Cosa sono i cool materials?

Sono materiali organici o inorganici, con elevato SRI, indice di riflettanza solare, ovvero con straordinaria capacità di respingere la radiazione solare. SRI è frutto di un calcolo, che tiene conto sia delle misure di riflettanza solare della superficie che della sua emissività termica, in fissate condizioni di irraggiamento e di ventilazione.

La riflettanza solare (o albedo) è la frazione di radiazione riflessa da una superficie rispetto alla radiazione solare che la investe; l’emissività termica è la capacità di una superficie di trasmettere energia sotto forma di radiazione termica. In generale, maggiore è SRI, maggiore è la capacità delle superficie di rimanere “fredda”. Come noto, i materiali bianchi sono di per sé riflettenti e non a caso i tetti degli edifici di molti paesi dei paesi dell’Europa meridionale (Italia, Spagna, Grecia, Tunisia, e altri) con il loro colore bianco, già nelle antiche tradizioni, rappresentavano una “naturale” strategia per limitare il surriscaldamento delle abitazioni esposte all’intenso soleggiamento estivo in questi luoghi.

Questa capacità è legata alla riflessione della luce solare nel cosiddetto campo del visibile. La radiazione solare ha, però, componenti anche in regioni caratterizzate da lunghezze d’onda diverse da quelle del campo visibile. In particolare, è l’assorbimento di radiazione nella regione del NIR (ovvero il vicino infrarosso) responsabile del surriscaldamento superficiale.

Ebbene, i cool materials sono non soltanto materiali prevalentemente chiari o bianchi ma anche colorati con particolare proprietà di riflettere la radiazione solare nel NIR, con la potenzialità di contribuire a contenere i consumi di energia elettrica degli edifici nei mesi estivi e non solo.

Le aree urbane creano un vero e proprio microclima urbano in base alla popolazione, alla densità degli edifici, alle attività industriali, al traffico, alle emissioni, alle fonti di calore. Globalmente, questi aspetti possono influire sulla temperatura sia superficiale che dell’aria circostante, spesso producendo “isole di calore”, che influiscono sull’aumento dei consumi di energia elettrica per raffrescamento, oltre che sul comfort termico, sulle emissioni e sulla qualità dell’aria stessa. Oltre il 75% della popolazione europea vive nelle aree urbane e la percentuale è attesa in crescita oltre l’80% entro il 2050. L’agglomerazione di persone e la concentrazione di attività economiche rende le città particolarmente vulnerabili e tanto più oggetto di valutazione dell’impatto sul cambiamento climatico.

L’isola di calore urbano tipicamente si manifesta con una temperatura delle aree urbane di 3-10°C superiore rispetto a quella delle aree rurali circostanti, con un fenomeno di surriscaldamento locale che concorre, anche se non come attore protagonista, al fenomeno su larga scala del Global Warming (GW). È infatti noto che ne sono responsabili i gas serra – la CO2 in primis – che provengono da molteplici attività umane e industriali che si articolano non solo nelle città.

Tra i principali impatti del GW si collocano le ondate di calore e l’innalzamento della temperatura degli oceani, con intensificazione dei fenomeni violenti ed esplosivi di precipitazioni intense.

Gli strumenti principali con cui combattere il Global Warning sono svariati, come, ad esempio, l’efficientamento energetico, la riduzione delle emissioni di CO2, della progettazione e produzione dei materiali, del loro utilizzo intensivo. Accanto a tali tecniche principali si affiancano le tecniche della moderna geoingegneria, tra cui quelle definite dagli acronimi inglesi SRM (tecniche di gestione della radiazione solare) e CDR (rimozione della CO2).

L’impiego di cool materials per aumentare la riflettanza solare superficiale ovvero l’albedo rientra nell’ambito delle tecniche del SRM. I cool materials sono stati indagati da Italcementi sia nella versione statica che dinamica.

I cool materials statici sono caratterizzati da proprietà specifiche, “statiche” appunto, del colore, di riflettanza solare ed emissività termica.

I cool materials dinamici avrebbero la potenzialità di adattare tale capacità in funzione di un parametro, la temperatura ad esempio, come i cool materials termocromici.

La loro capacità adattiva consentirebbe loro di restare più scuri al di sotto di una temperatura di soglia prescelta e transire verso tonalità più chiara al di sopra di esse. La natura organica dei materiali “cool” termocromici commercialmente reperiti ha evidenziato la loro rapida tendenza alla fotodegradazione nei test di invecchiamento naturale e accelerato condotti da Italcementi, indipendentemente dalla matrice cementizia in cui sono stati integrati. E’ per questo motivo che Italcementi guarda, ad oggi, con interesse applicativo alla realizzazione di cool materials cementizi di natura statica.

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