طلاء ذكي يتكيف مع تغيرات المناخ

عندما اشترى جو دوسيه منزلاً جديداً في كاتونا، نيويورك، أراد أن يجعله صديقاً للبيئة قدر الإمكان. وبصفته مصمماً ومخترعاً، وجد نفسه على الفور يتساءل عما إذا كان التصميم الخارجي لمنزله يمكن أن يلعب دوراً في التخفيف من آثار تغير المناخ.

"كان أحد الأشياء التي لم أفكر فيها من قبل: ما هو اللون الذي يجب أن أطلي به المنزل؟" قال في مكالمة فيديو.

من المعروف جيداً أن المباني ذات الألوان الفاتحة تعكس الحرارة وتبقى أكثر برودة، بينما تمتصها المباني الداكنة فقط قارن بين تقاليد المساكن الاسكندنافية الباردة ذات اللون الأسود والمنازل المطلية باللون الأبيض الموجودة في بلدان البحر الأبيض المتوسط الدافئة. ولكن ما هو الظل الأفضل أداءً في مناخ مثل مناخ نيويورك، حيث الصيف الحار والشتاء المظلم والثلجي؟

بدأ دوسيه بطباعة نماذج مصغرة ثلاثية الأبعاد لمنزله، مع مستويات مماثلة من العزل، وطلائها بألوان مختلفة. وعلى مدار عام كامل، وجد أنه في الشتاء كانت درجة الحرارة الداخلية للنموذج الأسود أكثر دفئاً من النموذج الأبيض بمقدار 7 درجات فهرنهايت في المتوسط. وفي الصيف، كانت درجة حرارة المنزل الأبيض أكثر برودة بمقدار 12 درجة فهرنهايت.

قال: "لم تكن الإجابة 'هل يجب أن أطليه باللون الأسود أم الأبيض؟' كان الجواب: يجب أن يكون أسوداً في الشتاء وأبيض في الصيف". "ليس من المجدي حقاً طلاء المنزل مرتين في السنة. وبدأت أفكر: 'بالتأكيد هناك طرق أخرى للقيام بذلك؟'"

Loading image...

كان الحل الذي توصل إليه دوسيه مستوحى من اهتمامه في طفولته بالخواتم المزاجية التي تتميز بـ"أحجار" من صنع الإنسان يتغير مظهرها وفقاً لدرجة حرارة إصبع مرتديها.

وشرح قائلاً: "أتذكر انبهاري بخاتم المزاج الذي تلقيته في طفولتي ومحاولتي التعمق في الأمر وفهم ماهيته". "كنت أعرف، حتى عندما كنت في السابعة من عمري، أن (تغير لون الخاتم) لا علاقة له بمزاجي، وأن هناك نوعاً من الكيمياء في اللعب. إن الكيمياء التي تخلق هذا التغيير تشبه إلى حد كبير جداً ما اعتدت عليه."

تُسمى العملية المعنية بالاستجابة اللونية الحرارية، والتي تشير إلى كيفية تفاعل سلاسل البلورات السائلة مع درجة حرارة الغلاف الجوي. في خاتم المزاج، توجد هذه البلورات السائلة داخل "الحجر الكريم"، مما يؤدي إلى تغير لونه.

طوّر دوسيه نوعاً من الصبغة الحرارية اللونية التي تحتوي على البلورات وبدأ في إجراء التجارب باستخدام علبة من الطلاء المنزلي العادي وإضافات مختلفة. وكانت النتيجة مادة يمكن أن تغير لونها عن طريق امتصاص الضوء فوق البنفسجي (الذي ينتج حرارة) فوق درجة حرارة معينة.

وعلى الرغم مما أسماه "النجاح الكبير" الذي حققه في تجاربه الأولية، وجد دوسيه أن دهانه الجديد يتحلل ببطء في ضوء الشمس. ولكن بعد إجراء التجارب لمدة عام آخر، تمكن المصمم من حل المشكلة بمساعدة مادة مضافة واقية. ويظهر طلاءه المتجاوب مع المناخ، كما يسميه، "رمادياً غامقاً جداً" تحت 77 درجة فهرنهايت ويتحول تدريجياً إلى لون أفتح مع ارتفاع درجة الحرارة. وقد قدم دوسيه منذ ذلك الحين طلب براءة اختراع لهذه التقنية.

ويعترف بأن اختراعه لن يكون مفيداً بشكل خاص للأشخاص الذين يعيشون في مناخ حار أو بارد باستمرار. ولكن يعتقد دوسيه أن طلاءه يمكن أن يغير قواعد اللعبة بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في المناطق المعتدلة في العالم بما في ذلك أجزاء كبيرة من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا حيث يكون متوسط درجات الحرارة عادةً أعلى من 50 درجة فهرنهايت في الأشهر الأكثر دفئاً ولكن لا تقل عن 26.6 درجة فهرنهايت في الأشهر الأكثر برودة.

تتغير مع الفصول

كان العام الماضي أكثر الأعوام حرارة على الإطلاق. وكان أيضاً أول عام تقويمي يتجاوز 1.5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية، وهي عتبة مناخية حرجة.

يرى دوسيه أن اختراعه هو استجابة مباشرة لهذا المناخ المتغير، وليس تكنولوجيا جديدة مبتكرة: ويوضح قائلاً: "كان من الممكن القيام بذلك قبل 70 عاماً، ولكن لم تكن هناك حاجة لذلك". "لم يكن تغير المناخ يمثل مشكلة في ذلك الوقت."

ولكن أكثر من مجرد مساعدة أصحاب المنازل على الاستجابة لارتفاع درجات الحرارة، يمكن أن يكون لاختراع دوسيه تأثير على تلوث المناخ في ظل زيادة تكاليف الطاقة والاعتماد على تكييف الهواء (في عام 2020، 88% من الأسر الأمريكية تستخدم مكيفات الهواء، بعد أن كانت 77% قبل عقدين من الزمن).

يمثل تشغيل المباني 30% من الاستهلاك العالمي للطاقة، وفقاً للوكالة الدولية للطاقة. لكن المنازل ذات التحكم الحراري المحسّن تستهلك طاقة أقل من خلال تقليل الطلب على كل من التكييف والتدفئة. وتتوقع نمذجة دوسيه "بتحفظ" أن طلاءه يمكن أن يساعد الأسر على توفير ما بين 15% إلى 30% من تكاليف الطاقة.

Loading image...

وبعيداً عن العلم، يعتقد دوسيه أن هناك جمالاً في فكرة أن المباني قد تتغير مع الفصول، مثل أوراق الأشجار. وقال: "هناك شيء شاعري في رؤية البيئة المبنية والعالم المبني يتغير مع الفصول بالطريقة التي تتغير بها الطبيعة".

كما يشير أيضاً إلى أن الدهانات الجديدة المستجيبة للمناخ لا تحتاج فقط إلى التغيير من الأبيض إلى الأسود: وأوضح قائلاً: "يمكنك تلوينها بأي لون إلى حد كبير". فقد يتحول لون المنزل إلى اللون الأزرق الفاتح في الأشهر الأكثر دفئاً قبل أن يتحول إلى اللون الأزرق الداكن في فصل الشتاء، كما قدم مثالاً على ذلك.

إذن، مع تطوير نموذجه الأولي للتكنولوجيا، كم من الوقت حتى يتمكن الناس من طلاء منازلهم بها؟

قال دوسيه: "من خمس إلى 10 سنوات"، محذراً من أن انتشارها سيعتمد على كيفية تفاعل الناس معها. وقال إن ردود الفعل حتى الآن تراوحت بين "مذهلة" و"لا أصدقك".

قد يؤثر المناخ السياسي المتغير أيضاً على طريق منتجه إلى السوق. فقد أدى وعد الرئيس دونالد ترامب بـ"إنهاء" سياسات سلفه جو بايدن في مجال الطاقة النظيفة التي أطلق عليها "الاحتيال الأخضر الجديد" إلى خلق مناخ غير مؤكد للاستثمار البيئي. يقول دوسيه، الذي يشارك أيضاً في مشروع لطاقة الرياح، إن التغيير الناتج عن ذلك في كيفية استجابة المستثمرين للمشاريع الخضراء جعله متردداً في جمع رأس المال الاستثماري والمضي قدمًا في هذا المجال بمفرده.

وبدلاً من ذلك، فهو يأمل في العثور على شريك يمكنه طرح الاختراع في السوق، مثل شركة طلاء أو شركة كيميائية أو مزيج من الاثنين معاً. وقال: "عندما تتغير الأوضاع"، في إشارة إلى خطط إدارة ترامب لخفض الدعم والتخفيضات الضريبية لمشاريع الطاقة النظيفة، "عليك أن تتغير معها".

ومع ذلك، يبدو أن دوسيه واثق من أن ابتكاراته لها سوق ضخمة محتملة. لا يمكن استخدام الطلاء في المنازل فحسب، بل يمكن استخدامه في المباني الكبيرة مثل المدارس والمصانع وغيرها من المباني التي تتطلب بيئة داخلية خاضعة للرقابة. على الرغم من أنه حريص على عدم المبالغة في تأثير اختراعه.

وقال: "لا يوجد حل واحد لتغير المناخ. إنها سلسلة من الخطوات والإجراءات الصغيرة". "لكن هذا يمكن أن يكون حلاً مفيداً."