So halten Sie Ihr Haus kühl – bedecken Sie es mit neuer weißer als weißer Farbe, sagt die Forschung

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Gebäude weiß zu streichen ist eine jahrhundertealte Methode, um Hitze in Ländern wie Griechenland abzuwehren SophiaPapageorge/Pixabay, CC BY

Von eisigen Tundras bis hin zu wogenden Wolken taucht die Farbe Weiß immer wieder in der Palette unseres Planeten auf. Diese Farbe bietet eine natürliche Möglichkeit, das Licht der Sonne von der Erdoberfläche und in den Weltraum zurückzureflektieren. Dieser Effekt – bekannt als der Planet Albedo – hat einen großen Einfluss auf die durchschnittliche globale Temperatur.

Stellen Sie sich eine Welt vor, die vollständig von Ozeanen bedeckt ist. Obwohl die Idee ein erfrischendes Gefühl von Kühle hervorrufen könnte, würde das Fehlen reflektierender weißer Bereiche tatsächlich dazu führen, dass die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde auf fast ansteigt 30 ° C: verdoppelt seine aktuelle Durchschnittstemperatur von 15 ° C.

Der anhaltende Rückgang der Eis und Schnee Abdeckung, sowie eine Folge des vom Menschen verursachten Klimawandels, führt auch zu einem weiteren Anstieg der Oberflächentemperatur. Modelle des Worst-Case-Szenarios sagen voraus, dass – wenn die CO₂-Emissionen bis 2050 nicht drastisch reduziert werden – die Durchschnittstemperaturen im Jahr 2100 1.5 ° C wärmer als heute, zum Teil dank des geringeren Reflexionsvermögens der Erde. Die Farbe unserer Welt entscheidet maßgeblich über ihre Zukunft.

Die berühmten weißen Gebäude von Inseln wie Santorini, Griechenland, sind nicht nur zur Schau gestellt: Die Menschen haben seit Hunderten von Jahren das Wissen genutzt, dass weiße Farben die Wärme am besten reflektieren. Traditionell wird eine Art weißer Farbe namens Gips, das Calciumsulfat (CaSO₄) enthält, wird zur Abdeckung solcher Gebäude verwendet. Eine neue Studie schlägt vor, dass eine alternative Farbe, die Bariumsulfat (BaSO₄) enthält, die auf Gebäude auftreffende Sonnenstrahlung noch effektiver in den Weltraum reflektiert. Ein Kirchengebäude weiß gestrichen Wände und Dächer werden in Griechenland oft mit Gips gestrichen. Judithscharnowski/Pixabay, CC BY

Der Schlüssel zur Wirksamkeit dieser neuen Farbe auf Bariumsulfatbasis sind die darin enthaltenen Nanopartikel, die die Sonnenenergie mit relativ hoher Effizienz und bei spezifischen Infrarotwellenlängen von 0.008 mm bis 0.013 mm reflektieren. Diese Wellenlängen entsprechen einem Teil der Atmosphäre, der hochtransparent ist, bekannt als „Himmelsfenster".

Das bedeutet, dass mehr von der reflektierten Sonnenenergie direkt durch dieses „Fenster“ in den Weltraum zurückprallen kann, anstatt in der Erdatmosphäre gefangen zu bleiben und zur globalen Erwärmung beizutragen. Laut der Autoren der Studie, wenn Sonnenstrahlung auf Bariumsulfatfarbe scheint, werden bei diesen Wellenlängen fast 10 % der Strahlung reflektiert.

Das Auftragen dieser Art von Farbe auf Gebäude in warmen Klimaregionen trägt dazu bei, Gebäude kühler zu halten – eine große Herausforderung insbesondere in urbane Regionen, wo die Dichte von Menschen und Gebäuden in den Sommermonaten die Temperaturen in unerträgliche Höhen treiben kann.

Die Studie zeigt, wie das Anstreichen von Gebäuden mit Bariumsulfatfarbe die Temperaturen im Gebäudeinneren um 4.5 °C im Vergleich zur Außenlufttemperatur senken kann. Diese Technologie hat das Potenzial, die Kosten für Kühlung von Gebäuden durch Verringerung der Abhängigkeit von Klimaanlagen.


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Ein weißes Dach mit Oberlichtern unter dem Himmel In den USA tragen die weißen Dächer von Walmart dazu bei, den Energieverbrauch in den Supermärkten zu reduzieren. Walmart / Flickr, CC BY-SA

Diese weißer-als-weiße Farbe hat jedoch eine dunklere Seite. Die Energie, die erforderlich ist, um rohes Baryt-Erz auszugraben, um das Bariumsulfit zu produzieren und zu verarbeiten, das fast 60 % der Farbe ausmacht, bedeutet, dass es eine enorme Carbon Footprint. Und die breite Verwendung der Farbe würde eine dramatische Zunahme bedeuten im Bergbau von Barium.

Kühltricks der Natur

Farbe auf Bariumsulfit-Basis ist nur eine Möglichkeit, das Reflexionsvermögen von Gebäuden zu verbessern. Ich habe die letzten Jahre damit verbracht, die Farbe Weiß in der Natur zu erforschen, von weißen Flächen bis hin zu weißen Tieren. Tierhaare, Federn und Schmetterlingsflügel liefern verschiedene Beispiele dafür, wie die Natur die Temperatur innerhalb einer Struktur reguliert. Die Nachahmung dieser natürlichen Techniken könnte dazu beitragen, unsere Städte kühler zu halten und die Umwelt weniger zu belasten.

Die Flügel eines intensiven weißer Käfer Arten genannt Lepidiota-Stigma erscheinen auffallend strahlend weiß dank Nanostrukturen in ihren Schuppen, die einfallendes Licht sehr gut streuen. Diese natürliche Lichtstreuung lässt sich nutzen, um noch bessere Lacke zu gestalten: zum Beispiel durch die Verwendung von recycelter Kunststoff weiße Farbe mit ähnlichen Nanostrukturen mit einem weitaus geringeren COXNUMX-Fußabdruck herzustellen. Wenn es darum geht, sich von der Natur inspirieren zu lassen, sind dem Himmel keine Grenzen gesetzt.

Über den Autor

Andrew Parnell, Research Fellow in Physik und Astronomie, University of Sheffield
 

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Das Gespräch

 

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