Το 1603 ο Ιταλός υποδηματοποιός και ερασιτέχνης αλχημιστής Vincenzo Casciarolo προσπάθησε να λιώσει μια ιδιαίτερα πυκνή πέτρα που είχε βρει στις πλαγιές του όρους Paderno κοντά στην Μπολόνια στην Ιταλία.

Το αποτέλεσμα δεν ήταν να βγάλει χρυσό, ασήμι ή άλλα πολύτιμα μέταλλα όπως αυτός έλπιζε, αλλά ένα διαφορετικό μέταλλο που εάν το εξέθετε στην ηλιακή ακτινοβολία για κάποιο διάστημα και μετά το έβαζε σε ένα σκοτεινό δωμάτιο αυτό άρχιζε να λαμπυρίζει.

Η “Πέτρα της Μπολόνια” όπως έγινε γνωστή αποτέλεσε την πρώτη τεχνητά κατασκευασμένη φωταυγή ουσία. Πολλές περισσότερες θα ανακαλύπτονταν στην συνέχεια, βρίσκοντας χρήση σε εφαρμογές όπως  διακόσμηση, φωτισμός εκτάκτου ανάγκης, αλλά και χρήση στην ιατρική απεικόνιση.

Κάποια μέρα τα φωταυγή υλικά θα συμβάλουν στην δημιουργία πόλεων που φωτίζονται και μένουν δροσερές, καταναλώνοντας ταυτόχρονα λιγότερη ενέργεια.

Φωσφορίζουσες πόλεις

Μια νέα γενιά από φωταυγή υλικά φαίνεται να προσφέρει την δυνατότητα να δροσίσει τις πόλεις, με το να αντανακλάνε πίσω το ηλιακό φως που αλλιώς θα μετατρεπόταν σε θερμότητα. Ταυτόχρονα μπορούν να συμβάλουν στην εξοικονόμηση ενέργειας, μια και πεζοδρόμια, οδική σήμανση, ακόμα και κτήρια που λαμπυρίζουν από μόνα τους στο σκοτάδι θα αντικαταστούσαν τον φωτισμό των δρόμων.

Ήδη κάποιες πόλεις στην Ευρώπη έχουν δημιουργήσει φωσφορίζοντες ποδηλατοδρόμους, ενώ ερευνητές εξελίσσουν φωσφορίζουσα οδική σήμανση.

“Είναι καλύτερα για το περιβάλλον δηλώνει ο Paul Berdahl περιβαντολογικός φυσικός συνταξιούχος του Εθνικού Εργαστηρίου του Μπέρκλευ στην Καλιφόρνια. “Αν μπορέσει να βελτιωθεί η τεχνολογία, θα καταναλώνουμε λιγότερη ενέργεια κάτι συναρπαστικό” πρόσθεσε.

Η Πέτρα της Μπολόνια μια μορφή του ορυκτού Βαρίτης, εντυπωσίαζε τους φυσικούς φιλοσόφους της εποχής της. Στην δεκαετία του 90 όμως χημικοί δημιούργησαν νέα υλικά όπως  το αργιλικό στρόντιο, το οποίο διατηρούσε μια έντονη λάμψη στο σκοτάδι για ώρες μετά την έκθεση στο ηλιακό φώς. Τα περισσότερα απο τα αυτά τα υλικά εκπέμπουν ένα πράσινο ή μπλέ φώς με κάποια άλλα να εκπέμπουν κίτρινο, κόκκινο η πορτοκαλί.

Τα φωταυγή υλικά δουλεύουν με το να παγιδεύουν μέσα τους την ενέργια των φωτονίων και να την επαναεκπέμπουν σάν ορατό φώς. Κάποιες φορές το φώς εκπέμπετε άμεσα ενώ σε άλλες περιπτώσεις η εκπομπή γίνεται σε ποίο αργούς ρυθμούς.

Τα υλικά αυτά που ονομάζονται και διαρκώς φωσφορίζοντα ανοίγουν νέους δρόμους στον φωτισμό των πόλεων. Με δεδομένο οτι ένα ποσοστό 19% της παγκόσμιας ενέργειας σπαταλείτε για τον φωτισμό, με ενα 1.6% ειδικά για τον φωτσμό των δρόμων, η συνακολουθούμενη εξοικονόμηση ενέργειας απο την χρήση τους θα είναι σημαντική, σύμφωνα με την ομάδα της μηχανικού κτηρίων  Anna Laura Pisello και την μελέτη που δημοσίευσε το 2021.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα των φωταυγών υλικών είναι οτι η λάμψη τους δεν διαρκεί για όλη την νύχτα. Καλύτερα υλικά ίσως δώσουν λύση σε αυτό το πρόβλημα σύμφωνα με τον Pisello του Πανεπιστημίου τις Περούτζια που ερευνά ενεργειακά αποδοτικά δομικά υλικά. Στο μεταξύ τα υπάρχοντα υλικά θα μπορούσαν να συνδυαστούν με τον ηλεκτρικό φωτισμό ο οποίο θα τα επαναφόρτιζε την οδική σήμανση, για όσο χρονικό διάστημα αυτό ήταν απαραίτητο.

Φωσφορίζουσα μπογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για τον φωτισμό εξωτερικών χώρων. To εργατήριο του Pisello δημιούργησε μια τέτοια μπογία και το 2019 προσομοίωσε το τι θα συνέβαινε εάν έβαφαν με αυτή, μια διαδρομή κοντά σε έναν σιδηροδρομικό σταθμό. Με το να φωσφορίζει ολόκληρη την νύχτα η μπογιά μείωνε την κατανάλωση ενέργειας κατα 27% στην γύρω περιοχή.

Ο Pisello σπεύδει να διασκεδάσει πιθανές ανησυχίες ότι οι φωσφορίζουσες πόλεις θα συμβάλουν στην ήδη υπάρχουσα φωτορύπανση. Τα νέα υλικά θα αντικαταστήσουν απλά τον υπάρχοντα φωτισμό, ενώ θα τροποποιηθούν αρκετά ώστε να μην εκπέμπουν το μπλέ φως που θεωρείτε επιβλαβές για την άγρια ζωή.

Σταματώντας την αστική θερμονησίδα

Τα φωταυγή ηλικά θα συμβάλουν και στην εξάλλειψη του φαινίομενου της λεγόμενης αστικής θερμονησίδας. Στο φαινόμενο αυτό οι οροφές των σπιτιών και τα πεζοδρόμια, απορροφούν την ηλιακή ενέργεια και στην συνέχεια την εκπέμπουν σαν ζέστη, ανεβάζοντας την θερμοκρασία στις αστικές περιοχές κατα 7,7 βαθμούς Κελσίου ψηλότερα από οτι στις τριγύρω περιοχές. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες αποτελούν κίνδυνο για την υγεία των κατοίκων και ταυτόχρονα οδηγούν σε αυξημένη κατανάλωση ηλεκτρικού για την ψύξη.

Μια λύση είναι η χρήση “ψυχρών” υλικών που αντανακλούν το φώς, όπως λευκό και ανοιχτόχρωμη άσφαλτος. Προσθέτοντας φωταυγή υλικά φαινεται οτι αυξάνει την αποδοτικότητα τους ακόμα περισότερο

Στο εργαστήριο Lawrence Berkeley ο Berdahi και η ομάδα του πειραματίστηκαν με το συνθετικό ρουμπίνι, ένα φωσφορίζον υλικό για την δημιουργία χρωματιστών επιστρώσεων που παραμένουν κρύες, Σε ένα αρχικό πείραμα ανακάλυψαν ότι μία επιφάνεια που έχει επιχρωματιστεί με το συνθετικό ρουμπίνι παρέμενε ψυχρότερη, παρά οτι ήταν εκτεθειμένη στον ήλιο, απο μία παρόμοια επιφάνεια που δέν είχε την επικάλυψη.

Πηγαίνοντας ένα βήμα παραπάνω οι ερευνητές πρόσθεσαν μια σειρά απο διαρκώς φωσφορίζοντα υλικά, τα οποία δέσμευαν την ενέργεια και την εξέπεμπαν πολύ ποιο αργά, στο τσιμέντο. Σε σύγκριση με τα μή φωταυγή υλικά που ειχαν το ίδιο χρώμα κατάφεραν να μειώσουν την θερμοκρασία του περιβάλλοντα χώρου κατά 3.3 βαθμούς κελσίου

Με περαιτέρω έρευνες και πειραματισμούς πάνω σε παρόμοια υλικά οι ειδικοί ελπίζουν οτι θα τα βελτιώσουν σημαντικά προσφέροντας νεές λύσεις.

Πηγή: www.arstechnica.com