiale può essere un buon emettitore o un buon riflettore, ma non entrambe le cose contemporaneamente. Tuttavia, per potersi raffreddare rispetto alla temperatura circostante un oggetto deve riflettere la radiazione solare liberandosi al tempo stesso del calore accumulato.

Fortunatamente per gli scienziati dei materiali, le lunghezze d’onda a cui gli oggetti irradiano energia dipendono dalla loro temperatura. A 5.500 gradi il sole irradia principalmente a lunghezze d’onda corte per le quali, non a caso, gli occhi umani hanno sviluppato nel corso dell’evoluzione una particolare sensibilità. Gli oggetti terrestri, al contrario, come per esempio gli autobus di Londra, hanno temperature di poche decine di gradi e quindi emettono energia a maggiori lunghezze d’onda.

Il gruppo dello Ucl ha sfruttato queste differenze mescolando particelle di aerogel – una spugna di silicio – all’interno di un polimero attentamente selezionato. Le differenze tra gli indici di rifrazione dell’aerogel e del polimero, e il fatto che le particelle di aerogel abbiano dimensioni simili alla lunghezza d’onda della luce, contribuiscono a respingere i raggi solari lontano dalle particelle di aerogel, conferendo alla vernice la sua alta riflettività.

Contemporaneamente, i legami chimici silicio-ossigeno nell’aerogel e carbonio-ossigeno nel polimero emettono entrambi radiazioni intorno ai nove micron, una lunghezza d’onda alla quale l’atmosfera è trasparente. Questo fa sì che la vernice respinga la luce direttamente nello spazio. Il risultato è una superficie bianca simile a quella ricoperta di una normale vernice, in grado però di riflettere quasi la stessa quantità di energia del rivestimento a specchio del gruppo di Stanford. E che oltretutto costa molto meno. Tutti i componenti, spiega Papakonstantinou, sono disponibili sul mercato. Realizzare il prodotto su vasta scala avrebbe quindi costi simili a quelli delle attuali vernici di alta gamma.

Il frutto delle ricerche del gruppo dello Ucl non è ancora pronto per la produzione di massa, ma altri rivestimenti riflettenti sono già in vendita. Alcuni dei protagonisti del settore, come la AkzoNobel, un’azienda olandese che produce vernici, hanno deciso di puntare sull’aerogel. Altri, come la i2Cool, un’azienda di Hong Kong, usano invece particelle di vari materiali e dimensioni. Combinati tra loro, questi materiali respingono più lunghezze d’onda di luce solare rispetto alle particelle di biossido di titanio che si trovano nella normale vernice bianca. La i2Cool sostiene di aver ricoperto 850mila metri quadrati di edifici con i suoi rivestimenti, una superficie equivalente a 119 campi da calcio, evitando l’emissione di 14mila tonnellate di anidride carbonica legate all’uso dei condizionatori.

Un altro metodo sfrutta anche l’evaporazione. Un composto a base di cemento, presentato l’anno scorso sulla rivista Science da Jipeng Fei della Nanyang technological university di Singapore e dai suoi colleghi, ha una struttura porosa in grado di assorbire acqua. Modificando la formulazione e la proporzione di acqua e cemento, Fei e i suoi colleghi sono riusciti a produrre un rivestimento con pori del diametro di circa un micron, che gli permettono di assorbire l’acqua piovana per capillarità. Quando l’acqua evapora porta via calore, raffreddando la struttura, come avviene per gli esseri umani che si liberano del calore sudando. Il materiale torna poi a riempirsi alla successiva pioggia.

L’aggiunta di sale al cemento potenzia ulteriormente questo meccanismo, attirando il vapore acqueo e consentendo al rivestimento di assorbire umidità direttamente dall’aria, anche in assenza di piogge. E, come avviene per l’aerogel del gruppo dello Ucl, i pori nel cemento disperdono la luce anziché assorbirla.

Nel corso di una sperimentazione in un edificio dotato di sistema di climatizzazione, il materiale di Fei ha mantenuto una temperatura di cinque gradi più fredda rispetto a una normale superficie riflettente, portando a un risparmio di elettricità del 40 per cento. Il cemento oltretutto è economico, costando appena un trentesimo delle vernici speciali. Forse è questa la cosa più cool di tutte.

(Traduzione di Francesco De Lellis)