Bunte “Pflanzenfolie” kann Häuser und Autos kühlen

Wenn die Temperaturen steigen, springen allerorts die Klimaanlagen an. Das ist zwar verbreitet und bequem, allerdings brauchen sie viel Energie. Daher haben Forschende ein Material vorgestellt, das den Einsatz von Klimaanlagen reduzieren soll. Die präsentierte Folie besteht aus Zellulose und kühlt, sobald sie mit Sonnenlicht bestrahlt wird.

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Präsentiert wurde die Folie bei der Konferenz der American Chemical Society (ACS). In einem YouTube-Video erklärt Wissenschaftler Qingchen Shen, dass die Idee den Ansatz der passiven Tagesstrahlungskühlung (PDRC) verfolgt. Dabei strahlen Oberflächen Wärme ins Weltall zurück, ohne Energie aufzunehmen und damit die Luft um sie herum und die Atmosphäre zu erhitzen.

Für die Kühlung ist keine elektrische Energie notwendig. Die verwendete Zellulose absorbiert so gut wie keine Sonnenenergie. Die erste Schicht der Folie wird aus Zellulose-Nanokristallen gefertigt. Die Kristalle können z.B. aus Holz extrahiert werden, was sie besonders nachhaltig macht, erklärt Shen. Die Kristalle werden dann sehr fein in Wasser zu einer Suspension verteilt. Das Wasser wird anschließend verdampft. Dabei ordnen sich die Kristalle eigenständig zu einem Film an, der dann für die Folie verwendet wird.

Grün, Blau und Rot statt Weiß 

Die meisten Oberflächen, die PDRC nutzen, sind weiß oder spiegeln, da verschiedene Farben bestimmte Wellenlängen des Sonnenlichts absorbieren, was man verhindern möchte. Dem Forscher*innen-Team ist es aber gelungen, verschiedenfarbige Oberflächen zu erzeugen, ohne die Wärmetransfer-Leistung der Folie abzuschwächen.

Dafür werden keine Pigmente zugemischt, sondern durch das Verdampfen des Wassers entsteht eine bestimmte Struktur, die sichtbares Licht in bestimmten Wellenlängen reflektiert. Je nachdem, wie die Zellulose-Nanokristall-Suspension aufgebaut ist, kann die Folie etwa grün, blau oder rot erscheinen. Ähnlich entstehen die Farben auf den Flügeln von Schmetterlingen oder die Regenbogenfarben bei Seifenblasen.

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Die zweite Schicht wird mit einem halbsynthetischen Stoff namens Ethylcellulose gebaut. Sie wird aus natürlicher Zellulose gewonnen, nachdem diese mit Chemikalien behandelt wird. Es handelt sich dabei um ein weißes Pulver. Jenes Licht, das die erste Folienschicht noch durchdringt, wird von diesem Material gestreut und damit ebenfalls nicht an die Umgebung abgegeben.

Leistung eines Klimageräts

Laut Shen sind die Ergebnisse der Kühlfolie durchaus beeindruckend. So soll sie pro Quadratmeter eine Kühlleistung von 120 Watt haben. Die Folie war tagsüber um 3 und nachts sogar um 14 Grad Celsius kühler als die Umgebungstemperatur. Damit erreiche man eine ähnliche Kühlleistung wie durchschnittliche Haushaltsklimaanlagen. 

Erfreulich ist, dass die Forschenden eine Massenproduktion für realistisch halten. So konnten sie bereits mehrere Meter auf einmal fertigen. Als Einsatzgebiet sieht Shen vor allem die Automobilindustrie. Doch auch Gebäudefassaden könnten damit versehen werden. Dafür arbeitet das Team an verschiedenen dekorativen Texturen, die etwa Holz imitieren könnten.