Wissenschaftler haben eine biologisch abbaubare Metafolie entwickelt, die den weltweiten Energieverbrauch senken könnte. Sie soll Gebäude kühlen, ohne dabei Strom zu verbrauchen.
Mit jedem neuen Hitzerekord sinkt nicht nur das Wohlbefinden der Menschen. Auch der Druck auf Städte und Privathaushalte steigt, in Gebäuden für Kühlung zu sorgen.
Klimaanlagen sind eine beliebte Lösung. Ihr hoher Energieverbrauch treibt allerdings sowohl die Stromkosten als auch die Emission von Treibhausgasen in die Höhe. Forscher der University of South Australia (UniSA) haben gemeinsam mit Kollegen der chinesischen Universität Zhengzhou deshalb eine nachhaltige Alternative entwickelt.
Metafolie aus Bioplastik kühlt Gebäude ohne Strom
Bei ihrer Entwicklung handelt es sich um eine vollständig biologisch abbaubare Metafolie aus Bioplastik. Sie ist porös, glänzt metallisch – und soll Gebäude passiv und ganz ohne Strom kühlen.
Das Material besteht aus Polymilchsäure (PLA) – einem Bioplastik, das aus pflanzlichen Rohstoffen wie Mais oder Zuckerrohr gewonnen und mit einem Niedrigtemperatur-Trennverfahren hergestellt wird.
Die Metafolie hat zwei entscheidende Eigenschaften: Sie reflektiert 98,7 Prozent des Sonnenlichts und minimiert den Wärmegewinn. Sogar bei direkter Sonneneinstrahlung blieben Gebäude kühl, erklärt Yangzhe Hou, Doktorandin an der UniSA.
Das Material reflektiert nahezu die gesamte Sonneneinstrahlung und lässt theoretisch zu, dass die Wärme aus dem Gebäudeinneren direkt in den Weltraum abgegeben wird.
Auch langfristig so erfrischend wie eine Klimaanlage?
Die Forscher heben hervor, dass die Folie auch nach längerer Einwirkung von Säuren und ultraviolettem Licht noch funktioniert – zwei wesentliche Hindernisse, die ähnliche biologisch abbaubare Materialien bisher behindert haben.
„Die meisten bestehenden passiven Strahlungskühlsysteme basieren auf Polymeren oder Keramiken auf petrochemischer Basis, die ökologisch bedenklich sind“, so Mitautor Xianhu Liu von der Universität Zhengzhou.
Durch die Verwendung von biologisch abbaubarem PLA stellen wir eine grüne Alternative vor, die eine hohe Sonnenreflexion, eine starke Wärmeabgabe, Nachhaltigkeit und Langlebigkeit bietet.
Im Praxistest zeigte die Metafolie einen durchschnittlichen Temperaturabfall von 4,9 Grad Celsius am Tag und 5,1 Grad Celsius in der Nacht. Feldtests, die sowohl in China als auch in Australien durchgeführt wurden, bestätigten außerdem seine Stabilität und Effizienz unter rauen Umweltbedingungen.
Selbst nach 120 Stunden in starker Säure und dem Äquivalent einer achtmonatigen UV-Bestrahlung im Freien behielt das Material eine Kühlleistung von bis zu 6,5 Grad Celsius.
Alternative zur Klimaanlage? Metafilm senkt Energiebedarf um 20 Prozent
Der Metafilm aus Biokunststoff kann auf Gebäude, Geräte und andere Oberflächen aufgebracht werden. Er kühlt die Temperaturen bei maximaler Sonneneinstrahlung passiv um bis zu 9,2 Grad Celsius, so die Forscher. Gleichzeitig reflektiert das Material fast 99 Prozent der Sonnenstrahlen.
Die Auswirkung, die das auf den Energieverbrauch haben könnte, sind enorm. Verschiedene Simulationen zeigten, dass der Einsatz der Bioplastik-Folie den jährlichen Kühlenergiebedarf in heißen Städten wie beispielsweise Sydney oder Lhasa um bis zu 20 Prozent senken kann.
„Dies ist nicht nur ein Erfolg im Labormaßstab“, sagt Mitautor Professor Jun Ma von der University of South Australia. Hochgerechnet auf Millionen Gebäude weltweit, ließe sich so nicht nur der Stromverbrauch drastisch reduzieren, sondern auch die Belastung der Stromnetze und der Ausstoß von Treibhausgasen.
„Unsere Folie ist skalierbar und vollständig abbaubar“, so Jun Ma. Damit könnte die bioplastische Metafolie eine massentaugliche, nachhaltige Alternative zur klassischen Klimaanlage sein.
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Das mag zwar den Stromverbrauch im Sommer senken, obwohl gerade dann Solarstrom zur Verfügung steht. Dagegen werden bisher Häuser zumindest ein wenig im Winter von der Sonne aufgeheizt. Zumindest hier in Deutschland würde das mit dieser Folie entsprechend mehr Heizleistung erfordern. Also bei traditionellen Heizungen ein erhöhter CO2-Ausstoß und bei Wärmepumpen wird das Stromnetz noch stärker als bisher belastet.