Краски, которые питаются загрязнителями и обогревают дома

 

Они могут очищать воздух, которым мы дышим, разрушая химические и загрязняющие вещества, устраняя вредные патогенные микроорганизмы.

В Европе половина ежегодного потребления энергии в городах идет на отопление и охлаждение. Несмотря на движение ЕС к декарбонизации, 75% отопления и охлаждения производится за счет ископаемого топлива, в то время как только 19% генерируется за счет возобновляемых источников энергии .

«Возобновляемые источники энергии не используются широко, и много энергии тратится впустую», – сказал профессор Дмитрий Щукин из Университета Ливерпуля, Великобритания.

Он разработал терморегулирующую краску, которая может поглощать и выделять тепло внутри кирпичных зданий, сохраняя тепло в помещениях, когда это необходимо, используя избыточную энергию.

«Основная идея состояла в том, чтобы отремонтировать старые дома такими красками», – сказал профессор Щукин. «Если у вас есть старый исторический дом, например, вы не можете разрушить его и построить новый».

Здания являются крупнейшим потребителем энергии, говорит он. Большинство из них старые и неэффективные в отношении энергии, и на них приходится около 40% общего потребления энергии и 36% выбросов углекислого газа (CO2) в ЕС.

По его словам, краска, которая была разработана в рамках проекта ENERPAINT, может использоваться в качестве изоляции для повышения энергоэффективности старых домов, не тратя целое состояние. В течение дня они накапливают тепло, выделяемое радиаторами или даже людьми, а затем выпускает его ночью, когда температура падает, поскольку котлы обычно выключаются, чтобы сэкономить на счетах. Так как же это сделать?

«Это работает очень просто», – сказал Щукин. «Производители красок и покрытий имеют свои собственные краски, и мы просто поставляем некоторые добавки – около 5% к краске».

Эти добавки представляют собой так называемые материалы с фазовым переходом (PCM), такие как парафины, гидраты солей и жирные кислоты, заключенные в защитные капсулы нанометрового размера, которые улучшают теплообмен. РСМ могут хранить большое количество тепловой энергии и изменять состояния, от твердого до жидкого и наоборот, без изменения собственной температуры.

Разработка этой краски, которая в настоящее время проходит испытания, является частью более широкого проекта под названием ENERCAPSULE, в котором профессор Щукин разрабатывает подходящие покрытия для капсулирования РСМ в наноразмерном масштабе для использования в красках, текстиле и медицине.

«Для красок мы использовали солевые гидраты из-за их низкой стоимости и очень высокой объемной плотности накопления энергии», – сказал профессор Щукин. «Однако их было очень трудно заключить в капсулу, так как они являются коррозийными и гидрофильными (они растворяются в воде)».

Он смог заключить гидраты соли в полимерные оболочки размером до 10 нм, что защищает их от окружающей среды, но также позволяет им реагировать на тепло контролируемым образом. По словам профессора Щукина, материалы, которые они используют, были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США, но не Европейским агентством по лекарственным средствам.

Профессор Щукин объясняет, что в течение дня энергетические нанокапсулы поглощают и сохраняют тепло при температуре плавления и РСМ превращаются в жидкость, а в холодные ночи они кристаллизуются при определенной температуре, выделяя тепло и нагревая помещение.

Он говорит, что европейские, китайские и российские компании проявляют интерес к их исследованиям, и теперь он надеется создать нанокапсулы для красок, которые помогут охладить здания.

Другой тип краски, разработанный и коммерциализированный в рамках проекта под названием AIRLITE, использует наночастицы для очистки воздуха. Эти краски могут уменьшить загрязняющие вещества, такие как двуокись азота, убивают бактерии, вирусы и плесень, удаляют неприятные запахи и оттолкивают пыль и грязь.

«Целью создания Airlite (краски) было ее значение для здоровья и благополучия человека в искусственной среде», – сказал Крис Лейтон, вице-президент по продажам и маркетингу в AM Technology, компании, которая стоит за Airlite Paint.

Загрязнение воздуха считается одной из крупнейших в мире угроз здоровью окружающей среды: ежегодно в мире происходит 7 миллионов случаев преждевременной смерти. Мелкие частицы и соединения, такие как диоксид азота, такие как те, которые производятся транспортными средствами и сжиганием ископаемого топлива, находятся в загрязненном воздухе и могут проникать в наши легкие и кровоток, вызывая сердечные приступы, инсульты, приступы астмы и другие респираторные заболевания.

Компания Airlite разработала краску, улучшающую качество воздуха за счет разрушения загрязнителей воздуха. «Основным принципом является фотокатализ, реакция, которая происходит (естественно) в земной атмосфере (для разрушения загрязняющих веществ)», – сказал Лейтон.

Когда солнечные ультрафиолетовые лучи сияют на краске, сделанной из наночастиц диоксида титана, которые являются катализаторами, электроны высвобождаются на поверхности.

Электроны взаимодействуют с влажностью воздуха, разбивая молекулы воды на высокореактивные, короткоживущие незаряженные ионы, называемые гидроксильными радикалами. Эти радикалы атакуют молекулы загрязняющих веществ и превращают их в безвредные вещества.

По словам Лейтона, внедрение катализаторов в краску было сложной задачей. «(Традиционная) краска сама по себе является загрязнителем, – сказал он. – Если вы поместите их (катализаторы) в краску, краска сама по себе среагирует и вы получите газообразные токсины».

Опасные химические вещества, известные как летучие органические соединения, встречаются в обычных красках, но в Airlite используется кальциевая основа, которая лишена их. Основа является побочным продуктом производства мрамора в Италии, а сама краска представляет собой порошок для смешивания с водой.

В прошлом году 21 уличный художник использовал эти краски для создания первой в Европе фрески, питающейся загрязнителями, протянувшейся на 100 м2 семиэтажного здания в Риме.

Лейтон добавляет, что использование краски снаружи зданий может охладить внутренние помещения в жаркую погоду, поскольку она отражает тепло солнечного света, экономя энергию, которая пойдет на охлаждение, и, следовательно, сокращает выбросы CO2.

 

https://econet.ru/articles/kraski-kotorye-pitayutsya-zagryaznitelyami-i-obogrevayut-doma