Vopselele care curăță aerul de poluanți și încălzesc casele

Aplicarea unui strat de vopsea pe pereții unei case poate ajuta la încălzirea acesteia, economisind energie și reducând emisiile de CO2. De asemenea, ar putea curăța aerul pe care îl respirăm, descompunând substanțele chimice și poluanții și eliminând agenții patogeni dăunători, scrie horizon-magazine.eu.

În Europa, jumătate din consumul anual de energie al orașelor merge pentru încălzire și răcire. În pofida demersurilor UE pentru decarbonizare, 75% din energia pentru încălzire și răcire provine din combustibili fosili, în timp ce doar 19% este generată din energia regenerabilă.

Profesorul Dmitry Shchukin de la Universitatea din Liverpool, Marea Britanie, a dezvoltat o vopsea termo-reglatoare care poate absorbi și elibera căldura din interiorul clădirilor din cărămidă, păstrând încăperile calde ori de câte ori este necesar, folosind excesul de energie.

„Ideea principală a fost reamenajarea caselor vechi cu astfel de vopsele”, a spus prof. Shchukin. „Dacă aveți o casă istorică veche, de exemplu, nu o puteți distruge și construi una nouă.”

El spune că clădirile sunt cel mai mare consumator de energie. Majoritatea sunt vechi și ineficiente din punct de vedere energetic și sunt responsabile pentru aproximativ 40% din consumul total de energie și 36% din emisiile de dioxid de carbon (CO2) din UE.

Vopseaua, care a fost dezvoltată ca parte a unui proiect numit ENERPAINT, ar putea fi utilizată ca o formă de izolare pentru a crește eficiența energetică a caselor vechi, fără a cheltui o avere, spune el. Pe tot parcursul zilei, colectează căldura produsă de calorifere sau chiar de oameni, apoi o eliberează noaptea când temperaturile scad, deoarece de obicei cazanele sunt oprite pentru a economisi facturile.

Cum face asta?

„Funcționează foarte simplu”, susține prof. Shchukin. „Producătorii de vopsea și tencuială au propriile vopsele, noi furnizăm doar niște aditivi – aproximativ 5% din volumul vopselei.”

Acești aditivi sunt așa-numitele materiale pentru schimbarea fazelor (PCM), cum ar fi parafinele, hidrații sărați și acizii grași, înglobate în capsule protectoare de dimensiuni nanometrice, care îmbunătățesc transferul de căldură. PCM-urile pot stoca cantități mari de energie termică și schimba stările – de la solid la lichid și invers – fără a modifica propria temperatură.

Dezvoltarea acestei vopsele, care este testată în prezent, face parte dintr-un proiect mai larg numit ENERCAPSULE, unde prof. Shchukin proiectează acoperiri adecvate pentru a încapsula PCM-urile la nano-scală pentru a le folosi în vopsele, textile și medicamente.

„Pentru vopsele am folosit hidrați de sare datorită costurilor reduse și a densității volumetrice de stocare a energiei foarte mari”, explică prof. Shchukin. „Totuși acestea au fost foarte greu de încapsulat, deoarece sunt corozive și hidrofile (se dizolvă în apă)”.

Shchukin a fost capabil să includă hidrați de sare în cochilii de polimer cu dimensiuni mai mici de 10 nm, care îi protejează de mediul înconjurător, dar îi permite să răspundă la căldură într-un mod controlat. Materialele pe care le folosește au fost aprobate de Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente, dar nu de Agenția Europeană a Medicamentului, afirmă profesorul.

În timpul zilei, când aceste nanocapsule energetice absorb și păstrează căldura la temperatura lor de topire, PCM-urile se transformă în lichid, iar în timpul nopților reci se cristalizează la o temperatură definită, eliberând căldură și încălzind camera, explică prof. Shchukin.

„Ideea principală a fost recondiționarea caselor vechi cu astfel de vopsele (termo-reglatoare)”, zice Dmitry Shchukin, Universitatea din Liverpool, Marea Britanie

El mai spune că companii europene, chineze și rusești manifestă interes pentru cercetările lor și speră acum să facă nanocapsule pentru vopselele care ar ajuta la răcirea clădirilor.

Un alt tip de vopsea dezvoltat și comercializat printr-un proiect numit AIRLITE folosește nanoparticule pentru purificarea aerului. Aceste vopsele pot reduce poluanții, cum ar fi dioxidul de azot, omoară bacteriile, virușii și mucegaiul, elimină mirosurile rele și pot respinge praful și murdăria.

Vopseaua care purifică aerul

„Scopul Airlite (vopselei) a fost să creeze ceva care face diferența pentru sănătatea umană și bunăstarea în mediul construit”, a declarat Chris Leighton, vicepreședinte de vânzări și marketing la AM Technology, compania din spatele vopselei Airlite.

Poluarea aerului este considerată a fi una dintre cele mai mari amenințări la adresa sănătății pentru mediu, numărând circa șapte milioane de decese premature în întreaga lume în fiecare an. Particulele fine și compușii, cum ar fi dioxidul de azot – precum cele produse de vehicule și care ard combustibilii fosili – se găsesc în aerul poluat și se pot infiltra în plămâni și în fluxul sanguin, provocând atacuri de cord, accidente vasculare cerebrale, atacuri de astm și alte boli respiratorii.

Airlite a venit cu o vopsea care îmbunătățește calitatea aerului prin descompunerea poluanților aerieni. „Principiul de bază este fotocataliza, o reacție care se întâmplă (în mod natural) în atmosfera pământului (pentru a descompune poluanții)“, a spus Leighton.

Când razele ultraviolete ale soarelui strălucesc pe vopseaua fabricată cu nanoparticule de dioxid de titan, care sunt catalizatori – electronii sunt eliberați la suprafață.

Electronii interacționează cu umiditatea din aer, spărgând moleculele de apă în ioni extrem de reactivi, de scurtă durată, neîncărcați, numiți hidroxil radicali. Acești radicali atacă moleculele poluante și le transformă în substanțe inofensive.

Introducerea catalizatorilor în vopsea a fost o provocare, spune Leighton. „Vopseaua (tradițională) în sine este un poluant”, a spus el. „Dacă puneți catalizatori într-o vopsea, aceasta se atacă pe sine și veți obține producerea de toxine gazoase.”

Produsele chimice periculoase cunoscute sub numele de compuși organici volatili se găsesc în vopselele obișnuite, dar Airlite folosește o bază de calciu lipsită de acestea. Baza este un produs secundar dintr-un loc de prelucrare a marmurii din Italia, iar vopseaua în sine vine ca o pulbere de amestecat cu apă.

Vopseaua a fost testată pentru prima dată în 2007 în tunelul Traforo Umberto I din Roma, Italia. După ce tunelul a fost curățat și s-a îndepărtat toată funinginea și praful, s-a vopsit cu un strat de vopsea de neutralizare a poluanților. Au fost instalate lumini UV pentru a activa proprietățile fotocatalitice ale vopselei.

„Nivelurile de poluare s-au redus în tunel după renovare”, a spus Leighton. De exemplu, la o lună de la renovare, nivelurile de oxid de azot s-au redus cu 20% în centrul tunelului. Vopseaua a fost folosită de atunci în spitale, școli, aeroporturi, birouri și case din întreaga lume, spune Leighton.

Anul trecut, 21 de artiști stradali au folosit aceste vopsele pentru a crea primul mural din Europa care consumă poluanți și se întinde pe o suprafață de o sută de metri pătrați dintr-o clădire cu șapte etaje din Roma.

Leighton adaugă că folosirea vopselei pe exteriorul clădirilor poate răci spațiile interioare pe timp cald, deoarece reflectă căldura din lumina soarelui, economisind energie care ar duce la răcire și, prin urmare, reduce emisiile de CO2.

Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista UE de cercetare și inovare.