Met weinig meer dan een verflaag zouden gebouwen binnenkort de lucht om hen heen kunnen afkoelen en liters water rechtstreeks uit de atmosfeer kunnen halen.
Onderzoekers van de Universiteit van Sydney in Australië hebben een nano-engineered polymeercoating gemaakt die bouwoppervlakken passief afkoelt en tegelijkertijd water kan opvangen als met dauw bedekte bladeren. Het is een materiële oplossing die de toenemende hitte- en wateronzekerheid op plaatsen over de hele wereld kan helpen bestrijden.
De witte coating, een poreus verfachtig materiaal, reflecteert tot 97% van het zonlicht en straalt warmte uit, waardoor oppervlakken tot 10 graden koeler zijn dan de omringende lucht, zelfs in direct zonlicht. Door deze koelere omstandigheden kan waterdamp in de lucht condenseren als dauw op het gladde wegdek, waar het kan worden opgevangen. In een recente test kon een met de coating behandeld gebied van ongeveer 10 vierkante meter op één dag 1,6 kopjes water oogsten.
Dit onderzoek werd geleid door Chiara Neto, een professor aan het Nano Institute and School of Chemistry van de Universiteit van Sydney. Neto is ook mede-oprichter van een startup die deze coating op de markt brengt, genaamd Dauwpuntinnovaties. “Ons belangrijkste doel bij het ontwerpen van dit nieuwe materiaal is het aanpakken van waterschaarste en het bieden van een duurzame en gedelokaliseerde waterbron die volledig passief is”, zegt ze.
Reflecterende verf 2.0
Zonreflecterende verf is nauwelijks nieuw in de wereld van duurzaamheid en wordt op grote schaal gebruikt om de warmtewinst op alles te verminderen gebouwen naar UPS-vrachtwagens naar speeltuinen. Deze nieuwe coating bouwt voort op deze toepassingen door meer voordeel te halen uit de koelere lucht die wordt geproduceerd door de warmte van een gebouw af te voeren en een oppervlak te creëren waarop waterdamp kan condenseren bij lagere omgevingstemperaturen. De poreuze aard van de coating maakt deze duurzamer dan typische reflecterende verven, waardoor deze beter dauw kan opvangen dan andere oppervlaktecoatings die snel afbreken.
Het koel- en wateropvangpotentieel van de coating kan aanzienlijk zijn, aldus a studie onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen. De onderzoekers maten de prestaties van de coating tijdens zes maanden buitentesten op het dak van een gebouw op de campus van de universiteit in Sydney. Speciaal ontworpen oppervlakken en meetinstrumenten volgden de oppervlaktetemperatuur en het dauwwater dat van minuut tot minuut werd verzameld, samen met weer- en klimaatgegevens om beter te begrijpen wanneer de coating het beste zou presteren.
Een theoretisch model breidde deze gegevens uit om een voorspelling te maken van de watervangst voor de rest van Australië, wat de hoogste watervangstpercentages in het tropische noordoosten van het land suggereert. Neto zegt dat dit model kan worden gebruikt in de rest van de wereld, en heeft plaatsen geïdentificeerd waar de coating bijzonder nuttig zou kunnen zijn.
“De gebieden die het meest geschikt zijn voor het passieve koeleffect zijn gebieden waar de lucht vaak vrij is van wolken en waar de hoeveelheid water in de lucht niet te hoog en niet te laag is (idealiter rond de 80% relatieve vochtigheid), om de hoogste koeling van het oppervlak en de hoogste watercondensatie te bereiken”, legt Neto uit.
Ze merkt op dat de coatings duidelijk aan de lucht moeten worden blootgesteld om het meest effectief te zijn. “Als ze op de muren van gebouwen zouden worden gebruikt, zouden ze nog steeds voor wat verkoeling zorgen, maar niet zoveel als op het dak”, voegt ze eraan toe. De ideale configuratie is een lichte helling, een dak onder een hoek van ongeveer 30 graden, zodat waterdruppels eraf kunnen rollen.
Maar zelfs op locaties waar de luchtvochtigheid te laag is om veel dauw te oogsten, zal de reflectiviteit van de coating nog steeds voordelen bieden bij lagere omgevingstemperaturen en een lagere energiebehoefte voor gebouwen. De coating is niet bedoeld om als bodembedekker te gebruiken, maar kan volgens Neto wel worden toegepast op hellende en vlakke terreinen rond sportvelden, akkers, op tenten, in dierenstallen en andere ruimtes.
Als het op grote schaal zou worden geïmplementeerd, zou de coating een stabiele bron van water kunnen bieden, zij het een kleine bron. Uit het onderzoek bleek dat een deel van het dak van een vierkante meter dat met de coating was behandeld, tot 390 milliliter water per dag kon oogsten, iets meer dan anderhalve kop water van ongeveer 10 vierkante meter oppervlak. Opschalen naar de grootte van een gebouw kan oplopen tot meerdere liters water per dag. Dat lijkt misschien niet zo veel als de gemiddelde persoon in de VS geld uitgeeft ruim 150 liter per dagmaar het volume kan gemakkelijk toenemen naarmate meer gebouwen worden aangepast of zelfs specifiek worden ontworpen om deze coating te gebruiken.
Deze passieve benadering van waterwinning “opent de deur naar duurzame, goedkope en gedecentraliseerde zoetwaterbronnen – een cruciale behoefte in het licht van de klimaatverandering en de groeiende waterschaarste”, zegt Neto.
De uiterste deadline voor Fast Company’s Wereldveranderende ideeënprijzen is vrijdag 12 december om 23:59 uur PT. Solliciteer vandaag nog.
