Ketika suhu meningkat di seluruh dunia, bagaimana kita menjaga rumah dan bangunan lain tetap dingin? Yang lebih kaya di antara kita meledakkan AC kita, yang efektif, tetapi hanya lebih merusak lingkungan, berkat penggunaan energi yang lebih tinggi. Yang kurang beruntung hanya menderita, atau bahkan mati dalam gelombang panas.
Para peneliti dari Universitas Columbia memiliki solusi baru untuk mendinginkan bangunan, yang menurut mereka dapat membantu mengurangi beban perubahan iklim. Ini adalah cat putih - secara teknis pelapis polimer - yang menggunakan lubang sangat kecil untuk mendinginkan udara.
Pelapisan adalah contoh pendinginan radiasi siang hari pasif (PDRC), di mana permukaan menjadi dingin dengan memantulkan sinar matahari dan panas kembali ke atmosfer. Cat putih, yang memantulkan cahaya, telah lama digunakan untuk PDRC. Tapi mereka biasanya mengandung pigmen yang menyerap cahaya, dan mereka memantulkan panjang gelombang matahari lebih lama secara tidak sempurna.
Sebaliknya, lapisan yang dikembangkan oleh tim Columbia memiliki permukaan seperti busa yang penuh dengan lubang nano. Untuk membuatnya, para peneliti pada dasarnya mengambil pigmen dari cat putih dan menggantinya dengan lubang-lubang kecil ini. Ini mengubah polimer putih transparan. Lubang-lubang itu menyebar dan memantulkan semua panjang gelombang sinar matahari, membuat lapisan jauh lebih baik di PDRC daripada cat tradisional.
"[Cat putih tradisional] biasanya memantulkan hanya 85 persen dari total sinar matahari, tetapi menyerap sisanya dan memanas, " kata Nanfang Yu, seorang profesor fisika terapan yang bekerja pada penelitian yang diterbitkan hari ini di jurnal Sci ence. "Sebaliknya, lapisan yang kami kembangkan mencerminkan 96 hingga 99 persen dari total sinar matahari - ultraviolet, terlihat dan inframerah - yang sangat tinggi, dan dapat tetap di bawah suhu lingkungan bahkan ketika sinar matahari kuat."
Ilmuwan lain telah menggunakan metode yang memantulkan sinar matahari yang sama untuk mencapai pendinginan, kata Mark Swihart, seorang profesor teknik kimia dan biologi di Universitas di Buffalo, yang tidak terlibat dalam penelitian.
"Namun, apa yang baru di sini adalah cara yang relatif sederhana dan cerdas untuk mencapai hasilnya, " katanya. "Seperti yang bisa saya katakan, tidak ada yang sebelumnya mengusulkan menggunakan polimer berpori seperti itu untuk aplikasi pendingin pasif ini. Kebaruan karya terletak pada pemilihan metode yang sangat sederhana ini untuk membentuk film yang mencapai efek pendinginan pasif. "
Karena metodenya sangat sederhana, kata Swihart, ini bisa relatif mudah dan murah untuk diproduksi dan diterapkan dalam skala besar - pelapisnya bisa, misalnya, dibuat dalam gulungan besar dan diaplikasikan seperti wallpaper.
"Saya pikir itu mungkin memiliki potensi praktis yang signifikan, " katanya.
Lapisan ini bekerja paling baik di daerah beriklim cerah - studi menemukan bahwa panasnya berkurang 6 derajat Celcius di gurun Arizona. Tapi itu juga berfungsi dengan baik di lingkungan yang lebih foggier, lebih tropis - mengurangi panas hingga 3 derajat Celcius di Bangladesh. Ini berarti dapat digunakan dalam pengaturan yang sangat berbeda di seluruh dunia.
Lapisan ini mudah diaplikasikan, pada dasarnya bekerja seperti cat standar. Ini dapat digunakan di hampir semua permukaan, dari atap ke tangki air hingga kendaraan. Tim juga bereksperimen dengan membuat pelapis dengan warna yang berbeda, dengan harapan membuat produk menarik bagi khalayak yang lebih luas. Menambahkan warna memang menurunkan tingkat pendinginan, tetapi kinerjanya masih lebih baik daripada cat komersial berwarna.
"Ini penting mengingat selera manusia, " kata Jyotirmoy Mandal, seorang mahasiswa doktoral dan penulis utama dalam penelitian ini. "Tidak semua orang menginginkan atap putih di rumah mereka, dan perusahaan cat telah mencoba mengembangkan 'warna keren' selama beberapa dekade."
Para peneliti sekarang fokus pada penggunaan sistem berbasis air atau alkohol untuk membuat lapisan dengan kinerja pendinginan yang serupa, yang dapat membuat produk lebih ramah lingkungan dan mudah diterapkan. Mereka juga mencari cara baru untuk mendaur ulang polimer yang dibuang.
Tim berharap lapisan itu pada akhirnya dapat digunakan di tempat-tempat dari gurun ke daerah tropis ke tempat-tempat dengan iklim sedang - pada dasarnya di mana saja di mana panas lebih merupakan masalah daripada dingin. Ini juga dapat berguna dalam berbagai situasi ekonomi.
"Dalam pengaturan kaya sumber daya, lapisan dapat mengurangi biaya pendingin udara, " kata Yuan Yang, seorang profesor ilmu dan teknik material yang bekerja pada penelitian. “Di rangkaian miskin sumber daya, di mana pendinginan listrik tidak terjangkau atau tidak tersedia - misalnya di pedesaan Asia Selatan atau Afrika - pendinginan sub-ambien dapat memberikan bantuan."
Lapisan, jika digunakan pada bangunan yang cukup sekaligus, juga dapat membantu menangani apa yang disebut "pulau panas perkotaan" - daerah perkotaan yang jauh lebih panas daripada lingkungannya, berkat bangunan yang berdekatan dan banyak aktivitas manusia. Ketika dunia terus mengalami urbanisasi, pulau-pulau panas ini merupakan masalah yang semakin meningkat - gelombang panas membunuh penduduk kota yang tidak proporsional.
“Namun upaya seperti itu membutuhkan kolaborasi luas antara peneliti, perencana kota, dan pembuat kebijakan, ” kata Mandal. "Kami berharap bahwa pekerjaan kami akan menyebarkan kesadaran tentang potensi pendinginan radiasi di luar lingkaran ilmiah."
