SEGUI QUANDO SI PIANTA SU
Le finestre sono belle ma costose dal punto di vista energetico. In inverno lasciano uscire il calore, in estate fanno entrare il caldo, eppure rimangono indispensabili perché devono rimanere trasparenti. Questo paradosso ha reso i vetri il punto debole di ogni edificio efficiente dal punto di vista energetico.
Una pellicola trasparente per finestre isolante potrebbe risolvere questo problema. Un nuovo materiale sviluppato all’Università del Colorado a Boulder sta cambiando le regole del gioco per l’isolamento termico.
Un rivestimento sottile come una pellicola, quasi invisibile, trasforma una finestra ordinaria in una barriera termica simile a un muro isolato, senza offuscare la vista. Si chiama MOCHI ed è destinato ad aiutare a risparmiare enormi quantità di energia in tutto il mondo.
Indice
Pellicola trasparente per finestre isolante (MOCHI) in un minuto
Ricercatori dell’Università del Colorado a Boulder hanno sviluppato MOCHI, un rivestimento trasparente per finestre che isola come un muro. Realizzato in silicone con oltre il 90% di aria intrappolata in pori nanometrici, blocca il trasferimento di calore senza offuscare la vista. Il materiale sfrutta la fisica dei gas: nei pori così stretti, le molecole non si scontrano e non trasferiscono calore.
Applicabile come pellicola su vetri esistenti, potrebbe ridurre il consumo energetico negli edifici — responsabili del 40% dell’energia globale — e migliorare i sistemi solari passivi, anche in giornate nuvolose. Se la produzione su larga scala sarà possibile, MOCHI offrirà un modo semplice per rendere edifici più efficienti senza rinunciare alla luce naturale.
Un isolante che conserva completamente la trasparenza
MOCHI è l’acronimo di Mesoporous Optically Clear Heat Insulator ed è un gel a base di silicone che può essere applicato direttamente sui vetri esistenti senza necessità di interventi invasivi. Nonostante lo spessore sia appena cinque millimetri, il materiale risulta così efficace da permettere a un ricercatore di tenere una fiamma accesa sul palmo della mano senza sentire alcun calore.
Il segreto della sua efficienza risiede nel fatto che oltre il novanta per cento del suo volume è composto da minuscole sacche d’aria intrappolate, organizzate in una struttura talmente complessa da sembrare un incubo per idraulici secondo la definizione stessa dei suoi creatori. Nonostante la complessità strutturale, il materiale rimane quasi perfettamente trasparente, riflettendo appena lo zero virgola due per cento della luce incidente.
La scienza dietro la struttura porosa trasparente
MOCHI nasce dall’idea dei materiali aerogel, quei materiali ultraleggeri che la NASA utilizza per isolare i rover su Marte, ma risolve il grande difetto storico dei gel porosi: la mancanza di trasparenza ottica. Negli aerogel tradizionali i pori si formano in modo casuale, diffondendo la luce e rendendo il materiale opaco.
In questa formulazione innovativa, i ricercatori hanno progettato la struttura porosa da zero partendo da principi di autoassemblaggio. Hanno usato molecole simili a detergenti chiamate tensioattivi che in soluzione si autoassemblano in filamenti sottilissimi. Intorno a questi filamenti si deposita il silicone attraverso una reazione chimica controllata.
Successivamente i tensioattivi vengono rimossi dal materiale, lasciando al loro posto un labirinto di canali nanometrici pieni d’aria. Il risultato finale è un materiale che blocca efficacemente il calore senza bloccare la visibilità.
Il meccanismo fisico che arresta il trasferimento termico
Il calore nei gas si trasmette quando le molecole si scontrano tra loro, trasferendosi energia come in una staffetta invisibile di particelle. Nei pori di MOCHI gli spazi sono così stretti che le molecole non riescono a scontrarsi l’una con l’altra.
Le particelle colpiscono invece le pareti dei canali, perdendo energia senza trasferirla alle altre molecole circostanti. Questo processo fisico conosciuto come riduzione del libero cammino medio trasforma il materiale in una barriera termica estremamente efficiente per l’isolamento.
Contemporaneamente le dimensioni dei pori e la composizione chimica del silicone sono state calibrate con precisione per minimizzare la dispersione della luce visibile, mantenendo la trasparenza del materiale completamente intatta.
Applicazioni oltre l’isolamento tradizionale delle finestre
L’utilizzo più immediato di una pellicola trasparente per finestre isolante riguarda la ristrutturazione di edifici esistenti. L’applicazione di MOCHI richiede semplicemente di applicarlo come una pellicola sul vetro senza dover sostituire infissi o usare tinte scure che compromettono la luminosità.
Il potenziale di applicazione va però ben oltre l’isolamento statico. Il materiale potrebbe integrarsi in sistemi solari passivi come pannelli che catturano il calore della luce solare anche in giornate nuvolose, per riscaldare acqua o ambienti senza consumare elettricità.
La sfida della produzione su scala industriale
Per il momento MOCHI rimane un prodotto di laboratorio in fase di sviluppo. Il processo di fabbricazione risulta lento e richiede passaggi precisi e controllati. Gli ingredienti alla base della formulazione sono comunque comuni, economici e chimicamente stabili nel tempo: il silicone non ingiallisce durante l’invecchiamento, diversamente da molte plastiche che si degradano con i raggi ultravioletti.
Il team di ricerca sta lavorando attualmente per trasformare la produzione in un sistema continuo, capace di generare grandi fogli uniformi e omogenei adatti a cantieri e ristrutturazioni su larga scala. Se riusciranno a raggiungere questo obiettivo, MOCHI potrebbe diventare uno strumento chiave per ridurre il consumo energetico degli edifici, che oggi assorbono circa il quaranta per cento dell’energia mondiale.
Un equilibrio tra efficienza energetica e qualità della vita
La vera rivoluzione è culturale e progettuale. Il materiale dimostra che non dobbiamo scegliere tra efficienza energetica e qualità della vita degli abitanti.
Gli spazi possono mantenere la luce naturale del giorno, la vista sul giardino o sul paesaggio circostante, il senso di apertura generato dalle grandi vetrate, e allo stesso tempo ridurre drasticamente i consumi di riscaldamento e raffrescamento.
In un’epoca dove il cambiamento climatico richiede soluzioni silenziose ma diffuse in tutti i settori, un rivestimento trasparente per finestre potrebbe sembrare un dettaglio minore nell’economia energetica globale. Moltiplicato però per miliardi di metri quadrati di vetro presenti negli edifici del mondo intero, diventa una leva potente e concreta per costruire un futuro più sostenibile dal punto di vista ambientale.
Fonte:
Dal nostro Magazine: