Invece della vernice colorata a base di pigmenti, che richiede molecole sintetizzate artificialmente, un ricercatore ha sviluppato un modo alternativo per produrre vernice naturale
Una nuova vernice naturale sostenibile che nasce traendo ispirazione dalle farfalle. Il ricercatore Debashis Chanda dell’Università della Florida Centrale, professore presso il NanoScience Technology Center dell’UCF, si è ispirato alle farfalle per creare la prima alternativa ecologica, su larga scala e multicolore, ai coloranti a base di pigmenti, ossia alle classiche vernici. Il risultato, pubblicato su Science Advances, potrebbe contribuire a realizzare coloranti ecologici e sostenibili, oltre che per nulla tossici.
«La gamma di colori e sfumature nel mondo naturale è sorprendente: da fiori colorati, uccelli e farfalle a creature sottomarine come pesci e cefalopodi», afferma Chanda nel suo studio. «Il colore strutturale funge da meccanismo primario di generazione del colore in diverse specie estremamente vivide in cui la disposizione geometrica di due materiali tipicamente incolori produce tutte le sfumature. Invece, con i pigmenti artificiali, sono necessarie nuove molecole per ogni colore presente». Nella pratica, quando si crea una vernice, ogni colore è rappresentato da una molecola generata artificialmente. Questo mix richiede lavoro, tempo e, soprattutto, ha un impatto sull’ambiente per nulla banale. Basti pensare inoltre che alcune mescolature, come quelle per produrre vernici termo-resistenti, possono risultare tossiche se respirate per un lungo periodo.

Il gruppo di ricerca di Chanda ha dunque sviluppato una vernice naturale cosiddetta “plasmonica”, che utilizza la disposizione strutturale su nanoscala di materiali incolori – alluminio e ossido di alluminio – invece di pigmenti, per creare colori. Mentre i coloranti dei pigmenti controllano l’assorbimento della luce in base alle proprietà elettroniche del materiale del pigmento e quindi ogni colore necessita di una nuova molecola, i coloranti strutturali controllano il modo in cui la luce viene riflessa, diffusa o assorbita basandosi esclusivamente sulla disposizione geometrica delle nanostrutture [per approfondire l’argomento sui nanomateriali puoi leggere l’articolo “Nanotecnologie: cosa sono, quali sono i vantaggi e le applicazioni” – ndr]. Il risultato finale è una vernice naturale pronta all’uso su qualsiasi superficie.
Vernice naturale più sostenibile e resistente
I colori strutturali di questa nuova vernice naturale plasmonica sono rispettosi dell’ambiente in quanto utilizzano solo metalli e ossidi, a differenza degli attuali colori a base di pigmenti, che usano molecole sintetizzate artificialmente. I ricercatori hanno combinato i loro sample di colore con un legante commerciale, per formare vernici di tutti i colori. «Il colore normale, quello che trovate nei negozi, svanisce poco dopo, perché il pigmento perde la sua capacità di assorbire i fotoni», spiega Chanda. «Noi invece non siamo limitati da quel fenomeno: una volta che dipingiamo qualcosa con un colore strutturale, dovrebbe rimanere per secoli. Inoltre, poiché la vernice naturale plasmonica riflette l’intero spettro infrarosso, viene assorbito meno calore dalla vernice, con il risultato che la superficie sottostante rimane più fredda di quanto sarebbe se fosse coperta con vernice commerciale».
E questa proprietà potrebbe impattare, in positivo, anche su come raffreddiamo le nostre case. Una vernice che lascia le pareti più fredde, in quelle regioni notoriamente calde, permetterebbe di ridurre l’energia necessaria a climatizzare gli ambienti.
«La differenza di temperatura promessa dalla vernice plasmonica porterebbe a un notevole risparmio energetico. Usare meno elettricità per il raffreddamento ridurrebbe anche le emissioni di anidride carbonica, diminuendo il riscaldamento globale».
La vernice plasmonica è anche estremamente leggera. Ciò è dovuto all’ampio rapporto tra area e spessore, con una colorazione completa ottenuta con uno spessore di soli 150 nanometri. Per fare un confronto, un Boeing 747 richiede circa 500 kg di vernice per essere riverniciato del tutto. Con la scoperta del professore dell’Università della Florida Centrale, basterebbero al massimo 1,3 kg per dipingere un intero aereo, ossia quasi 400 volte meno quanto necessario oggi, con le soluzioni classiche. Chanda afferma che il suo interesse per i colori strutturali deriva dalla vivacità delle farfalle. «Da bambino, ho sempre voluto riprodurre una farfalla», dice. «Il colore attira il mio interesse».
Ricerca futura
I prossimi passi del progetto includono un’ulteriore esplorazione degli aspetti di risparmio energetico della vernice naturale, per migliorarne la fattibilità come prodotto commerciale.
«La vernice a pigmenti convenzionale viene prodotta in grandi strutture dove possono produrre centinaia di litri. In questo momento, a meno che non passiamo attraverso il processo di scale-up, è ancora costoso produrre qualcosa del genere in una stanza universitaria. Dobbiamo portare sul tavolo qualcosa di diverso come non tossicità, effetto rinfrescante, peso ultraleggero, che altre vernici convenzionali non possono fare».