Een internationale groep wetenschappers heeft een innovatief bioplastic ontwikkeld dat gebouwen tot wel 9,2 graden kan afkoelen. En het mooie: daar komt geen enkele watt elektriciteit aan te pas.
Volgens een deze week gepubliceerde studie in Cell Reports Physical Science kan het materiaal het wereldwijde energieverbruik aanzienlijk terugdringen. Juist op de plaatsen waar dat het hardst nodig is, namelijk in de heetste steden ter wereld. En dat alles op een volledig duurzame en biologisch afbreekbare manier.
De nieuwe ‘metafilm’ is het resultaat van een samenwerking tussen Zhengzhou University in China en de University of South Australia (UniSA). Het spul is ideaal voor gebouwen, apparatuur en andere oppervlakken. Het reflecteert maar liefst bijna 99 procent van het zonlicht. Het passieve koelsysteem maakt airconditioning deels overbodig, wat niet alleen energie bespaart, maar ook de uitstoot van broeikasgassen vermindert.
“Onze metafilm biedt een milieuvriendelijk alternatief voor de airco, een apparaat dat aanzienlijk bijdraagt aan de uitstoot van koolstofdioxide”, zegt UniSA-promovendus Yangzhe Hou, die ook is verbonden aan Zhengzhou University.
Koelen zonder elektriciteit
Wat de metafilm zo bijzonder maakt, is dat hij werkt zonder stroom of mechanische onderdelen. Het materiaal is gemaakt van polymelkzuur (PLA), een veelgebruikt bioplastic dat uit planten wordt gewonnen. Dankzij een innovatieve productiemethode op lage temperatuur kan de film 98,7 procent van het zonlicht reflecteren, terwijl de warmte uit een gebouw ook nog eens direct kan ontsnappen naar buiten. “Het materiaal reflecteert bijna alle zonnestraling, maar laat ook binnenwarmte uit het gebouw rechtstreeks naar buiten”, legt Hou uit. “Hierdoor blijft het gebouw koeler dan de omringende lucht, zelfs onder direct zonlicht.”
De resultaten in de praktijk zijn indrukwekkend: in veldtesten daalde de temperatuur gemiddeld met 4,9 graden overdag en 5,1 graden ’s nachts. In sommige gevallen liep dat op tot wel 9,2 graden als de zonnekracht piekte. Simulaties tonen aan dat de film het jaarlijkse energieverbruik met maximaal 20,3 procent kan verlagen. Het werkt vooral goed in een hete stad als Lhasa in China, waar de zonintensiteit hoog is. “Dit is niet slechts een laboratoriumsucces”, benadrukt professor Jun Ma van de University of South Australia. “Onze film is schaalbaar, duurzaam en volledig afbreekbaar.”
Bestand tegen UV en zuur
Een veelvoorkomend probleem bij duurzame materialen is dat ze gevoelig zijn voor weersinvloeden. De metafilm doorstaat echter langdurige blootstelling aan zowel zuren als ultraviolette straling. Na 120 uur onder sterke zure omstandigheden én een equivalent van acht maanden buiten onder UV-licht, behield de film nog steeds een koelend vermogen van 6,5 graden.
“In tegenstelling tot conventionele koeltechnologieën heeft deze metafilm geen elektriciteit of mechanische systemen nodig”, aldus dr. Xianhu Liu van Zhengzhou University. “De meeste bestaande passieve koelsystemen zijn gebaseerd op petrochemische polymeren of keramiek, wat milieuproblemen oplevert. Door biologisch afbreekbaar PLA te gebruiken, bieden we een groen alternatief dat een hoge zonreflectie, sterke warmteafgifte en duurzaamheid combineert.”
De ontdekking lost daarmee een cruciaal probleem in de materiaalwetenschap op: hoe combineer je effectieve passieve koeling met ecologische afbreekbaarheid? Het is de onderzoekers nu gelukt om die kwestie op te lossen.
Toepassingen
Toekomstige toepassingen van de metafilm worden al verkend. Naast gebouwen zijn er mogelijkheden in transport, landbouw, elektronica en zelfs in de medische wereld, zoals verkoelende wondverbanden. “Dit onderzoek wil de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen en haalbare manieren verkennen om het menselijk comfort te verbeteren met minimale impact op het milieu”, zegt professor Ma.
Het mooie is dus dat het een haalbare en schaalbare manier is om gebouwen te koelen, die een heel stuk milieuvriendelijker is dan het urenlang laten loeien van de airco.
