Una vernice ultra-bianca promette di cambiare il modo in cui raffreddiamo gli edifici, riflettendo il calore e sfruttando la fisica della luce.
I condizionatori rinfrescano gli ambienti interni, ma il calore che trasferiscono all’esterno contribuisce ad aumentare la temperatura delle strade, aggravando il fenomeno dell’isola di calore urbana.
Una possibile alternativa arriva dai laboratori della Purdue University, dove è stata sviluppata una vernice termoriflettente a base di solfato di bario, capace di riflettere fino al 98% della luce solare. Applicata agli edifici, questa superficie può favorire il raffrescamento radiativo passivo. In questo modo riduce il calore assorbito dalle strutture e permette di raffreddarle senza un consumo energetico aggiuntivo. Vediamo insieme in che modo.
Quanto ci costa raffreddare le città con i condizionatori
Ogni volta che accendiamo un climatizzatore si crea un paradosso: l’apparecchio sottrae calore dall’ambiente interno, ma lo trasferisce all’esterno attraverso l’unità di condensazione. Su milioni di edifici, questo significa aggiungere calore a strade e spazi urbani proprio quando le temperature sono più elevate, contribuendo alle condizioni che caratterizzano l’isola di calore.
Il problema diventa ancora più evidente durante le ondate di caldo. Più aumenta la temperatura esterna, maggiore è il ricorso al raffrescamento degli edifici e, di conseguenza, la domanda di elettricità. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), la domanda globale di energia per il condizionamento è destinata a triplicare entro il 2050 rispetto ai livelli attuali nello scenario di riferimento. Già oggi il raffrescamento rappresenta circa il 10% della domanda mondiale di elettricità. Nelle giornate più calde, può arrivare a determinare una quota molto elevata dei picchi di domanda in diversi Paesi.
Questo sovraccarico non è soltanto teorico. Durante le ondate di calore, i sistemi elettrici possono raggiungere nuovi record di domanda e andare incontro a interruzioni o blackout. Nel 2024, oltre 40 Paesi, rappresentativi di quasi il 70% della domanda elettrica mondiale, hanno registrato nuovi picchi durante le ondate di calore oppure importanti disservizi della rete.
Si crea così un circolo vizioso energetico. Il caldo spinge a utilizzare più condizionatori, i consumi elettrici aumentano, le reti vengono sottoposte a maggiore pressione e il calore si trasferisce nuovamente negli ambienti esterni. Ridurre il calore assorbito direttamente dagli edifici può quindi diventare una strategia complementare all’efficienza degli impianti di climatizzazione.
Come funziona la Purdue University e il solfato di bario
La ricerca condotta alla Purdue University ha affrontato il problema partendo non da un condizionatore più efficiente, ma dalla superficie stessa dell’edificio. Il risultato è una vernice acrilica ultra-bianca nella quale una concentrazione particolarmente elevata di solfato di bario permette di riflettere fino al 98,1% della luce solare. Le normali pitture bianche progettate per respingere il calore raggiungono invece mediamente l’80-90% di riflessione.
Come spiega la ricerca, il solfato di bario, indicato con la formula BaSO₄, non è un materiale scelto casualmente: è un composto bianco utilizzato anche nella produzione di carta fotografica e in cosmetica. Nella formulazione sviluppata dai ricercatori, le particelle hanno dimensioni differenti, una caratteristica che permette di disperdere una gamma più ampia di lunghezze d’onda della radiazione solare.
La differenza rispetto a una normale pittura riflettente è quindi sia nella composizione sia nel comportamento termico. La formulazione della Purdue University non si limita a impedire che la superficie assorba la radiazione solare. Questa favorisce anche l’emissione del calore verso il cielo attraverso il meccanismo del raffrescamento radiativo passivo.
Verso il raffreddamento radiativo passivo
Le comuni vernici bianche utilizzano spesso il biossido di titanio come pigmento e possono riflettere circa l’80-90% della radiazione solare. La parte restante viene assorbita dalla superficie e si trasforma in calore, motivo per cui una parete o un tetto bianco tradizionale possono comunque raggiungere temperature elevate.
La formulazione sviluppata a Purdue utilizza invece il solfato di bario ad alta concentrazione. Le particelle di diverse dimensioni aumentano la capacità del rivestimento di disperdere le diverse lunghezze d’onda della luce. Ma il passaggio decisivo riguarda l’infrarosso: il BaSO₄ presenta una forte risposta emissiva intorno ai 9 micrometri, all’interno della cosiddetta finestra atmosferica. In questa regione dello spettro, una parte della radiazione termica può attraversare l’atmosfera e disperdersi verso lo spazio, consentendo alla superficie di perdere calore anche senza un apporto energetico esterno.
È questo il principio del raffrescamento radiativo passivo. In pratica invece di consumare elettricità per trasferire attivamente il calore, la superficie riflette la radiazione solare e contemporaneamente irradia energia termica verso il cielo.
I test termici sui tetti e l’abbattimento delle temperature
La tecnologia è stata sottoposta anche a test sul campo, per verificare se il comportamento osservato in laboratorio fosse riproducibile all’aperto. I ricercatori hanno rilevato che il rivestimento a base di BaSO₄ riusciva a mantenere la superficie al di sotto della temperatura dell’aria circostante anche durante l’esposizione solare.
I numeri dello studio mostrano l’entità del fenomeno. La vernice acrilica al solfato di bario raggiunge una riflettanza solare del 98,1% e, nei test all’aperto, la superficie rivestita è rimasta fino a 4,5 °C più fredda dell’ambiente durante le ore di maggiore irraggiamento solare. Durante la notte, quando il raffrescamento radiativo può agire senza l’apporto della radiazione solare, il campione ha raggiunto una temperatura fino a 10,5 °C inferiore a quella dell’ambiente.
Si tratta quindi di un raffreddamento ottenuto senza alimentare un compressore o un sistema di refrigerazione. La superficie bianca respinge la maggior parte dell’energia solare e trasferisce contemporaneamente parte del proprio calore verso il cielo. È proprio questa combinazione a rendere la tecnologia diversa dalle tradizionali pitture bianche e a spiegare il suo interesse per il raffrescamento passivo degli edifici.
La differenza con la pittura termoriflettente
Non basta che una vernice sia bianca o venga definita termoriflettente per poterla considerare equivalente alla soluzione sviluppata dalla Purdue University. Le pitture commerciali possono contribuire a limitare l’assorbimento della radiazione solare. Per esempio, un prodotto termoriflettente venduto da Leroy Merlin dichiara di ridurre l’assorbimento del calore, mentre il sistema White Reflex Ultra di Ediltermika raggiunge un Solar Reflectance Index (SRI) di 110. Sono però prestazioni e parametri diversi da quelli misurati per la vernice al solfato di bario della ricerca Purdue.
La differenza fondamentale sta quindi nel principio fisico e nella metrica utilizzata. La vernice Purdue è stata progettata per combinare una riflettanza solare estremamente elevata con un’elevata emissività nella finestra atmosferica, permettendo il raffrescamento radiativo passivo. Lo studio riporta una riflettanza solare del 98,1% e un’emissività della finestra atmosferica pari a 0,95.
| Parametro | Pittura Bianca Lavabile (es. Leroy Merlin/Ediltermika) | Vernice Super Bianca (Purdue) |
| Percentuale di riflettanza | Variabile in base al prodotto e non sempre dichiarata direttamente come riflettanza solare; alcuni prodotti riportano invece valori SRI, come 110 per White Reflex Ultra. | 98,1% di riflettanza solare. |
| Principio chimico | Le formulazioni commerciali possono utilizzare pigmenti e additivi diversi; White Reflex, per esempio, è una pittura bianca a base di biossido di titanio e polimeri in emulsione acquosa. | Solfato di bario (BaSO₄) ad alta concentrazione, con particelle di dimensioni differenti che aumentano la dispersione della radiazione solare; il materiale presenta inoltre un’elevata emissività nella finestra atmosferica. |
| Capacità di raffreddamento sotto lo zero ambientale | Le pitture termoriflettenti commerciali possono ridurre il riscaldamento della superficie, ma non è corretto attribuire loro automaticamente la capacità di portare la superficie al di sotto della temperatura dell’aria senza una specifica misurazione. | Nei test sul campo, la vernice al BaSO₄ ha mantenuto la superficie oltre 4,5 °C sotto la temperatura ambiente e ha raggiunto una potenza media di raffreddamento di 117 W/m². |
Il punto da ricordare è dunque semplice: una pittura bianca che riflette il sole non è automaticamente una vernice a raffrescamento radiativo. Per distinguere una normale soluzione termoriflettente dall’innovazione sviluppata a Purdue bisogna verificare non soltanto quanto sole si riflette, ma anche l’emissività nella finestra atmosferica e soprattutto la capacità effettivamente misurata di raffreddare una superficie al di sotto della temperatura dell’ambiente.
