Cat atap yang dapat mendinginkan rumah Anda dan mengeluarkan air segar langsung dari udara? Hal ini dapat dicapai karena para ilmuwan meningkatkan produksi jenis lapisan baru seperti cat yang melindungi atap dari sinar matahari dan mengumpulkan embun dari permukaannya.
Para peneliti di Universitas Sydney dan start-up komersial Dewpoint Innovations telah menciptakan rekayasa nano lapisan polimer yang tidak hanya memantulkan hingga 97% sinar matahari, tetapi juga secara pasif mengumpulkan air. Dalam pengujiannya, ia mampu menjaga suhu di dalam ruangan hingga 6 °C (~11 °F) lebih dingin dibandingkan udara di luar.
Perbedaan suhu tersebut mengakibatkan uap air mengembun di permukaan – seperti kabut pada cermin dingin – menghasilkan tetesan tetesan yang stabil.
Dalam uji coba di atap Sydney Nanoscience Hub, lapisan tersebut menangkap embun lebih dari 30% sepanjang tahun, menghasilkan sebanyak 390 mL air per meter persegi (kira-kira 13 ons cairan per 10,8 kaki persegi) setiap hari. Ini mungkin kedengarannya tidak banyak, namun bagian atap yang dirawat seluas 12 meter persegi (sekitar 129 kaki persegi) dapat menghasilkan sekitar 4,7 L (sekitar 1,25 galon AS) air per hari dalam kondisi optimal.
Kebanyakan rumah memiliki atap lebih dari itu. “Di atas atap perumahan rata-rata,” bunyinya situs web titik embun“Anda dapat mengharapkan cukup air setiap hari untuk memenuhi kebutuhan dasar air Anda.” Selain itu, perlu diingat, air hujan yang akan Anda kumpulkan juga, karena Anda perlu memasang sistem pengumpulan air hujan khusus untuk menangkap embun. Di Sydney misalnya, dengan asumsi curah hujan tahunan rata-rata sekitar 1 m (3,3 kaki), Pabrik Tangki memberi tahu kita bahwa kita dapat mengumpulkan air hujan sekitar 6 kali lebih banyak daripada air kondensasi – namun persamaan tersebut tentu saja akan terlihat sangat berbeda di daerah yang lebih kering.
“Teknologi ini tidak hanya memajukan ilmu pelapisan atap yang sejuk tetapi juga membuka pintu bagi sumber air bersih yang berkelanjutan, berbiaya rendah, dan terdesentralisasi – sebuah kebutuhan penting dalam menghadapi perubahan iklim dan meningkatnya kelangkaan air,” kata pemimpin penelitian Chiara Neto, seorang profesor di Institut Nano dan Sekolah Kimia Universitas Sydney.
Tim tersebut baru-baru ini menyelesaikan uji coba luar ruangan selama enam bulan, dengan panel yang menampilkan lapisan seperti cat polimer yang dipasang di atap gedung Sydney Nanoscience Hub. Selama periode ini, data menit demi menit dikumpulkan mengenai kemampuan pendinginan lapisan dan pengumpulan air, dan ditemukan bahwa embun dapat terkumpul lebih dari 32% sepanjang tahun, sehingga menunjukkan bahwa air dapat diambil dari udara selama periode tanpa hujan. Terlebih lagi, lapisan tersebut tahan terhadap ujian berat di bawah terik matahari Australia, dan tidak menunjukkan tanda-tanda degradasi selama enam bulan.
Universitas Sydney
Kebanyakan cat putih komersial – terutama yang dirancang untuk dinding dan atap eksterior – menggunakan titanium dioksida sebagai pigmen utama, yang memantulkan sinar UV. Meskipun lapisan baru ini terlihat seperti cat putih di permukaannya, lapisan ini memiliki kekuatan sebagai pelindung sinar matahari melalui strukturnya. Lapisan berpori terbuat dari polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropene (PVDF-HFP), sehingga memantulkan sinar matahari melalui pori-pori mikroskopis. Kantong udara kecil tersebut menyebarkan sinar matahari ke segala arah tanpa silau dan tanpa memerlukan bahan kimia penyerap UV yang dapat terdegradasi seiring waktu. Hasilnya adalah film yang dapat mendinginkan dirinya sendiri dan tahan cuaca yang mampu mempertahankan kinerja tinggi selama fase pengujian yang panjang.
“Desain kami mencapai reflektifitas tinggi melalui struktur berpori internalnya, memberikan daya tahan tanpa dampak lingkungan dari lapisan berbasis pigmen,” kata penulis utama studi Dr Ming Chiu, Chief Technology Officer di Dewpoint Innovations. “Dengan menghilangkan material penyerap UV, kami mengatasi batasan tradisional dalam reflektifitas matahari sekaligus menghindari silau melalui pantulan yang tersebar. Keseimbangan antara performa dan kenyamanan visual membuatnya lebih mudah untuk diintegrasikan dan lebih menarik untuk aplikasi di dunia nyata.”
Tetesan air terbentuk di permukaan lapisan dan, berkat lapisan atasnya yang halus, mengalir ke tempat pengumpulan. Tim percaya bahwa area pengumpulan yang luas dapat menyediakan air untuk hortikultura, sistem kabut untuk pendinginan, atau bahkan digunakan dalam produksi hidrogen.
“Meskipun kondisi lembab merupakan kondisi yang ideal, embun dapat terbentuk bahkan di daerah kering dan semi kering dimana kelembapan malam hari meningkat,” kata Neto. “Ini bukan tentang mengganti curah hujan tetapi menambahnya – menyediakan air ketika sumber lain terbatas.”
Universitas Sydney
Dan tidak seperti banyak material yang masih terjebak dalam tahap pengembangan, inovasi ini sudah ditingkatkan skalanya. Dewpoint Innovations saat ini sedang mengembangkan formulasi cat berbahan dasar air yang dapat diaplikasikan dengan roller atau penyemprot biasa.
“Di Dewpoint, kami bangga bermitra dengan Universitas Sydney untuk mewujudkan terobosan dalam pengumpulan air atmosferik pasif melalui pelapisan berbasis cat yang canggih,” kata Perzaan Mehta, CEO Dewpoint Innovations. “Ini adalah solusi terukur dan bebas energi yang mengubah atap rumah dan infrastruktur terpencil menjadi sumber air bersih yang dapat diandalkan, membantu mengatasi tantangan mendesak di zaman kita.”
Meskipun masih dalam tahap awal, tim yakin mereka akan segera merilisnya secara komersial.
“Bayangkan atap yang tidak hanya tetap sejuk namun juga menghasilkan air segar – itulah janji dari teknologi ini,” tambah Neto.
Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Bahan Fungsional Tingkat Lanjut.
Sumber: Universitas Sydney melalui Scimex
