Sơn phủ nano thụ động có thể là giải pháp hữu hiệu để giảm nhiệt cho hàng triệu căn nhà

Các chuyên gia tại Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN) tin rằng một lớp sơn phủ nano thụ động có thể là giải pháp hữu hiệu và rẻ tiền để giảm nhiệt cho hàng triệu căn nhà và công trình. Một công ty spin-off đang được thành lập để đem sản phẩm công nghệ này ra thị trường.

Sản phẩm độc đáo

Mái nhà của anh Liêm ở Hạ Đình, Hà Nội có màu sáng trắng lấp lánh dưới ánh mặt trời. Nó được phủ một lớp sơn RARE làm mát, giúp hạn chế sức nóng ngột ngạt lên tới 60 độ C trong những tháng oi bức nhất của mùa hè.

Ba thế hệ gia đình anh sống trong ngôi nhà ba tầng, có tầng thượng hở làm sân phơi quần áo và một phần ba lợp mái tôn để chứa bể nước inox và các dụng cụ khác. Vào tháng năm, anh và hai ông bố trong khu phố đã mua vài can sơn làm mát màu trắng, sau đó dùng súng phun sơn để phủ lên tất cả sân bê tông, mái tôn và bể nước inox. Họ biết về loại sơn này trong một buổi triển lãm công nghệ (Techfest) vùng đồng bằng sông Hồng.

“Cảm giác thật tuyệt khi sơn nhà của mình và thấy nó hiệu quả. Điều thú vị là loại sơn này do người Việt làm ra và tôi không tìm thấy nhiều sản phẩm tương tự như thế trên thị trường”, anh Liêm, người làm trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, nói.

Thật vậy, RARE do một nhóm các nhà khoa học từ Trung tâm Nano và Năng lượng, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, (ĐHQGHN) sáng tạo. Vào năm 2018, TS. Nguyễn Quốc Hưng đã cố gắng tạo ra một hỗn hợp dạng lỏng chứa các hạt nano có kích thước khác nhau để “giảm nhiệt bằng các cơ chế tự nhiên, thụ động, không tốn nhiều năng lượng”.

Đến năm 2020, nhóm của anh đã tiết lộ sáng tạo bản quyền của mình: một loại dung dịch trong suốt sau khi thi công tạo thành một màng màu trắng hoạt động như một tấm phản xạ, hắt lại 95% tia mặt trời chiếu đến nó và truyền đi tới 98% bức xạ hồng ngoại sóng dài từ bên trong ra bên ngoài.

Họ đặt tên nó là RARE, ghép từ hai từ RAdiation (bức xạ) và REflection (phản xạ), để mô tả hai cơ chế cốt lõi của quá trình làm mát độc đáo này. Loại dung dịch này có thể trộn với các màu cơ bản để pha màu tùy ý, từ trắng bạc đến hồng phớt, thậm chí là nâu đen. Dĩ nhiên, màu càng sáng thì hiệu quả làm mát của sơn càng cao.

Thông qua những phép đo thực chứng, họ đã chứng minh được tính chất sơn gần như siêu việt: Trong những trưa hè nóng nực, lớp phủ RARE có thể khiến bề mặt chúng bảo vệ giảm tới 40 độ C, làm giảm nhiệt độ phòng và tiết kiệm hơn 30% chi phí điều hòa. Ban đêm, khi không nhận nhiệt từ mặt trời, lớp phủ RARE có thể tán nhiệt thụ động khiến cho không gian bên trong mát hơn 3-5 độ C so với bên ngoài. TS. Nguyễn Quốc Hưng nói rằng: “Căn nhà được phủ sơn làm mát có hiệu quả giống hệt như khi đứng dưới bóng râm.”

Điều làm cho RARE khác biệt với các vật liệu cách nhiệt khác trên thị trường là cơ chế bức xạ nhiệt. Điều đó có nghĩa là trong khi các loại sơn khác “bọc lá chắn” lên bề mặt để ngăn lượng nhiệt từ bên ngoài truyền vào, chúng cũng đồng thời chặn kín lối để nhiệt từ trong nhà thoát ra. Cách tiếp cận này phù hợp khi làm mát nhà ở, nhưng sẽ cần đi kèm với những biện pháp bổ sung nếu muốn làm mát các khu nhà xưởng chạy nhiều máy móc và thông khí kém. Ngược lại, RARE cho phép nhiệt đi “thông suốt” từ trong ra ngoài thông qua việc sử dụng các lớp hạt nano đặc hiệu, giúp nhiệt đột bên trong nhà không bị giam lại và làm cho nhiệt độ bên trong giảm đi rõ rệt.

Loại sơn này còn bền trong môi trường kiềm, muối, hoặc axit. Khi thử nghiệm trên máy gia tốc giả lập môi trường với chế độ được thiết lập tương đương với 10 năm bên ngoài, các nhà nghiên cứu nhận thấy hiệu ứng làm mát không bị suy giảm.

Dù ban đầu các nhà khoa học chế tạo sơn RARE chỉ hình dung nó cho việc phủ mái nhà nhưng khi triển khai lớn hơn, họ khám phá ra rằng chúng có rất nhiều ứng dụng hữu ích: từ việc sơn phủ lên các tủ kỹ thuật viễn thông, trụ điện, thùng xe container, xe lạnh, tàu biển, đường ống kim loại ngoài trời đến các thiết bị, máy móc dùng trong công nghiệp.

Trong một cuộc phỏng vấn với Khoa học & Phát triển, TS. Hưng, đồng sáng lập công ty spin-off đưa sản phẩm ra thị trường, nói rằng: “Trái đất đang trở nên nóng hơn bao giờ hết, đặc biệt là ở các khu dân cư và công nghiệp. Chúng tôi muốn xem liệu công nghệ xanh này có thể giúp tiết kiệm năng lượng hay không. Phủ sơn lên bề mặt là một cách làm mát thụ động ở quy mô lớn. Nó rất đơn giản, dễ dùng và hoàn toàn có thể áp dụng trên nhiều bề mặt khác nhau với mức giá phải chăng. Đây là sản phẩm rất hứa hẹn mà cả thế giới đang cần, nên thị trường của chúng tôi có thể vượt ra ngoài Việt Nam”.

Trong vài năm gần đây, thế giới đang trải qua những đợt nắng nóng kỷ lục. Cái nóng ngột ngạt có tác động bất lợi đến sức khỏe và năng suất con người, giảm giờ làm việc và giảm thu nhập của họ. Các công nhân trong nhà máy nói rằng họ đã bị mất nước và suy nhược do nhiệt độ cực cao. Đây chỉ là một vài trong số các triệu chứng của những bệnh liên quan đến nhiệt như say nắng, kiệt sức, ngất xỉu và phát ban. Phụ nữ cũng gặp biến chứng thai kỳ do nhiệt độ quá cao.

Trong khi đó, các ông chủ có một nỗi lo khác: chi phí để làm mát các tòa nhà, văn phòng, trung tâm thương mại và nhiều cơ sở hạ tầng quan trọng. Có nhiều cách để đối phó với vấn đề này, chẳng hạn như dùng điều hòa, quạt điện nhưng một lớp sơn phủ có thể duy trì hàng chục năm là một trong những biện pháp rẻ tiền và hữu hiệu nhất.

Hơn thế, chúng cũng không tạo thêm nhiều gánh nặng cho môi trường. Các nhà nghiên cứu công nghệ sạch cho biết, việc phủ sơn trắng trên các mái nhà và vật thể giúp giảm nhiệt độ môi trường xung quanh, không giống như lắp đặt thêm điều hòa nhiệt độ. Mặt trời đã tỏa ra nhiệt gấp hơn một tỷ lần so với Trái đất và phương pháp này chỉ đơn thuần phản xạ nhiệt đã được tạo ra bởi mặt trời, giống như đổ một cốc nước vào đại dương.

Nếu các vật liệu phản xạ phủ từ 1-2% bề mặt Trái đất (tương đương với kích thước của sa mạc Sahara) thì hành tinh sẽ không hấp thu nhiều nhiệt hơn nó phát ra và nhiệt độ toàn cầu sẽ ngừng tăng, theo một tính toán của Đại học California, Davis.

Trên khắp thế giới, các thành phố đang ngày càng tìm cách sơn mái nhà màu trắng để làm mát nhà ở, chống lại hiện tượng “đảo nhiệt đô thị”. TS. Hưng cho biết, sơn trắng thương mại thường phản chiếu khoảng 80% ánh sáng mặt trời trong khi RARE đặc chế riêng cho việc làm mát và hiệu quả cao hơn. Nó có thể tham gia vào các dự án năng động giúp tái định hình đô thị.

Tiếp cận thị trường

Sơn làm mát RARE đã sẵn sàng sử dụng thương mại ở Việt Nam. Những người đồng sáng lập RARE cho biết họ đã có năng lực sản xuất công nghiệp với quy mô 1 tấn/mẻ và dễ dàng nâng cấp. Từ đầu năm đến nay, RARE đã bắt đầu mở rộng mạng lưới phân phối tại miền Bắc với các đại lý ở Bắc Giang, Thái Nguyên, Hưng Yên v.v. Họ cũng thiết lập được các hướng dẫn tiêu chuẩn, giúp một thợ phun sơn trung bình cũng có thể thi công 1.000 m2/ngày mà không cần đào tạo chuyên sâu.

Phản hồi từ những người sử dụng rất tích cực. “Khách hàng nói rằng họ không còn bị nóng hầm hập trong ngày hè nữa. Bên thi công thì cho biết thao tác không khác mấy những gì họ vẫn thường làm. Nhiều thợ sơn thậm chí còn xin số để liên hệ nếu có khách hàng có nhu cầu”, anh Nguyễn Quốc Tuấn, đồng sáng lập RARE, phụ trách mảng kỹ thuật và tư vấn, hào hứng kể.

Tại Việt Nam, RARE đang có một vị thế độc đáo. Mặc dù nằm trong một thị trường cạnh tranh khốc liệt, nó là một trong những loại sơn làm mát duy nhất và hữu hiệu nhất ở nội địa. Chi phí của nó thấp hơn những loại sơn cùng công năng của các hãng nước ngoài nhập khẩu vào Việt Nam, nhưng lại cao hơn so với các loại sơn trắng chống nóng phổ thông.

Việc sở hữu những công nghệ lõi được củng cố bởi các nghiên cứu, dữ liệu và phản hồi thực tế từ khách hàng đem lại cho RARE rất nhiều lợi thế trong việc phát triển các ứng dụng mới. Nhưng thương hiệu của RARE lại quá mới.

TS. Nguyễn Quốc Hưng nói rằng, sau khi chứng minh được nguyên tắc công nghệ độc đáo của mình, thách thức tiếp theo của RARE là biến nó thành một sản phẩm thương mại được nhiều người chấp nhận. Chặng đường rất gian nan, nhất là với những người chỉ quen với kỹ thuật như anh.

“Thị trường B2C ở Việt Nam chưa quan tâm nhiều đến việc làm mát thông qua sơn. Họ coi sơn làm mát như bất kỳ loại sơn phủ ngoài nào – chỉ là một lớp bên ngoài, không ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống bên trong, vì thế màu sắc và giá cả là yếu tố quyết định chính chứ không phải công năng. Chúng tôi đang tìm cách marketing để thay đổi thói quen của thị trường”, TS. Hưng bộc lộ.

Trong khi đó, để tiếp cận thị trường B2B, công ty spin-off cần thêm thời gian cho việc hoàn thiện các giấy phép kiểm định, đăng kiểm và hồ sơ năng lực cho những gói thầu. Việc này có thể mất từ 1-3 năm. RARE đã có những kiểm định ban đầu của Bộ Xây dựng, cho thấy chúng đạt được các tiêu chuẩn công nghiệp ASTM của Mỹ và JIS của Nhật về phản xạ năng lượng Mặt trời. Nhưng để vươn ra thế giới, doanh nghiệp cần thêm nhiều bên chứng nhận khác.

Chẳng hạn, RARE đang gửi sản phẩm mẫu của mình tới CoolRoofs – một hội đồng chuyên môn ở Mỹ chuyên đánh giá và xếp hạng tất cả các sản phẩm làm mát mái nhà trên thế giới – để họ theo dõi và đo đạc mức độ phản xạ liên tục trong suốt ba năm. Rõ ràng, để có được những ‘dấu ấn’ mà khách hàng B2B tiềm năng có thể chấp nhận, RARE phải lao mình vào những cuộc đua khắt khe như bất kỳ ông lớn lâu năm nào trong ngành.

Nhưng đó mới chỉ là điều kiện cần. Nó không đảm bảo rằng khách hàng sẽ kéo đến với RARE. Ngược lại, RARE phải tự mình tìm kiếm các khách hàng doanh nghiệp đầu tiên. Một trong những chiến lược tiếp cận B2B năng động mà doanh nghiệp đang triển khai là chứng minh cho đối tác thấy tiềm năng giải pháp của mình. Điều này nâng RARE lên hàng ngũ các công ty công nghệ cao, có khả năng cung cấp giải pháp thay vì chỉ là một đơn vị cung cấp vật liệu chống nóng thông thường trên thị trường hàng hóa.

Gần đây, TS. Nguyễn Quốc Hưng và nhóm của anh đã cố gắng demo hiệu quả của sơn RARE trước một doanh nghiệp sở hữu các tủ kỹ thuật viễn thông cấp sóng 3G. Mặc dù việc làm mát thụ động bằng sơn không giải quyết hoàn toàn bài toán của nhóm khách hàng này nhưng nó mở ra những cơ hội mới cho các doanh nghiệp đang tìm kiếm công nghệ sạch để thực hiện cam kết khí hậu của riêng mình, hoặc chỉ đơn giản là cắt giảm chi phí. RARE đang tiếp tục kết nối với một số bên sở hữu các phương tiện, cơ sở hạ tầng ngoài trời khác để giới thiệu giải pháp của mình.

Điều may mắn là RARE không đi một mình. Nhiều doanh nghiệp và quỹ đầu tư đã bày tỏ sự quan tâm đến ý tưởng khởi nghiệp, trong đó có hai đối tác lớn mà TS. Nguyễn Quốc Hưng không tiện tiết lộ tên.

Một đối tác là hãng sơn lâu đời ở Việt Nam, từng dành nhiều thời gian và nguồn lực vào việc phát triển sản phẩm sơn chống nóng nhưng không đưa được sản phẩm ra thị trường. Họ cung cấp cho đội ngũ của RARE một loạt hỗ trợ kỹ thuật, mạng lưới phân phối và những lời khuyên bí quyết trong ngành. Đối tác còn lại là công ty chuyên về sản phẩm công nghệ cao, có nguồn vốn mạnh mẽ. Họ am hiểu các bước tiến công nghệ mới và sẵn sàng cung cấp những mối quan hệ có giá trị. RARE cũng từng nhận đầu tư hạt giống và tiền hạt giống từ một số dự án, vườn ươm công lập.

“Về cơ bản, chúng tôi không bị mắc về vốn hay công nghệ, nhưng sẽ cần nhiều nỗ lực để phát triển thị trường”, TS. Hưng nói.

Phương Hoa