Des chercheurs de Purdue créent la peinture blanche la plus blanche au monde

Des chercheurs de Purdue créent la peinture blanche la plus blanche au monde

janvier 2, 2022 0 Par brandon


WEST LAFAYETTE, Ind. — Une nouvelle peinture développée par des chercheurs de l’Université Purdue est la plus cool — littéralement.

Lorsque Xiulin Ruan, professeur de génie mécanique à l’école, et ses étudiants diplômés ont commencé à travailler sur ce projet il y a sept ans, ils n’avaient pas l’intention d’inventer une nouvelle couleur de peinture. Ils voulaient plutôt trouver un moyen de conserver l’énergie et de lutter contre le changement climatique. Mais ce qu’ils ont découvert, c’est que la peinture pouvait faire exactement cela.

Et c’est ainsi que Ruan et son équipe ont créé la peinture la plus blanche du monde – un titre qu’elle a récemment remporté dans le livre Guinness des records du monde, un statut jamais atteint.

Cette peinture, cependant, peut faire bien plus que de battre des records du monde. Il est considéré comme une percée en matière de durabilité, qui pourrait réduire voire éliminer le besoin de climatisation, et donc l’énergie nécessaire pour l’alimenter.

« L’impact de cette peinture, c’est bon pour essayer d’atténuer le réchauffement climatique, l’effet d’îlot de chaleur urbain et la crise de l’électricité », a déclaré Xiangyu Li, chercheur postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology qui a travaillé sur ce projet en tant que doctorant. . étudiant dans le laboratoire de Ruan. « Mais ce que j’aime le plus, c’est que cela pourrait avoir un impact direct sur les factures d’électricité des gens, et c’est quelque chose auquel tout le monde peut s’identifier. »

Développer la formule de cette peinture n’a pas été facile. L’étude de plusieurs années s’appuie sur les efforts visant à créer une peinture rafraîchissante comme alternative à la climatisation traditionnelle qui remonte aux années 1970.

Les chercheurs ont examiné plus de 100 matériaux différents et ont réduit leurs options à 10. À partir de là, le laboratoire a testé environ 50 formulations différentes pour chaque matériau.

« J’ai commencé à regarder chaque matériau blanc dans ma vie quotidienne », a déclaré Li.

C’est alors qu’ils ont trouvé du sulfate de baryum. La peinture est basée sur deux caractéristiques clés : la concentration et la taille du composé de sulfate de baryum.

La peinture a une concentration très élevée du composé, qui est également utilisé pour faire du papier photo et des cosmétiques blancs. Il contient également des particules de sulfate de baryum de tailles différentes dans la peinture.

La plupart des peintures blanches ont une seule taille de particule qui reflète la partie visible du spectre solaire, mais elles absorbent plus de lumière ultraviolette et infrarouge, selon Joseph Peoples, un doctorant. candidat à l’école de génie mécanique de Purdue qui a également travaillé dans le laboratoire de Ruan.

« La plus grande difficulté a été de rendre la peinture aussi réfléchissante que possible pour l’ensemble du spectre solaire », a déclaré Peoples.

La quantité de lumière que chaque particule de sulfate de baryum diffuse dépend de sa taille, a déclaré Peoples.

Ainsi, le fait d’avoir une plus large gamme de tailles de particules permet à la peinture de diffuser une plus grande partie du spectre lumineux.

Les chercheurs pensent que cette peinture blanche la plus blanche est probablement l’équivalent le plus proche de Vantablack, la peinture noire la plus noire qui absorbe jusqu’à 99,9 % de la lumière visible. La peinture sur laquelle le laboratoire de Ruan a atterri reflète jusqu’à 98,1% de la lumière du soleil, selon la recherche. Cela se compare aux autres peintures hautement réfléchissantes du marché qui réfléchissent entre 80 et 90 % de la lumière.

Parce que la peinture de Ruan reflète presque toute la lumière du soleil entrante, elle ne consomme aucune énergie. Ensuite, il va encore plus loin, en émettant de l’énergie thermique dans l’espace au-delà de l’atmosphère terrestre, ce qui signifie qu’il envoie plus de chaleur qu’il n’en absorbe.

« Disons que c’est une journée sèche et ensoleillée à l’extérieur et que la température est de 85 degrés Fahrenheit », une surface recouverte de peinture de Purdue « sera d’environ 75 degrés Fahrenheit », a déclaré Peoples. « La peinture se refroidit en dessous de la température ambiante, créant une réfrigération gratuite, sans aucune entrée d’électricité. »

En abaissant les températures de surface des bâtiments peints avec cette peinture blanche, on abaisse également les températures intérieures desdits bâtiments. Si les bâtiments ne chauffent pas à cause du soleil, cela réduit la nécessité d’allumer leur climatisation aussi haut ou la supprime complètement.

« Si vous deviez utiliser cette peinture pour couvrir une surface de toit d’environ 1 000 pieds carrés, nous estimons que vous pourriez obtenir une puissance de refroidissement de 10 kilowatts », a déclaré Ruan dans un communiqué. « C’est plus puissant que les climatiseurs centraux utilisés par la plupart des maisons. »

Ruan travaille pour mettre la peinture sur le marché et donc son emploi du temps ne lui a pas permis de parler avec IndyStar.

Bien que la différence de 98 % à 90 % puisse sembler peu importante, Li a déclaré qu’avant, un bâtiment absorbait 10 % de la lumière du soleil et qu’il n’en absorbe maintenant que 2 %. . »

Lorsque la plupart des gens pensent à réduire les émissions de carbone, ils pensent au secteur et à l’industrie des transports. Cependant, les bâtiments génèrent près de 40 % des émissions annuelles de CO2 liées à l’énergie dans le monde, selon le rapport des Nations Unies sur le climat.

À Indianapolis, 66% des émissions de gaz à effet de serre à l’échelle de la communauté proviennent des bâtiments, a déclaré la ville. La majorité de ces émissions sont le résultat des opérations du bâtiment telles que le refroidissement et le chauffage.

Par conséquent, réduire le refroidissement signifie utiliser moins d’énergie produite par les combustibles fossiles tels que le charbon et le gaz naturel, ce qui pourrait entraîner une réduction des émissions de carbone à l’origine du changement climatique.

« Je pense que la découverte de la peinture blanche a, à long terme, des implications potentiellement importantes », a déclaré Jeff Dukes, directeur exécutif du Purdue Climate Change Research Center. « Dans de nombreuses régions du monde où nous souhaitons refroidir nos bâtiments pendant la majeure partie ou la totalité de l’année pour des espaces confortables, cela pourrait signifier d’importantes économies d’énergie potentielles. »

La peinture la plus blanche peut également aider à réduire l’effet d’îlot de chaleur urbain, selon Peoples. Les îlots de chaleur urbains sont le résultat du remplacement par les villes de la couverture terrestre naturelle par des chaussées, des bâtiments et d’autres matériaux qui absorbent et retiennent la chaleur. Cela augmente les besoins énergétiques, les niveaux de pollution et les maladies liées à la chaleur.

Le changement climatique provoque des vagues de chaleur plus fréquentes et plus sévères. Selon des recherches menées au centre de Dukes, l’Indiana pourrait voir jusqu’à 30 jours de plus au-dessus de 95 degrés d’ici le milieu du siècle.

Le récent rapport de l’ONU sur les changements climatiques a publié un « code rouge pour l’humanité » en ce qui concerne la crise climatique, et a souligné l’importance de prendre des mesures rapides pour réduire les émissions. Cette peinture pourrait n’être qu’un outil dans cette boîte à outils, a déclaré Dukes.

Pour l’Américain de tous les jours, la peinture pourrait également faire une grande différence pour leurs poches, a déclaré Li, car elle crée essentiellement une climatisation gratuite.

Pour une maison d’un étage d’environ 1 000 pieds carrés, la peinture pourrait économiser environ un dollar par jour qui aurait été dépensé en climatisation. Cela revient à environ 30 $ par mois ou près de 360 ​​$ par an en économies d’électricité.

« La peinture a l’avantage d’économiser sur les factures d’électricité et en même temps de contribuer à sauver la terre », a déclaré Li, « elle se connecte avec tout le monde ».

Cette peinture pourrait être utilisée de multiples façons, selon les chercheurs. Le plus évident est sur les bâtiments commerciaux et résidentiels, à la fois sur leurs toits, qui font face à la lumière directe du soleil, et les murs latéraux.

Mais les chercheurs ajoutent qu’il pourrait même aller jusqu’à être appliqué sur des routes ou des voitures pour aider à refroidir la surface de la terre à une échelle encore plus grande.

L’équipe a déposé une demande de brevet pour la peinture et elle subit actuellement les tests nécessaires pour la commercialiser à grande échelle. Ruan et son laboratoire travaillent avec une entreprise commerciale pour s’assurer que la peinture répond aux exigences de fiabilité des peintures d’extérieur et est capable de résister aux éléments.

Il n’y a pas de calendrier pour le moment où la peinture arrivera dans les rayons des magasins, a déclaré Li, mais il faudra probablement quelques années avant que les clients puissent l’acheter dans leur quincaillerie locale. La peinture de Purdue devrait être compétitive par rapport aux autres peintures d’extérieur, a-t-il ajouté, et utiliser un processus de fabrication similaire afin qu’elle ne soit pas difficile à produire.

« Notre objectif est que si nous pouvons le mettre sur le marché, ce sera comme acheter n’importe quelle autre peinture blanche », a déclaré Li. « Le moyen le plus important de tirer le meilleur parti de l’innovation scientifique dans ce domaine est de faire en sorte que de plus en plus de personnes puissent l’utiliser. »

C’est pourquoi Ruan et ses étudiants diplômés ont adoré l’idée d’une peinture : c’est accessible et facile.

Néanmoins, ils reconnaissent qu’il sera difficile d’amener les gens à adopter et à utiliser la peinture blanche. Surtout d’un point de vue résidentiel, de nombreux propriétaires pourraient ne pas être habitués à voir des murs blancs ou ils pourraient vouloir que leur maison se démarque des autres dans leur rue.

« Les gens n’utilisent déjà pas de peinture blanche partout pour essayer de garder les bâtiments au frais », a déclaré Dukes, « la question est donc de savoir combien de personnes vont l’utiliser ? »

La ville d’Indianapolis a déclaré qu’elle avait des idées sur la façon d’augmenter l’adoption de telles pratiques.

Le bureau de la durabilité cherche toujours à mieux utiliser les incitations qu’il peut exploiter et encourager les résidents à utiliser ces types de matériaux, a déclaré le directeur exécutif du bureau, Morgan Mickelson.

Les autorités municipales ont également récemment promulgué une ordonnance sur l’analyse comparative et la transparence pour aider à améliorer l’efficacité énergétique et hydrique des bâtiments d’Indianapolis. Les propriétaires d’immeubles qui participent au programme doivent mesurer chaque année la consommation d’eau et d’énergie de leurs immeubles, puis en faire rapport chaque année. Avec ces données, ils peuvent ensuite travailler avec la ville pour trouver des moyens de faire des réductions.

Mickelson a déclaré qu’elle pense que cette peinture, lorsqu’elle est disponible, pourrait être un moyen clé d’y parvenir.

« Notre environnement bâti offre l’une des plus grandes opportunités de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre », a-t-elle déclaré, ajoutant que la ville essaiera de trouver des moyens d’utiliser cette peinture sur ses propres bâtiments lorsqu’elle sera disponible.

« Avoir la peinture blanche la plus blanche de l’Université Purdue est tellement excitant », a ajouté Mickelson, « surtout d’être une institution de l’Indiana à la tête de ce type de travail. »

Source : L’étoile d’Indianapolis



Source