Alcune tecnologie tuttora in utilizzo sono di fatto poco sostenibili ecologicamente. I condizionatori attuali ad esempio sfruttano energia elettrica per raffreddare le nostre abitazioni, contribuendo così paradossalmente al riscaldamento globale. Secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ad esempio, ogni anno sono 117 i milioni di tonnellate di anidride carbonica immesse nell'atmosfera per colpa dei condizionatori. Fortunatamente però un team composto da ricercatori delle Università del Colorado e del Wyoming ha messo a punto un nuovo metamateriale, economico, facile da produrre e usare.
Come descritto nell'articolo apparso su Science, il metamateriale sfrutta un processo ben noto che è quello del raffrescamento passivo tramite emissione di radiazione infrarossa. In questo caso però la novità consiste nel consentire a un processo che solitamente avviene naturalmente di notte, di svolgersi anche in pieno giorno.
Il raffrescamento radiativo infatti è basato sul principio del trasferimento di calore per irraggiamento, da un corpo ad una certa temperatura ad uno a temperatura più bassa. Il problema di eliminare il calore così di giorno è proprio l'irraggiamento solare. In un sistema così delicato infatti anche una minima immissione di energia - in questo caso sotto forma di radiazione solare - è in grado di annullare l'intero processo.
Per questo motivo i ricercatori hanno inserito in un polimero plastico trasparente, poco più spesso dei fogli di alluminio che usiamo in cucina, una serie di sfere di vetro distribuite in maniera casuale. Queste ultime non ostacolano la radiazione infrarossa ma al contrario aiutano a riflettere la luce diurna a tutte le lunghezze d'onda, aiutate anche da un sottile strato d'argento sul fondo della pellicola. In questo modo il metamateriale riflette oltre il 96% della luce solare lungo l'intero arco dello spettro luminoso. Secondo le misurazioni effettuate, il metamateriale assicura una capacità di raffrescamento radiativo di 90 W/m2 sotto la luce diretta del sole di mezzogiorno, nel caldo Colorado, senza bisogno di utilizzare energia o acqua.
"Appena 10-20 metri quadrati di questo materiale sul tetto potrebbero raffreddare facilmente un'abitazione unifamiliare in estate", ha spiegato Gang Tan, professore associato nel dipartimento di ingegneria e architettura civile dell'Università del Wyoming e co-autore della ricerca. Oltre ad essere utile per il raffreddamento di edifici e impianti, il materiale potrebbe anche contribuire a migliorare l'efficienza e la durata dei pannelli solari. Sotto la luce solare diretta infatti i pannelli possono surriscaldarsi a temperature che ostacolano la loro capacità di convertire i raggi solari in energia elettrica. "Mediante l'applicazione di questo materiale alla superficie di un pannello solare, possiamo raffreddare il pannello e recuperare un ulteriore uno o due per cento di efficienza" ha detto Yin. "Che, su una scala più ampia, fa una grande differenza".
Il metamateriale sembra essere anche facile ed economico da produrre e avvolgere in semplici rotoli pronti all'uso, tanto che il team sta già brevettando il materiale ed ha intenzione di testarlo entro la fine dell'anno creando in Colorado una "cooling farm" di 200 metri quadri. I condizionatori hanno i giorni contati?