Una nuova pittura per tetti può mantenerli fino a 6 °C più freddi senza aria condizionata
Quando il caldo diventa una delle principali fonti di consumo energetico degli edifici, la soluzione potrebbe trovarsi molto più in alto di quanto immaginiamo: direttamente sul tetto. Un gruppo di ricercatori della University of New South Wales (UNSW), in Australia, ha sviluppato una pittura per tetti capace di mantenere la superficie fino a 6 °C più fredda rispetto a una comune vernice bianca commerciale, sfruttando un principio che va oltre la semplice riflessione della luce solare. L’obiettivo è ridurre la quantità di calore che entra nell’edificio e, di conseguenza, il lavoro richiesto ai sistemi di climatizzazione nelle giornate più calde.
Il risultato è particolarmente interessante perché la formulazione combina una riflettanza solare del 92% con una emissività infrarossa del 96%, due caratteristiche fondamentali per la cosiddetta refrigerazione radiativa passiva diurna. A differenza di una normale pittura bianca, progettata soprattutto per assorbire meno radiazione solare, questo tipo di rivestimento cerca anche di trasferire efficacemente verso l’esterno il calore accumulato dalla superficie. E lo fa attraverso una formulazione a base d’acqua, priva di fluoropolimeri e pensata per essere applicata con strumenti già normalmente utilizzati nell’edilizia.
Perché una pittura per tetti più fredda può fare la differenza?
Il principio di partenza è semplice: un tetto esposto per ore al sole può raggiungere temperature molto elevate e diventare una delle principali superfici attraverso cui il calore viene trasferito all’edificio. Più la copertura si riscalda, maggiore può essere il carico che l’impianto di climatizzazione deve successivamente compensare. La strategia dei tetti freddi, quindi, non consiste necessariamente nell’aggiungere un nuovo dispositivo tecnologico, ma nel modificare le proprietà della superficie già esistente.
La ricerca australiana porta questo concetto a un livello ulteriore attraverso i materiali definiti passive daytime radiative coolers (PDRC). Il loro funzionamento combina due fenomeni: da una parte una forte riflessione della radiazione solare, dall’altra una elevata emissione di energia sotto forma di radiazione infrarossa. Una parte di quest’ultima può attraversare la cosiddetta finestra atmosferica, un intervallo dello spettro nel quale l’atmosfera terrestre è relativamente trasparente alla radiazione termica. In termini semplici, il rivestimento cerca di impedire al tetto di assorbire calore e, contemporaneamente, di favorire la dispersione verso il cielo di quello che comunque riesce a raggiungerlo.
Che cosa rende diversa questa pittura rispetto a una normale vernice bianca?
Il colore, da solo, non spiega le prestazioni ottenute. Dietro la superficie bianca c’è una formulazione nella quale vengono combinati diversi materiali inorganici, inseriti all’interno di una matrice acrilica pura. La composizione comprende particelle di solfato di bario (BaSO₄), ossido di alluminio (Al₂O₃) e biossido di silicio (SiO₂), oltre a minuscole sfere cave di vetro.
La scelta e la dimensione delle particelle hanno un ruolo determinante perché permettono di controllare il modo in cui la luce viene diffusa all’interno del rivestimento. Le particelle e le microsfere aumentano la capacità della superficie di respingere la radiazione solare, mentre il biossido di silicio contribuisce alle proprietà emissive nella regione infrarossa. Il risultato è un rivestimento capace di riflettere circa il 92% della radiazione solare incidente, evitando inoltre l’impiego di pigmenti caratterizzati da un’elevata capacità di assorbimento nell’ultravioletto, che potrebbe compromettere parte delle prestazioni termiche.
La formulazione senza fluoropolimeri è davvero importante?
Sì, soprattutto se l’obiettivo è trasformare un risultato di laboratorio in una tecnologia applicabile su superfici edilizie molto estese. Alcuni materiali utilizzati nella refrigerazione radiativa possono raggiungere prestazioni notevoli, ma richiedono strutture sofisticate, polimeri fluorurati o processi produttivi che diventano meno interessanti quando si passa da piccoli campioni a migliaia di metri quadrati di copertura.
Il gruppo della UNSW ha seguito invece una strada più vicina alla logica industriale delle normali vernici. I componenti vengono miscelati attraverso processi relativamente semplici, con l’aggiunta dell’emulsione acrilica e la regolazione delle caratteristiche della formulazione. La produzione avviene a temperatura ambiente, mentre l’applicazione può essere effettuata a pennello oppure tramite spruzzatura. Questa caratteristica potrebbe avere un peso importante nell’eventuale sviluppo commerciale, perché una soluzione destinata ai tetti deve essere non soltanto efficace, ma anche producibile e applicabile senza trasformare ogni intervento in un’operazione altamente specializzata.
Quanto è riuscita a raffreddare realmente la superficie?
La parte più interessante della ricerca arriva dai test condotti all’aperto. I ricercatori hanno sottoposto il materiale a un’esposizione continua di 72 ore a Sydney, in condizioni meteorologiche reali e con livelli di irraggiamento solare superiori a 1.000 W/m². In queste condizioni, la superficie trattata ha raggiunto una temperatura fino a 6 °C inferiore rispetto a quella di una pittura bianca commerciale utilizzata come riferimento.
È però importante interpretare correttamente questo dato. Non significa che dipingendo il tetto di una casa con questo materiale la temperatura interna diminuirà automaticamente di 6 °C. La differenza misurata riguarda la temperatura della superficie e non direttamente quella degli ambienti interni. Il risultato finale dipende da isolamento, ventilazione, orientamento dell’edificio, materiali costruttivi, massa termica, dimensioni della copertura, condizioni climatiche e utilizzo dell’immobile. Il dato resta comunque significativo perché dimostra che il comportamento termico non dipende semplicemente dal colore bianco, ma dalle proprietà ottiche e radiative della formulazione.
Quanto potrebbe far risparmiare sull’aria condizionata?
Per valutare questa possibilità, i ricercatori hanno utilizzato le proprietà misurate del rivestimento all’interno di modelli energetici applicati a edifici prototipo. Le simulazioni hanno indicato un potenziale risparmio annuale fino a circa 63.000 kWh per un edificio commerciale e fino a 5.000 kWh per un edificio residenziale.
Sono numeri che attirano immediatamente l’attenzione, ma devono essere letti per quello che sono: risultati di simulazione, non consumi elettrici misurati per un anno in edifici reali. Il risparmio effettivo può cambiare sensibilmente in funzione del clima, della superficie del tetto, dell’isolamento, dell’efficienza dell’impianto di climatizzazione e delle caratteristiche dell’edificio.
Il principio energetico, tuttavia, è particolarmente interessante: se una superficie assorbe meno calore e riesce a disperderne una quantità maggiore verso l’esterno, l’impianto di condizionamento deve successivamente rimuovere meno energia termica. In altre parole, si cerca di evitare una parte del carico di raffreddamento prima ancora che l’aria condizionata debba intervenire.
È una soluzione adatta a qualsiasi edificio?
Non necessariamente. Una tecnologia di questo tipo appare particolarmente promettente nei climi caldi e caratterizzati da forte irraggiamento solare, dove la domanda di raffrescamento rappresenta una componente significativa dei consumi energetici. In zone fredde o in edifici che richiedono molto riscaldamento durante l’inverno, invece, una superficie progettata per riflettere fortemente la radiazione solare potrebbe avere effetti meno vantaggiosi in determinati periodi dell’anno.
Per questo motivo la pittura radiativa non dovrebbe essere considerata un sostituto universale dell’isolamento termico o dell’aria condizionata. Il suo interesse emerge soprattutto come elemento aggiuntivo all’interno di una strategia di raffrescamento passivo, insieme a isolamento adeguato, schermature solari, ventilazione, vegetazione e impianti efficienti.
Il vero ostacolo sarà la durata nel tempo?
È probabilmente questo il punto sul quale serviranno le verifiche più importanti. Un test esterno di 72 ore dimostra che il materiale può funzionare in condizioni reali, ma non risponde ancora alla domanda decisiva per il settore edilizio: come si comporterà dopo anni di esposizione?
Un tetto deve resistere a radiazione ultravioletta, pioggia, umidità, polvere, contaminazione atmosferica, escursioni termiche, abrasione e accumulo di sporco. Anche una riduzione progressiva della riflettanza superficiale potrebbe modificare le prestazioni iniziali. Saranno quindi fondamentali studi sulla durabilità, sui costi per metro quadrato, sulla manutenzione, sull’invecchiamento e sull’effettiva applicabilità a differenti materiali di copertura.
Ed è proprio qui che si giocherà il passaggio dalla ricerca alla tecnologia utilizzabile su larga scala. La prospettiva più interessante, infatti, non riguarda soltanto la possibilità di costruire nuovi edifici più efficienti, ma quella di intervenire su quelli già esistenti. Riverniciare una copertura è generalmente molto meno invasivo che sostituirla completamente o realizzare una riqualificazione energetica strutturale. Per capannoni, magazzini, scuole, edifici commerciali e abitazioni nelle regioni più calde, una superficie capace di respingere il calore potrebbe quindi diventare una delle tante strategie con cui affrontare un problema destinato a diventare sempre più rilevante.
La vera sfida sarà dimostrare che un materiale sofisticato dal punto di vista fisico può mantenere prestazioni elevate anche quando assume la forma apparentemente ordinaria di una pittura. Se durata, costi e rendimento su scala reale confermeranno le prime indicazioni, una parte della tecnologia per raffreddare gli edifici potrebbe effettivamente arrivare da qualcosa di sorprendentemente semplice: una superficie bianca applicata direttamente sul tetto.
Maggiori informazioni sulla ricerca: “Una nuova vernice di raffreddamento radiativo diurno passivo a base d’acqua priva di fluoro per applicazioni sui tetti degli edifici” pubblicato su sciencedirect.com.