Un nuovo materiale lascia passare la luce e trattiene il calore solare

In un lavoro pubblicato sulla rivista ACS Nano, un team di ricerca del MIT ha confermato di aver prodotto un materiale leggero, con struttura in silice, capace di trattenere il calore solare. Si tratta di un tipo di aerogel in grado di far passare il 95% della luce solare, mantenendo inalterate le sue caratteristiche isolanti. Una scoperta che potrebbe rivoluzionare il mondo del riscaldamento.

a cura di Tommaso Tautonico

La chiave di lettura per una efficiente raccolta del calore solare è mantenere il calore all’interno, lasciando fredda la superficie esterna.

Ne è convito un gruppo di ricercatori del MIT che hanno messo a punto un materiale particolare, un aerogel particolare, in grado di sfruttare al massimo il calore solare. Lin Zhao, Evelyn Wang, Gang Chen, assieme ad altri cinque ricercatori hanno lavorato per anni al progetto, producendo un nuovo tipo di aerogel, molto leggero, costituito principalmente da aria con una struttura in silice. Questo materiale di nuova concezione, perfettamente trasparente, lascia passare facilmente la luce, ma impedisce la fuoriuscita del calore.

Uno dei metodi tradizionali per immagazzinare il calore è quello utilizzato nei collettori solari a concentrazione, dove si sfrutta il vuoto tra lo strato di vetro e il materiale che assorbe il calore. Processo costoso da installare e mantenere efficiente.
Da anni la ricerca è impegnata ad individuare un sistema passivo meno costoso per la raccolta del calore solare e questo nuovo aerogel sembra essere una soluzione al problema. Genera temperature molto più elevate, tanto da poter essere utilizzato per il riscaldamento domestico o per processi industriali che richiedono calore di oltre 200 gradi Celsius.

L’aerogel che lascia passare il 95% della luce

Gli aerogel, materiali simili alla schiuma costituiti da particelle di silice, sono sviluppati da anni come materiali isolanti, efficienti e leggeri.  Hanno però un limite: la trasparenza limitata alla luce visibile, con un livello di trasmissione di circa il 70%.

“Sviluppare un modo per rendere gli aerogel sufficientemente trasparenti da poter raccogliere il calore solare è stato un processo lungo e difficile” ha dichiarato  Evelyn Wang, capo del dipartimento di Ingegneria Meccanica. “Ma il risultato è un aerogel che lascia passare oltre il 95% della luce solare in entrata pur mantenendo le sue proprietà altamente isolanti”.

La chiave per raggiungere questo risultato è nei rapporti dei diversi materiali usati per creare l’aerogel, ottenuto mescolando un catalizzatore con grani di un composto contenente silice, in una soluzione liquida. Una volta ottenuto il gel, lo si lascia asciugare, eliminando il liquido, e lasciando una matrice composta principalmente da aria in grado di mantenere la forza della miscela originale. I ricercatori si sono accorti che asciugando più velocemente l’impasto, si produce un gel con meno spazio tra i grani, in grado di disperdere meno la luce.

Durante i test di laboratorio, sui tetti del campus del MIT, un dispositivo passivo costituito da materiale scuro in grado di assorbire il calore, è stato ricoperto con il nuovo aerogel. Il risultato è stato sorprendente: durante i mesi invernali, con temperatura esterna inferiore a 0°, il nuovo aerogel ha raggiunto e mantenuto la temperatura di 220°C.

Un risultato che normalmente è ad appannaggio di tecnologie più complesse e costose come la concentrazione solare. “Il materiale che usiamo per aumentare la temperatura agisce come l’atmosfera terrestre, fornisce isolamento. Una sorta di effetto serra” conclude Lin Zhao.
Una innovazione dal costo accessibile, scalabile a livello industriale al punto da poter essere applicato a settori d’uso quotidiano, come il riscaldamento domestico e impianti di condizionamento industriali.

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