I ricercatori KAUST sviluppano nuove nanoplastiche per l'illuminazione stradale sostenibile
Un nuovo studio condotto in collaborazione tra KAUST e King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) mostra come i nanomateriali possono ridurre significativamente le emissioni di carbonio dei lampioni a LED (diodi a emissione luminosa). Il team di ricercatori stima che adottando questa tecnologia, solo gli Stati Uniti potrebbero ridurre le emissioni di anidride carbonica di oltre un milione di tonnellate.
Il nanomateriale, chiamato nanoPE, migliora l'emissione di radiazioni termiche dalla superficie del LED per ridurne la temperatura. I LED generano calore, che aumenta la loro temperatura e rischia di danneggiare l'elettronica del LED e di ridurne la durata. Infatti, circa il 75% dell'energia in ingresso nei LED viene infine dispersa sotto forma di calore.
Responsabile dello studio, professore KAUST Qiaoqiang Gan, ha affermato: "I LED sono le sorgenti luminose preferite per la loro efficienza e durata superiori. Ma piccoli miglioramenti possono migliorarli ancora di più, e ciò può fare una grande differenza in termini di sostenibilità perché anche i piccoli miglioramenti hanno un grande effetto se utilizzati ovunque", ha affermato Gan. Ha aggiunto che l’illuminazione rappresenta circa il 20% del consumo mondiale annuo di elettricità e contribuisce a quasi il 6% delle emissioni globali di gas serra.
Il dottor Hussam Qasem, direttore generale del Future Energy Technologies Institute presso KACST e collaboratore allo studio, ha dichiarato: "Il nostro design migliora significativamente il raffreddamento dei LED mantenendo un'elevata efficienza di illuminazione, rendendolo una soluzione promettente per l'illuminazione sostenibile in Arabia Saudita".
I tipici lampioni a LED dirigono la luce verso l'oggetto da illuminare, per questo motivo puntano verso il suolo. Inoltre sono progettati in modo tale che la radiazione termica rimanga intrappolata all'interno del LED. I lampioni rivestiti in nanoPE, invece, vengono letteralmente capovolti in modo da essere diretti verso il cielo e lontano dall’oggetto da illuminare.
Il motivo di questa inversione è che il NanoPE è progettato in modo che la luce infrarossa, la luce maggiormente responsabile della radiazione termica, lo attraversi mentre la luce visibile viene riflessa. Dallo studio è emerso che oltre l’80% della luce infrarossa emessa dai lampioni LED rivestiti con nanoPE passa attraverso il nanoPE e prosegue verso il cielo. Al contrario, oltre il 95% della luce visibile emessa si riflette sul nanoPE e torna a terra, illuminando l’area sottostante.
NanoPE è basato sul polietilene, la plastica più prodotta al mondo. Per creare una nanoplastica che riflette la luce a bassa lunghezza d’onda (luce visibile) ma lascia passare la luce ad alta lunghezza d’onda (infrarossi), gli scienziati hanno creato con cura pori piccoli fino a 30 nm – circa 1000 volte più piccoli dello spessore di un capello umano – nella plastica, oltre ad allungarla e trasformarla in un foglio più sottile.