Met weinig meer dan een likje verf kunnen gebouwen de lucht eromheen al snel koeler maken en liters water rechtstreeks uit de atmosfeer 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 als dauw condenseren op het gladde coatingoppervlak, waar het kan worden opgevangen. In een recente test kon een met de coating behandeld gebied van ongeveer 10 vierkante meter in de loop van 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 Dauwpunt-innovaties. “Ons belangrijkste doel bij het ontwerpen van dit nieuwe materiaal is het aanpakken van waterschaarste, door een duurzame en gedelokaliseerde waterbron te bieden die volledig passief is”, zegt ze.
Reflecterende verf 2.0
Zonreflecterende verf is bepaald niet nieuw in de wereld van duurzaamheid, en wordt op grote schaal gebruikt om de warmtewinst op alles te verminderen, van 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 terug te kaatsen, waardoor een oppervlak ontstaat 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 oppervlaktebedekkingen die snel verslechteren.
Het potentieel voor koeling en wateropvang van de coating zou aanzienlijk kunnen zijn, aldus a studie onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Functional Materials. De onderzoekers maten de prestaties van de coating tijdens zes maanden durende buitentests op het dak van een gebouw op de campus van de Universiteit van 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 die gegevens uit om een voorspelling van de watervangst voor de rest van Australië te maken, wat de hoogste watervangstpercentages in het tropische noordoosten van het land suggereert. Neto zegt dat dit model bij uitbreiding in de rest van de wereld kan worden gebruikt, 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 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 verkrijgen”, 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 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 kleine helling, een dak onder een hoek van ongeveer 30 graden, om het wegrollen van waterdruppels mogelijk te maken.
Maar zelfs op plaatsen waar de luchtvochtigheid te laag is om veel dauw te oogsten, zal de reflectiviteit van de coating nog steeds het voordeel bieden van lagere omgevingstemperaturen en een lagere energiebehoefte voor gebouwen. De coating is niet ontworpen om als bodembedekker te worden gebruikt, maar Neto zegt dat deze kan worden gebruikt in gekantelde en vlakke gebieden rond sportvelden, velden, op tenten, op dierenstallen en andere ruimtes.
Als het op grote schaal zou worden geïmplementeerd, zou de coating een constante bron van water kunnen bieden, zij het een kleine. Uit het onderzoek bleek dat een dakgedeelte van één vierkante meter dat met de coating werd behandeld, tot 390 milliliter water per dag kon oogsten, iets meer dan anderhalve kop water van ongeveer 10 vierkante meter oppervlak. Opschalen tot de grootte van een gebouw, kan oplopen tot meerdere liters water per dag. Dat lijkt misschien niet veel als de gemiddelde persoon in de VS gebruikt ruim 150 liter per dagmaar het volume kan gemakkelijk oplopen naarmate meer gebouwen achteraf 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.
