I materiali luminescenti potrebbero rinfrescare le nostre città e illuminare le strade

Oct 27, 2023

Immagina una città che possa brillare al buio, senza elettricità. Un giorno, questo potrebbe diventare realtà, grazie ai materiali luminescenti.

Tali materiali vengono già utilizzati per l’illuminazione di emergenza, la segnaletica stradale e le decorazioni. Ma un giorno potrebbero essere utilizzati per rinfrescare le nostre città e contemporaneamente ridurre il consumo di elettricità.

L'effetto rinfrescante: Le isole di calore urbane si formano perché le città sono dense concentrazioni di materiali che assorbono il calore, come edifici in acciaio o strade e parcheggi asfaltati. Questi materiali assorbono l'energia del sole e la rilasciano sotto forma di calore.

Per mantenere le cose al fresco, i ricercatori stanno escogitando tecnologie complesse come il raffreddamento radiativo o soluzioni semplici, come coprire i tetti con carta rinfrescante bianca o dipingerli con vernice ultra bianca.

"È meglio per l'ambiente. Se la tecnologia può essere migliorata, possiamo usare meno energia. Vale la pena farlo."

Ma alcuni scienziati sostengono che i materiali fotoluminescenti siano una scommessa ancora migliore, perché la vernice bianca può essere più efficace se miscelata con materiali luminescenti.

"Puoi rendere [una superficie] il più riflettente possibile. Ma puoi andare oltre? L'idea è che forse puoi andare un po' oltre usando la luminescenza persistente come un altro modo per trasferire energia all'esterno... È interessante," Patrick E. Phelan, un ingegnere meccanico dell'Arizona State University, ha detto a Knowable Magazine

Luce, non calore: I ricercatori del Lawrence Berkeley Lab hanno esplorato questa teoria rendendo i colori freddi ancora più freddi. In sostanza, i materiali luminescenti rilasciano energia sotto forma di luce, anziché di calore.

Il team, guidato da Paul Berdahl, un fisico ambientale ora in pensione, ha sperimentato un rubino sintetico, che è luminescente alla luce del sole. Hanno scoperto che una superficie formulata con il rubino sintetico era più fresca alla luce del sole rispetto a un materiale di colore simile ma privo di rubino.

Hanno quindi provato ad aggiungere diversi materiali luminescenti al calcestruzzo. Hanno scoperto che, rispetto al cemento non luminescente dello stesso colore, i materiali luminescenti potrebbero abbassare la temperatura dell’aria vicina fino a 3,3 gradi Celsius – quasi 6 gradi Fahrenheit.

"È meglio per l'ambiente", ha detto Berdahl a Knowable Magazine. "Se la tecnologia può essere migliorata, possiamo usare meno energia... Vale la pena farlo."

Ma i materiali luminescenti dovrebbero ridurre il calore molto più di qualche grado per costringere le persone a ridipingere i tetti, a meno che non abbiano un duplice scopo.

Luce autoalimentata:Oltre a raffreddare la temperatura esterna delle città convertendo parzialmente l’energia assorbita dal sole in luce invece che in calore, i materiali luminescenti potrebbero anche ridurre il consumo energetico illuminando le strade e i marciapiedi delle città.

Alcune città europee hanno già implementato piste ciclabili che si illuminano al buio e alcuni ricercatori hanno valutato l’utilizzo di vernice luminescente per la segnaletica stradale. Gli edifici luminosi potrebbero persino ridurre la necessità di lampioni, riferisce Knowable Magazine.

L’illuminazione esterna consuma molta energia – 1,3 quadrilioni di Btu negli Stati Uniti, secondo il Dipartimento dell’Energia – quindi alternative a basso consumo energetico come la vernice luminosa potrebbero fare la differenza in alcune circostanze.

Anna Laura Pisello, ingegnere edile dell'Università di Perugia, voleva sapere con precisione quale impatto potesse avere la vernice luminescente.

Il suo laboratorio ha creato una vernice che si illumina al buio e ha modellato cosa potrebbe accadere se la usassero per dipingere un percorso pubblico vicino a una stazione ferroviaria. Hanno scoperto che la vernice avrebbe ridotto la quantità di energia richiesta per le luci nella regione vicina di circa il 27% illuminando la strada per tutta la notte.

Ma prima che le nostre città possano trasformarsi in ambienti luminosi ed efficienti dal punto di vista energetico, ci sono ancora sfide da superare, come mantenere la luminosità durante i lunghi e bui mesi invernali o comprendere l’impatto che specifiche lunghezze d’onda potrebbero avere sulla fauna selvatica.