Från isiga tundran till böljande moln växer färgen vit upprepade gånger i vår planets palett. Denna färg ger ett naturligt sätt för ljus från solen att reflektera tillbaka från jordens yta och ut i rymden. Denna effekt - känd som planetens albedo - har en enorm inverkan på den genomsnittliga globala temperaturen.

Föreställ dig en värld täckt helt av hav. Även om idén kan väcka en uppfriskande känsla av svalka, skulle frånvaron av reflekterande vita områden faktiskt se att jordens genomsnittliga yttemperatur ökar till nästan 30 º C: dubbla sin nuvarande medeltemperatur på 15 º C.

Den pågående nedgången i vår planet is och snö täckning, förutom att vara en konsekvens av mänskligt drivna klimatförändringar, driver också ytterligare ökningar av yttemperaturen. Worst-case scenariomodeller förutspår det – om CO? utsläppen minskar inte dramatiskt till 2050 – medeltemperaturerna år 2100 kan vara 1.5 º C varmare än i dag, delvis tack vare jordens reducerade reflektionsförmåga. Vår världs färg spelar en viktig roll för att bestämma dess framtid.

De berömda vita byggnaderna på öar som Santorini, Grekland, är inte bara för utställning: människor har använt kunskapen om att vita färger återspeglar värmen bäst i hundratals år. Traditionellt kallas en typ av vit färg gips, innehållande kalciumsulfat (CaSO?), används för att täcka sådana byggnader. En ny studera föreslår att en alternativ färg som innehåller bariumsulfat (BaSO?) skulle kunna vara ännu effektivare för att reflektera solstrålningen som träffar byggnader tillbaka ut i rymden.

Väggar och tak är ofta målade med gips i Grekland. Judithscharnowski / Pixabay, CC BY

Nyckeln till effektiviteten av denna nya bariumsulfatbaserade färg är de nanopartiklar som den innehåller som reflekterar solens energi med en relativt hög verkningsgrad och vid specifika infraröda våglängder på 0.008 mm – 0.013 mm. Dessa våglängder matchar en del av atmosfären som är mycket transparent, känd som ”himmel fönster".

Det betyder att mer av den reflekterade solenergin kan studsa tillbaka genom detta "fönster" i rymden istället för att stanna kvar i jordens atmosfär och bidra till global uppvärmning. Enligt studiens författare, när solstrålning lyser mot bariumsulfatfärg reflekteras nästan 10% av strålningen vid dessa våglängder.

Att applicera denna typ av färg på byggnader i regioner med varmt klimat hjälper till att hålla byggnaderna svalare - en stor utmaning särskilt i urbana regioner, där tätheten hos människor och byggnader kan driva temperaturer till outhärdliga höjder under sommarmånaderna.

Studien visar hur måla byggnader med bariumsulfatfärg kan sänka temperaturen inne i byggnaderna med 4.5 ° C jämfört med utetemperaturen. Denna teknik har potential att avsevärt sänka kostnaden för kylning av byggnader genom att minska beroende av luftkonditionering.

I USA bidrar Walmarts vita tak till att minska energianvändningen inom stormarknaderna. Walmart / Flickr, CC BY-SA

Denna vitare än vita färg har dock en mörkare sida. Den energi som krävs för att gräva upp rå baritmalm för att producera och bearbeta bariumsulfiten som utgör nästan 60% av färgen betyder att den har en enorm koldioxidavtryck. Och att använda färgen allmänt skulle innebära en dramatisk ökning i gruvdriften av barium.

Naturens kyla knep

Bariumsulfitbaserad färg är bara ett sätt att förbättra reflektionsförmågan hos byggnader. Jag har tillbringat de senaste åren med att undersöka färgen vit i den naturliga världen, från vita ytor till vita djur. Djurhår, fjädrar och fjärilsvingar ger olika exempel på hur naturen reglerar temperaturen i en struktur. Att härma dessa naturliga tekniker kan hjälpa till att hålla våra städer svalare till lägre kostnad för miljön.

En vingar intensivt vit skalbagge arter som kallas Lepidiota stigma framstår som en slående ljusvit tack vare nanostrukturer i sina skalor, som är mycket bra på att sprida inkommande ljus. Denna naturliga ljusspridningsegenskap kan användas för att designa ännu bättre färger: till exempel genom att använda återvunnen plast för att skapa vit färg som innehåller liknande nanostrukturer med ett mycket lägre koldioxidavtryck. När det gäller att ta inspiration från naturen är himlen gränsen.