Neues Bayreuther ERC-Projekt: Optimierte Folien aus recycelten Plastikabfällen senken Energieverbrauch für Kühlung

Kunststoffprodukte sind heute in vielen Wirtschaftszweigen unentbehrlich – sei es bei Lebensmittelverpackungen, im Leichtbau oder in der Medizintechnik. Dennoch hat sich ein umfassendes Recycling und Upcycling bisher nicht durchsetzen können. Ein großer Teil der Kunststoffabfälle wird nach wie vor verbrannt oder in der Umwelt entsorgt. Gleichzeitig werden etwa 15 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs durch Kühlungssysteme verursacht: ein Anteil, der insbesondere aufgrund von Klimaveränderungen voraussichtlich noch steigen wird. Dieser Entwicklung kann jedoch eine neue Technologie entgegenwirken: die passive Tageskühlung. Dabei wird die Aufheizung durch Sonneneinstrahlung vermieden und gleichzeitig die bereits vorhandene Wärme abgeführt, ohne dass eine externe Energiezufuhr nötig ist.

In dem vom ERC geförderten Projekt mit dem Namen „CoolChips“ wollen Prof. Dr. Markus Retsch und sein Bayreuther Mitarbeiter Dr. Qimeng Song aus Plastikabfällen, beispielsweise von Kartoffelchipstüten, großflächige Folien entwickeln. Diese könnten als nachhaltige Materialien beispielsweise auf Dächern, Jalousien und Markisen zur Kühlung von Wohn- oder Bürogebäuden oder auch zur Kühlung von Carparks eingesetzt werden.

„Für die passive Tageskühlung sind Materialien erforderlich, die spezielle optische Eigenschaften haben: Sie dürfen kein Sonnenlicht im Wellenbereich zwischen 0,3 und 2,5 Mikrometern absorbieren, sondern müssen die gesamte Sonneneinstrahlung in diesem Wellenlängenbereich streuen oder reflektieren. Im Bereich zwischen 8 und 12 Mikrometern müssen sie hingegen möglichst effizient ihre thermische Energie in Richtung des Weltalls aussenden. Denn nur Licht in diesem schmalen Fenster ist imstande, die Atmosphäre zu durchdringen und ins Weltall zu entweichen“, sagt Retsch, der an der Universität Bayreuth einen Lehrstuhl für Physikalische Chemie innehat.

In der Forschung wurden bereits zahlreiche Materialien entwickelt, um die Potenziale der passiven Tageskühlung auszuloten und zu demonstrieren. Viele von ihnen besitzen eine metallische Rückseitenbeschichtung. An die mit diesen Materialen gewonnenen Erkenntnisse knüpft das Bayreuther Projekt an: Aluminiumlaminate sind häufig verwendete Verbundwerkstoffe für Lebensmittel- und Einwegverpackungen. Sie bestehen aus mehreren Schichten, die für Sauerstoff und Feuchtigkeit undurchlässig sind. Diese metallhaltigen Polymerfolien werden in großen Mengen in Form von kleinteiligen Produkten, beispielsweise als Tüten für Kartoffelchips, industriell hergestellt. Sie stellen die heute üblichen Recycling-Technologien vor erhebliche Probleme, weil die recycelten Polymere durch das Aluminium verunreinigt werden. Zugleich aber enthalten Aluminiumlaminate eine das Sonnenlicht reflektierende Schicht, die sie für passive Kühlungstechniken attraktiv macht.