Ein neuartiger Schaumstoff wurde am Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI entwickelt. Holzschaum stellt eine echte alternative zu Dämmstoffen auf Erdölbasis dar und kann zudem die Temperatur passiv regulieren.
Holzschaum als Ersatz für die Klimaanlage
Ein großer Teil des Energieverbrauchs entfällt auf das Heizen und Kühlen von Häusern und Gebäuden, weshalb es wichtig ist, neue Wege zur passiven Temperaturregulierung zu finden. Ingenieure in China und Deutschland haben einen neuen Schaumstoff auf Holzbasis entwickelt. Der sogenannte Holzschaum kann Gebäude in einem leicht einstellbaren Maße drastisch kühlen.
Klimaanlagen sind zwar effektiv, aber nicht die umweltfreundlichste Art der Abkühlung. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler Techniken entwickelt, die weniger Strom verbrauchen. Dazu gehören superweiße Farben oder Spiegelbeschichtungen, die das Sonnenlicht reflektieren, und Strahlungskühlsysteme, die die Wärme eines Gebäudes in Form von Infrarotwellen in den Himmel abstrahlen, wo sie direkt durch die Atmosphäre in die Kälte des Weltraums entweicht.
Die Wirksamkeit dieser Systeme kann jedoch unter verschiedenen Bedingungen variieren. So können reflektierende Beschichtungen bei großer Hitze oder hoher Luftfeuchtigkeit immer noch Wärme durchlassen, während die Strahlungskühlung bei bewölktem Himmel nicht so gut funktioniert. Auch der Grad der Abkühlung lässt sich oft nur schwer einstellen.
Kooperation zwischen Deutschland und China bringt neuen Schaumstoff hervor
Jetzt haben Wissenschaftler der Universität Göttingen und der Nanjing Forestry University in China ein neues Material entwickelt, das einige dieser Probleme lösen soll. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Schaumstoff ähnliche Substanz aus Holz, die das Sonnenlicht reflektiert, als Wärmedämmung dient und die absorbierte Wärme wieder an die Atmosphäre abgibt. Der Schaumstoff reflektiert 96% des sichtbaren Lichts der Sonne und gibt 92% der absorbierten Infrarotstrahlung wieder ab.
Um die kühlende Wirkung des Materials zu testen, legten die Forscher es über einen Kasten, der innen mit Aluminiumfolie ausgekleidet war, und setzten ihn mittags in direktes Sonnenlicht. Das Material hielt das Innere des Kastens um 9,2 °C kühler als die Außenluft, und selbst bei feuchtem Wetter blieb es im Inneren um 7,4 °C kühler. Die Forscher schätzen, dass die Auskleidung von Dach und Wänden eines Gebäudes den Energiebedarf für die Kühlung im Durchschnitt um 35% senken könnte.
Besonders interessant ist, dass die Kühlleistung des Schaums abnimmt, wenn er komprimiert wird. Das mag wie ein Nachteil klingen, aber das Team schlägt vor, dass das Zusammendrücken des Schaums eine nützliche Methode zur Feinabstimmung der Kühlleistung je nach Wetter oder Umgebung sein könnte.
Umweltfreundliche Alternative aus Naturprodukten
Den Forschern zufolge könnte der neue Kühlschaumstoff schließlich den Weg für thermoregulierende Materialien ebnen, die nicht nur selbst umweltfreundlich sind, sondern auch die Kosten der für die Kühlung verwendeten Energie senken. Es öffnet einen neuen Weg für die Entwicklung von Schaumstoffen auf der Basis von Holz, an Stelle von Rohöl.
Die Schaumstoffprodukte wurden bereits nach den einschlägigen Isolierungsnormen getestet. Dabei wurden vielversprechende Ergebnisse sowohl in Bezug auf die Wärmedämmung als auch auf die physikalischen Eigenschaften erzielt.
Hergestellt wird das Material aus heimischen Hölzern wie Buche oder Fichte. Aber auch so genanntes Durchforstungsholz oder Abfälle aus Sägewerken können als Ausgangsstoff für die Herstellung genutzt werden. Das Holz wird zunächst in feine Partikel zermahlen bis eine Masse entsteht, die mit einem Gas aufgeschäumt wird. Anschließend härtet der Schaum aus. Dabei entstehen Zellulose-Nanokristallen, die gefriergetrocknet werden, um einen weißen, leichten Schaumstoff zu bilden. So lassen sich auch aus anderen Stoffen sogenante Aerogele herstellen. Diese sind schon länger bekannt dafür, Wärme sehr gut zu isolieren. Bei der jahrelangen Forschung sind verschiedene Herstellungsprozesse entstanden.
Nach 24 Stunden in Wasser quillt das Holz weniger als 1% auf und die Schaumstoffe behalten ihre Form. Das Brandverhalten ist ähnlich dem von Naturfaserdämmstoffen. Sie brennen und schwelen und die Flammen erlöschen teilweise von selbst. Zusatzstoffe, die für die Brandsicherheit erforderlich sein können, lassen sich einfach und effizient während des Herstellungsprozesses zugeben, indem sie den Fasermaterialien beigemischt werden. Dabei sind die Forscher zuversichtlich, dass die Industrie die Herstellungsprozesse schnell umsetzen kann. Immer neue Auflagen aufgrund des Klimawandels und knapper werdendes Öl lässt den Holzschaum attraktiv aussehen.
(TB)
