Novo Material para Refrigeração Radiativa

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Novo material é um trocador de jogo em refrigeração
radiativa
Um novo revestimento projetado para resfriamento radiativo sub-ambiente poderia ajudar a combater o
aquecimento global, restringindo o uso de energia.
O aquecimento global é um dos desafios mais sérios que a civilização enfrenta atualmente. Todos os
anos, resulta em inundações severas, calor extremo, incêndios florestais, derretimento de geleiras,
tempestades intensas e muitos outros fenômenos naturais e desastres que ameaçam a humanidade.
A comunidade científica propôs muitas maneiras de ajudar a minimizar os efeitos da crise climática,
incluindo uma equipe de pesquisa liderada por Jian-Guo Dai, da Universidade Politécnica de Hong Kong,
que recentemente relatou um avanço no resfriamento radiativo.
O estudo, publicado na revista EcoMat, baseia-se em uma ideia inicialmente desenvolvida por cientistas
da Universidade de Stanford em 2014, que procurou mitigar os efeitos do aquecimento global, revestindo
edifícios e outros objetos artificiais com materiais que têm a capacidade de resfriá-los abaixo da
temperatura do ar ambiente.
O resfriamento radiativo não requer energia, cujo consumo já está crescendo devido à indústria e ao
crescimento da população mundial. Isso é diferente das salas de resfriamento com condicionadores de
ar, que aquecem o ar do lado de fora e emitem gases de efeito estufa, que discutiremos abaixo.
https://www.advancedsciencenews.com/ipcc-climate-change-widespread-rampant-and-intensifying/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/eom2.12284
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“Todos os objetos com uma necessidade de resfriamento sob a exposição à luz solar podem ser
cobertos por materiais de resfriamento sub-ambientes”, disse Dai em um e-mail. “Além dos telhados do
edifício, paredes de construção, janelas, pavimentos, tanques de óleo, contêineres, têxteis, painéis
solares, e assim por diante, todos podem ser cobertos com esses materiais para criar uma cidade mais
fria e ambiente construído.”
Física do aquecimento global
O principal motor do aquecimento global é o efeito estufa – um processo de aquecimento que ocorre
quando os gases na atmosfera da Terra prendem o calor do Sol. O Sol, que tem uma temperatura
superficial de quase 6.000 graus, irradia energia principalmente na forma de luz visível e infravermelha,
que é absorvida pela superfície do planeta.
Como um corpo aquecido, a Terra então re-emite parte dessa radiação. No entanto, os gases que
compõem a atmosfera da Terra – tanto os gases naturais quanto os gases de efeito estufa – impedem
que esse calor seja irradiado de volta para o espaço. Isso ocorre porque essa radiação é emitida em
comprimentos de onda que ficam presos pela atmosfera.
Desde o início da Revolução Industrial, a atividade humana aumentou a concentração de dióxido de
carbono – um dos principais gases contribuintes para o efeito estufa – na atmosfera em mais de 50%.
Arrefecimento subambiente
Entendendo isso, os pesquisadores de Stanford propuseram a revestimento de objetos com um material
que não apenas reflete a luz solar de volta ao espaço, mas também reemits de parte da radiação térmica
que havia absorvido dentro de uma faixa de comprimento de onda que não fica presa na atmosfera.
Desde que esta ideia original foi apresentada, muitos materiais foram estudados para tais fins, mas
todos eles tiveram várias desvantagens, limitando seu uso generalizado. Por exemplo, a maioria dos
materiais depende de moléculas orgânicas como seus componentes, que se originam principalmente de
recursos fósseis não renováveis e envelhecem mal sob várias condições ambientais e climáticas.
Para superar essas desvantagens, Dai e seus colegas sintetizaram um novo tipo de material de
resfriamento sub-ambiente.
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Mecanismo de refrigeração esquemático do revestimento de
resfriamento de geopolímeros
“Nosso revestimento de resfriamento radiativo sub-ambiente foi desenvolvido usando um material
inorgânico, que é de baixo carbono, ecológico e pode ser produzido sob temperatura ambiente”, explicou
Dai por e-mail. “[Ao] incorporar diferentes tipos de nanopartículas funcionais, o revestimento foi dotado
de excelentes propriedades.”
O desempenho do material recém-desenvolvido é verdadeiramente impressionante: refletiu quase 98%
da energia do Sol e irradiava 95% do calor absorvido de volta ao espaço.
Em testes realizados em Hong Kong, a superfície revestida poderia resfriar uma superfície até 8,9oC
abaixo da temperatura do ar, e a diferença de temperatura entre as superfícies revestidas e não
revestidas atingiu 24,30oC. Além disso, o material teve um bom desempenho em várias condições
adversas, incluindo alta temperatura, imersão em água, desgaste mecânico e luz solar intensa.
Apesar do fato de que o revestimento mostrou excelentes resultados preliminares, Dai e sua equipe
dizem que continuarão desenvolvendo um material ainda mais durável, ambientalmente amigável e mais
eficiente para ajudar a combater a crise climática.
“Estamos desenvolvendo ainda vários materiais de resfriamento radiativo que podem ser adotados em
diferentes aplicações, por exemplo, pavimento, têxteis e janelas”, acrescentou Dai. “Esperamos que a
tecnologia de resfriamento radiativo sub-ambiente possa contribuir significativamente para edifícios
verdes e economizadores de energia, maior conforto humano e uma área urbana mais fria”.
Referência: Jian-Guo Dai, et al., Revestimento radiativo diurno à base de geopolímero, EcoMat (2022).
DOI:10.1002/eom2.12284
Crédito da imagem: Michael Gaida on Pixabay
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/eom2.12284
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/eom2.12284
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