Applicare una mano di vernice sulle pareti di una casa potrebbe presto aiutare a riscaldarla, risparmio energetico e riduzione di CO ₂ emissioni. Potrebbe anche pulire l'aria che respiriamo, abbattere sostanze chimiche e inquinanti, ed eliminare i patogeni nocivi.

In Europa, metà del consumo energetico annuo delle città è destinato al riscaldamento e al raffrescamento. Nonostante il passo dell'UE verso la decarbonizzazione, Il 75% del riscaldamento e del raffrescamento proviene da combustibili fossili, mentre solo il 19% è generato da energia rinnovabile.

"Le energie rinnovabili non sono molto utilizzate, e molta energia viene sprecata, ", ha affermato il professor Dmitry Shchukin dell'Università di Liverpool, UK.

Ha sviluppato una vernice termoregolante in grado di assorbire e rilasciare calore all'interno di edifici in muratura, mantenere le stanze calde quando necessario utilizzando l'energia in eccesso.

"L'idea principale era quella di ristrutturare le vecchie case con tali pitture, " ha detto il prof. Shchukin. "Se hai una vecchia casa storica, Per esempio, non puoi distruggerlo e costruirne uno nuovo."

Gli edifici sono il maggior consumatore di energia, lui dice. La maggior parte sono vecchi e inefficienti dal punto di vista energetico, e sono responsabili di circa il 40% del consumo totale di energia e del 36% di anidride carbonica (CO ₂ ) emissioni nell'UE.

La vernice, che è stato sviluppato nell'ambito di un progetto denominato ENERPAINT, potrebbe essere utilizzato come forma di isolamento per aumentare l'efficienza energetica delle vecchie case senza spendere una fortuna, lui dice. Durante il giorno, raccoglie il calore prodotto dai radiatori o anche dalle persone, poi lo rilascia di notte quando le temperature scendono perché di solito le caldaie vengono spente per risparmiare sulla bolletta. Quindi come si fa?

Materiali a cambiamento di fase

"Funziona in modo molto semplice, " ha affermato il prof. Shchukin. "I produttori di vernici e rivestimenti hanno le proprie vernici e noi forniamo solo alcuni additivi, circa il 5%, alla vernice".

Questi additivi sono i cosiddetti materiali a cambiamento di fase (PCM), come le paraffine, idrati salini e acidi grassi, racchiusi in capsule protettive di dimensioni nanometriche che migliorano il trasferimento di calore. I PCM possono immagazzinare grandi quantità di energia termica e cambiare stato, da solido a liquido e viceversa, senza alterare la propria temperatura.

Sviluppando questa vernice, attualmente in fase di sperimentazione, fa parte di un progetto più ampio chiamato ENERCAPSULE, dove il Prof. Shchukin sta progettando rivestimenti adatti per incapsulare PCM su scala nanometrica da utilizzare nelle vernici, tessili e medicinali.

"Per le vernici, abbiamo utilizzato idrati salini per il loro basso costo e l'altissima densità di accumulo di energia volumetrica, " ha detto il prof. Shchukin. "Tuttavia, questi erano molto difficili da incapsulare in quanto sono corrosivi e idrofili (si dissolvono in acqua)."

È stato in grado di racchiudere idrati di sale in gusci polimerici piccoli fino a 10 nm, che li protegge dall'ambiente circostante ma permette loro anche di rispondere al calore in modo controllato. I materiali che utilizzano sono stati approvati dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti ma non dall'Agenzia europea per i medicinali, secondo il prof. Shchukin.

Durante il giorno, quando queste nanocapsule energetiche assorbono e immagazzinano calore alla loro temperatura di fusione, i PCM si trasformano in liquidi e durante le notti fredde si cristallizzano ad una temperatura definita, rilasciando calore e riscaldando la stanza, Il prof. Shchukin spiega.

Dice europeo, Le aziende cinesi e russe stanno mostrando interesse per la loro ricerca, e che ora spera di realizzare nanocapsule per vernici che possano aiutare a raffreddare gli edifici.

Un altro tipo di vernice sviluppato e commercializzato attraverso un progetto chiamato AIRLITE utilizza le nanoparticelle per purificare l'aria. Queste vernici possono ridurre gli inquinanti, come il biossido di azoto, uccidere i batteri, virus e muffe, rimuovere i cattivi odori, e respinge polvere e sporco.

"Lo scopo di Airlite (vernice) era creare qualcosa che facesse la differenza per la salute umana e il benessere nell'ambiente costruito, " ha detto Chris Leighton, vicepresidente delle vendite e del marketing presso AM Technology, la società dietro la vernice Airlite.

Inquinamento dell'aria

L'inquinamento atmosferico è considerato una delle più grandi minacce per la salute ambientale del mondo, che rappresentano 7 milioni di morti premature in tutto il mondo ogni anno. Le particelle fini e i composti come il biossido di azoto, come quelli prodotti dai veicoli e dalla combustione di combustibili fossili, si trovano nell'aria inquinata e possono penetrare nei nostri polmoni e nel flusso sanguigno, provocando attacchi di cuore, colpi, attacchi di asma e altre malattie respiratorie.

Airlite ha inventato una vernice che migliora la qualità dell'aria abbattendo gli inquinanti atmosferici. "Il principio di base è la fotocatalisi, una reazione che avviene (naturalmente) nell'atmosfera terrestre (per abbattere gli inquinanti), " disse Leighton.

Quando i raggi ultravioletti del sole brillano sulla vernice, realizzata con nanoparticelle di biossido di titanio, che sono catalizzatori:gli elettroni vengono rilasciati in superficie.

Gli elettroni interagiscono con l'umidità dell'aria, rompendo le molecole d'acqua in molecole altamente reattive, di breve durata, ioni non caricati chiamati radicali idrossilici. Questi radicali attaccano le molecole inquinanti e le trasformano in sostanze innocue.

Incorporare i catalizzatori nella vernice è stata la sfida, dice Leighton. "La vernice (tradizionale) stessa è un inquinante, " ha detto. "Se li metti (catalizzatori) in una vernice, la vernice si attacca da sola e si producono tossine gassose."

Le sostanze chimiche pericolose note come composti organici volatili si trovano nelle normali vernici, ma Airlite utilizza una base di calcio che ne è priva. La base è un sottoprodotto di un sito di lavorazione del marmo in Italia e la vernice stessa si presenta come una polvere da mescolare con acqua.

La vernice è stata testata per la prima volta nel 2007 nell'inquinato Traforo Umberto I di Roma, Italia. Dopo che il tunnel è stato pulito e tutta la fuliggine e la sporcizia sono state rimosse, è stato dipinto con una mano di vernice neutralizzante inquinante. Sono state installate luci UV per attivare le proprietà fotocatalitiche della vernice.

"Livello di inquinamento ridotto nel tunnel dopo la ristrutturazione, " ha detto Leighton. Ad esempio, un mese dopo i lavori di ristrutturazione, i livelli di ossido di azoto si erano ridotti del 20% al centro del tunnel. Da allora la vernice è stata utilizzata negli ospedali, scuole, aeroporti, uffici e case in tutto il mondo, dice Leighton.

L'anno scorso, 21 artisti di strada hanno usato queste vernici per creare il primo murale europeo che mangia inquinamento, si estende su 100 mq di un edificio di sette piani a Roma.

Leighton aggiunge che l'uso della vernice all'esterno degli edifici può raffreddare gli spazi interni durante la stagione calda perché riflette il calore della luce solare, risparmio energetico che andrebbe al raffreddamento e quindi riduzione della CO ₂ emissioni.