הצבע שיודע להזיע

במדינה חמה כמו שלנו, אין כמעט בית בלי מזגן, ואם לא מזגן אז לפחות אוסף נכבד של מאווררים. אך במדינות עניות יותר, ואפילו באירופה העשירה אך הצוננת יחסית, יש הרבה פחות אמצעי קירור יעילים. גלי חום שמופיעים יותר ויותר בעקבות שינויי האקלים העולמי מקשים מאוד על התושבים ואף עולים לא פעם בחיי אדם.

בניסיון לחפש פתרון זול ופשוט להתמודדות עם החום הגובר, מדענים מנסים לפתח אמצעים פסיביים (סבילים) לקירור. במאמר שראה אור לאחרונה בכתב העת Science מציעים החוקרים פתרון צבעוני. הם פיתחו צבע חדש לצביעת קירות, פרי שיתוף פעולה חוצה יבשות.

ויסות חום בדרך הטבעית

ההשראה שעמדה לנגד עיניהם של החוקרים הייתה האנושות עצמה, ואיתה שאר בעלי החיים שסיגלו במהלך האבולוציה את ההזעה כשיטה לקרר את גופם. הזעה היא מנגנון חכם שנועד לווסת את חום גופנו בסביבה חמה או כשאנו מוציאים אנרגיה במהלך פעילות גופנית נמרצת. הוא שייך לקבוצה של מנגנונים שתפקידם לשמור על תנאים יציבים בגופנו – למשל למנוע מרמות הסוכרים או המלחים בדמנו לחרוג מהרמה הרצויה, או לוודא שנשתה מים ולא נתייבש. המערכת שאחראית על כל אלה נקראת המערכת ההומאוסטטית. נוזל הזיעה מופרש מבלוטות הזיעה שבעורנו ומתאדה משם לאוויר. אידוי הוא תהליך קולט חום (אנדותרמי), ולכן הוא מצנן את טמפרטורת גופנו.

בני האדם יודעים כבר שנים רבות להיעזר בצבעים כדי לשלוט במידה מסוימת בטמפרטורה, באמצעות מנגנון של החזרת קרינה. לא לחינם הצבע הנפוץ למכוניות בישראל הוא לבן, שכן הצבע הלבן מורכב מכל גוני האור הנראה ולכן מחזיר את רוב קרני השמש שפוגעות בו וכך מתחמם פחות. אך כשהאוויר לח מאוד, כפי שקורה בחודשי הקיץ הישראלי במישור החוף, יעילות הקירור באמצעות מנגנון החזרת הקרינה פוחתת, משום שאדי המים כולאים חום סמוך למשטח, וגם הקירור באידוי מאבד מיעילותו. לכן נחוצים לנו מנגנוני קירור נוספים.

במחקר הנוכחי, שלקח השראה מעולם החי, החוקרים פיתחו צבע לבן שכולל מנגנון קירור פסיבי המבוסס על אידוי. ובמילים אחרות: מדובר בצבע שיודע להזיע. כמו כל חומר שמשמש לצביעה, גם החומר הזה, ששמו CCP-30, מכיל מים. אך המבנה הכימי שלו, שמבוסס בעיקר על צֵמֵנְט, הוא מבנה נקבובי שמותאם היטב לספיחת לחות.

המבנה הזה הושג באמצעות שילוב של מלח ליתיום כלוריד בתוך החומר, עקב ספיחת הלחות הגבוהה שלו. הוספה של פוליוויניל אלכוהול (PVA) לצבע אפשרה לו ליצור מעין רשת שתאחוז את המים בצורה יציבה. וכך, כשקרני שמש פוגעות במשטח הצבוע מתרחש אידוי מבוקר של מולקולות המים, והקירות מתקררים, כמו בתהליך ההזעה.

כאן עולה השאלה: הרי במוקדם או במאוחר כל המים בצבע יתאדו, והצבע יישאר צבע לבן רגיל ללא יכולת הזעה – אז במה הוא מועיל? אך המבנה המתוחכם של הצבע גם מאפשר לו לספוח בחזרה לחות מהסביבה ואף לגמוע לתוכו מי גשם. כך מלאי המים של הצבע יתחדש ותהליך ההזעה יוכל להתבצע בצורה מחזורית לרווחתם של שוכני הבית. בסך הכול בתנאי לחות רגילים הצבע החדש מסוגל לאגור בתוכו אדי מים בהיקף של עד 16 אחוז ממשקלו.

על מנת לבחון את יעילות התהליך צבעו החוקרים שלושה דגמי בתים קטנים: אחד נצבע בצבע לבן רגיל, השני בצבע מסחרי שנטען לגביו שהוא מקרר, והשלישי בצבע החדש. שלושת הבתים נמצאו בסינגפור, עיר מדינה בדרום מזרח אסיה שאקלימה טרופי. בחלוף שנתיים של חשיפה מתמשכת לשמש ולגשם, הקירות בשני הבתים הראשונים הצהיבו, כלומר הלבן הבוהק דהה. לא כך היה בבית השלישי, שקירותיו נותרו לבנים. כלומר עמידות הצבע נשמרה וכך גם יכולת ההחזרה שלו. בדיקות מתמשכות של יכולת הקירור של הצבע הראו שהוא אף מילא היטב את תפקידו לאורך זמן, וצריכת חשמל לקירור בבית שנצבע בו הייתה נמוכה ב-40-30 אחוז לעומת אלה שנצבעו בצבעים מסחריים.

מעבר לתועלת הכספית הגלומה בצבע החדש, ובכלל זה יישומו האפשרי במדינות טרופיות, שרבות מהן הן גם מדינות עולם שלישי, טמון כאן גם יתרון סביבתי מובהק. בשונה מקירור רגיל באמצעות מזגנים ומאווררים, מנגנון הקירור הפסיבי אינו דורש השקעת אנרגיה נוספת פרט לחשיפה שגרתית לקרינת השמש עצמה, והוא גם לא פולט מזהמים פרט לאלה שנעשה בהם שימוש לייצורו, כמו כל חומר צביעה אחר. החוקרים אף אומרים ששימוש בצבע החדש יקטין את טביעת הרגל הפחמנית, כלומר את פליטת גז החממה פחמן דו-חמצני הקשורה אליו, לעומת צבע לבן רגיל. והנה שוב המדע הוסיף צבע לחיינו.