Esta pintura blanca podría reducir la necesidad de aire acondicionado y mantener las superficies frescas

Los investigadores de Purdue, Xiulin Ruan y Joseph Peoples, utilizan una cámara infrarroja para comparar el rendimiento de enfriamiento de muestras de pintura blanca en una azotea. Crédito de la foto: Universidad de Purdue/Jared Pike.

En un esfuerzo por frenar el calentamiento global, los ingenieros de la Universidad de Purdue desarrollaron la pintura más blanca que se conoce hasta ahora. Aplicada para recubrir los edificios, esta pintura podría enfriarlos lo suficiente como para reducir la necesidad de aire acondicionado, afirman los investigadores.

En octubre de 2020 el equipo había creado una pintura ultra blanca que rompía con los límites sobre cómo podía ser la pintura blanca. Y luego volvió a mejorarla. La nueva pintura no solo es más blanca, sino que también puede mantener las superficies más frías que la formulación que los investigadores habían demostrado antes.

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“Si usara esta pintura para cubrir un área de techo de aproximadamente 1,000 pies cuadrados [304.8 metros], estimamos que podría obtener una potencia de enfriamiento de 10 kilovatios. Eso es más poderoso que los acondicionadores de aire centrales que se usan en la mayoría de las casas”, dijo Xiulin Ruan, profesor de ingeniería mecánica en Purdue.

Los investigadores creen que este blanco puede ser el equivalente más cercano del negro más negro, “Vantablack”, que absorbe hasta el 99.9% de la luz visible. La nueva fórmula de pintura más blanca refleja hasta el 98.1% de la luz solar, en comparación con el 95.5% de la luz solar reflejada por la pintura ultra blanca anterior de los investigadores y, al mismo tiempo, envía el calor infrarrojo lejos de una superficie.

La pintura blanca comercial típica se vuelve más cálida en lugar de más fría. Las pinturas en el mercado que están diseñadas para rechazar el calor reflejan solo entre el 80% y el 90% de la luz solar, además de que no pueden hacer que las superficies sean más frías que su entorno.

El artículo de investigación del equipo que muestra cómo funciona la pintura se publicó el 15 de abril en la portada de la revista ACS Applied Materials & Interfaces.

¿Qué hace que la pintura más blanca sea tan blanca?

Hay dos características que dan a la pintura su extrema blancura. Una es la alta concentración de un compuesto químico llamado sulfato de bario, que también se usa para hacer que el papel fotográfico y los cosméticos sean blancos.

Una cámara infrarroja muestra que la pintura de enfriamiento radiativo blanca desarrollada por investigadores de la Universidad de Purdue puede permanecer más fría a la luz solar directa en comparación con la pintura blanca comercial. Crédito de la foto: Universidad Purdue/Joseph Peoples.

“Observamos varios productos comerciales; básicamente cualquier cosa que sea blanca”, dijo Xiangyu Li, investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, que trabajó en este proyecto como estudiante de doctorado de Purdue en el laboratorio de Ruan. “Descubrimos que, al usar sulfato de bario, teóricamente puedes hacer que las cosas sean realmente muy reflectantes, lo que significa que son realmente muy blancas”.

La segunda característica es que las partículas de sulfato de bario tienen diferentes tamaños en la pintura. La cantidad de luz que dispersa cada partícula depende de su tamaño, por lo que una gama más amplia de tamaños de partículas permite que la pintura disperse más del espectro de luz solar.

“Una alta concentración de partículas que también son de diferentes tamaños le da a la pintura la dispersión espectral más amplia, lo que contribuye a una reflectancia más alta”, explicó Joseph Peoples, doctorante también de Purdue en ingeniería mecánica.

Hay pocas posibilidades de hacer que la pintura sea más blanca, y no mucho sin comprometer la pintura.

“Aunque una concentración de partículas más alta es mejor para hacer algo blanco, la concentración no se puede aumentar demasiado. Cuanto mayor sea la concentración, más fácil será que la pintura se rompa o se desprenda”, dijo Li.

La pintura más blanca es también la más fresca

Resultado de la medición con cámara infrarroja. La nueva pintura desarrollada por investigadores de Purdue (izquierda, violeta) puede permanecer más fría a la luz solar directa en comparación con la pintura blanca comercial. Crédito de la foto: Universidad de Purdue.

La blancura de la pintura también significa que es la más fría jamás registrada. Usando equipos de lectura de temperatura de alta precisión llamados termopares, los investigadores demostraron que, al aire libre, la pintura puede mantener las superficies 19 grados Fahrenheit [-7.2 °C] más frías que su entorno ambiental por la noche. También puede enfriar superficies a 8 grados Fahrenheit [-13.3 °C] por debajo de su entorno bajo la luz solar intensa durante las horas del mediodía.

La reflectancia solar de la pintura es tan eficaz que incluso funcionó en pleno invierno. Durante una prueba al aire libre con una temperatura ambiente de 43 grados Fahrenheit [-6.1 °C], la pintura logró reducir la temperatura de la muestra en 18 grados Fahrenheit [-7.7 °C].

Esta pintura blanca es el resultado de seis años de investigación basada en intentos que se remontan a la década de 1970 para desarrollar pintura de enfriamiento radiativo como una alternativa viable a los acondicionadores de aire tradicionales.

El laboratorio de Ruan había considerado más de 100 materiales diferentes, los había reducido a 10 y probado alrededor de 50 formulaciones diferentes para cada material. Su pintura ultra blanca anterior era una formulación hecha de carbonato de calcio, un compuesto abundante en la tierra que se encuentra comúnmente en rocas y conchas marinas.

Los investigadores demostraron en su estudio que, al igual que la pintura comercial, su pintura a base de sulfato de bario tiene el potencial para soportar las condiciones exteriores. La técnica que utilizaron para crear la pintura también es compatible con el proceso de fabricación de pintura comercial.

Las solicitudes de patente para esta formulación de pintura se han presentado a través de la Oficina de Comercialización de Tecnología de la Fundación de Investigación Purdue.