kuva
Rakennusten maalaus valkoiseksi on vuosisatoja vanha menetelmä lämmön vähentämiseksi Kreikan kaltaisissa maissa SophiaPapageorge / Pixabay, CC BY

Jäisistä tundrista huokuviin pilviin valkoinen väri kasvaa toistuvasti planeettamme paletissa. Tämä väri tarjoaa luonnollisen tavan auringonvalolle heijastua takaisin maapallolta ja avaruuteen. Tämä vaikutus tunnetaan planeetan albedo - vaikuttaa valtavasti maailman keskilämpötilaan.

Kuvittele maailma, joka on kokonaan valtamerien peitossa. Vaikka ajatus saattaisi herättää virkistävän viileyden tunteen, heijastavien valkoisten alueiden puuttuminen todellisuudessa näyttäisi maapallon keskimääräisen pintalämpötilan nousevan lähes 30ºC: kaksinkertaistaa senhetkisen keskilämpötilan 15ºC.

Planeetamme jatkuva lasku jäätä ja lunta kattavuus, sen lisäksi, että se on seurausta ihmisen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta, lisää myös pintalämpötilan nousua. Pahimman mahdollisen skenaariomallit ennustavat, että – jos CO? päästöt eivät vähene dramaattisesti vuoteen 2050 mennessä – vuoden 2100 keskilämpötilat saattavat olla 1.5ºC lämpimämpi kuin nykypäivän, osittain maapallon heikkenemisen ansiosta. Maailman värillä on keskeinen merkitys sen tulevaisuuden määrittelyssä.

Kreikan Santorinin kaltaisten saarten kuuluisat valkoiset rakennukset eivät ole vain näyttelyitä: ihmiset ovat käyttäneet tietoa siitä, että valkoiset värit heijastavat lämpöä parhaiten satojen vuosien ajan. Perinteisesti eräänlainen valkoinen maali kutsutaan kipsikalsiumsulfaattia (CaSO2) sisältävää materiaalia käytetään tällaisten rakennusten peittämiseen. Uusi opiskella ehdottaa, että vaihtoehtoinen bariumsulfaattia (BaSO?) sisältävä maali voisi olla vielä tehokkaampi heijastamaan rakennuksiin takaisin avaruuteen osuvaa auringonsäteilyä.

Kirkonrakennus maalattu valkoiseksi Seinät ja katot maalataan usein kipsillä Kreikassa. Judithscharnowski / Pixabay, CC BY

Avain tämän uuden bariumsulfaattipohjaisen maalin tehokkuuteen ovat sen sisältämät nanohiukkaset, jotka heijastavat auringon energiaa suhteellisen korkealla hyötysuhteella ja tietyillä infrapuna-aallonpituuksilla 0.008 - 0.013 mm. Nämä aallonpituudet vastaavat osaa erittäin läpinäkyvästä ilmakehästä, joka tunnetaan nimellätaivasikkuna".


sisäinen tilausgrafiikka


Tämä tarkoittaa sitä, että enemmän heijastuvasta aurinkoenergiasta voi palautua takaisin tämän "ikkunan" läpi avaruuteen sen sijaan, että se jääisi maapallon ilmakehään ja edistäisi ilmaston lämpenemistä. Mukaan tutkimuksen tekijät, kun aurinkosäteilyä loistetaan bariumsulfaattimaalilla, lähes 10% säteilystä heijastuu näillä aallonpituuksilla.

Tämän tyyppisen maalin levittäminen rakennuksiin lämpimillä ilmastoalueilla auttaa pitämään rakennukset viileämpinä - valtava haaste etenkin kaupunkialueilla, jossa ihmisten ja rakennusten tiheys voi nostaa lämpötilat sietämättömiin korkeuksiin kesäkuukausien aikana.

Tutkimus osoittaa, kuinka rakennusten maalaus bariumsulfaattimaalilla voi alentaa rakennusten sisäisiä lämpötiloja 4.5 ºC verrattuna ulkoilman lämpötilaan. Tällä tekniikalla on mahdollisuus alentaa merkittävästi kustannuksia jäähdyttävät rakennuksia vähentämällä riippuvuutta ilmastointilaitteista.

Valkoinen katto kattoikkunoilla taivaan alla Yhdysvalloissa Walmartin valkoiset katot auttavat vähentämään energiankulutusta supermarketeissa. Walmart / Flickr, CC BY-SA

Tällä valkoisemmalla kuin valkoisella maalilla on kuitenkin tummempi puoli. Raaka-bariittimalmin kaivamiseen tarvittava energia lähes 60% maalista muodostavan bariumsulfiitin tuottamiseksi ja prosessoimiseksi tarkoittaa, että sillä on valtava hiilijalanjälki. Ja maalin laaja käyttö merkitsisi dramaattista lisäystä kaivoksessa bariumia.

Luonnon viileät temput

Bariumsulfiittipohjainen maali on vain yksi tapa parantaa rakennusten heijastavuutta. Olen viettänyt viimeiset vuodet tutkia valkoista väriä luonnonmaailmassa valkoisista pinnoista valkoisiin eläimiin. Eläinten karvat, höyhenet ja perhossiivet tarjoavat erilaisia ​​esimerkkejä siitä, miten luonto säätelee lämpötilaa rakenteessa. Näiden luonnollisten tekniikoiden jäljitteleminen voisi auttaa pitämään kaupungit viileämpinä kustannuksiltaan vähemmän ympäristölle.

Yhden siivet voimakkaasti valkoinen kovakuoriainen nimettyjä lajeja Lepidiota-leima näyttävät silmiinpistävän kirkkaalta valkoisilta nanorakenteita asteikoissaan, jotka ovat erittäin hyviä hajottamaan tulevaa valoa. Tätä luonnollista valoa sirottavaa ominaisuutta voidaan käyttää vielä parempien maalien suunnitteluun: esimerkiksi käyttämällä kierrätetty muovi luoda valkoinen maali, joka sisältää samanlaisia ​​nanorakenteita, joiden hiilijalanjälki on paljon pienempi. Kun tulee inspiraatiota luonnosta, taivas on rajana.

Author

Andrew Parnell, fysiikan ja tähtitieteen tutkija, Sheffieldin yliopisto
 

Tämä artikkeli on alun perin ilmestynyt Conversation