Okna mohou mít brzy stejné izolační vlastnosti jako stěny. Průhledná aerogelová fólie zabrání úniku tepla
Myšlenka recyklace celulózy z pivní mladiny do průhledného, energeticky účinného okenního skla se objevila již v roce 2018, ale tehdy se příliš neujala. Nyní však vědci z Coloradské univerzity v Boulderu ve svém článku, který byl nedávno publikován v časopise Nature Energy, uvádějí, že by mohla zlepšit tepelnou izolaci oken až na úroveň stěn.
Nová studie ukazuje, že nahrazením vzduchu v dnešních oknech s dvojitými skly novým transparentním gelem ze dřeva by okna mohla mít stejnou izolační schopnost jako stěny. Podle tvůrců by se izolační aerogelová fólie dala levně vyrábět ve velkém měřítku, je průhlednější než sklo a mohla by se do oken dodatečně montovat. Budovy spotřebovávají přibližně 40 % světové energie. Většina se spotřebuje na vytápění, chlazení a větrání. Okna a střešní okna tím, že umožňují vnikání nebo únik tepla z budovy, způsobují, že se velká část této energie promrhá.
Podle jednoho z odhadů se za chladného počasí ztrácí přibližně 25 % energie okenním sklem. Ivan Smalyukh, profesor fyziky na Coloradské univerzitě v Boulderu, a jeho kolegové proto vyrobili pružné fólie z aerogelů (houbovitých pevných látek, které se skládají převážně ze vzduchu) pomocí celulózových nanovláken získaných z dřevní hmoty. Jejich aerogel se skládal přibližně z 90 % z plynu a pouze z 10 % z pevných částic. Z těchto vláken vytvořili ve vodě síť, čímž vznikl hydrogel.
Poté nahradili vodu ethanolovým rozpouštědlem, nalepili gelový film na plastovou vrstvu a srolovali jej, přičemž rozpouštědlo odstranili dříve, než gel zaschl a vytvořil aerogelový film. Nakonec tým pokryl celulózová nanovlákna v aerogelu chemickou látkou na bázi křemíku, která způsobuje, že film odpuzuje vodu a zabraňuje tak kondenzaci. Tým tak vylepšil strukturu svého aerogelu, aby propouštěl více světla. Jejich aerogelové filmy jsou průhledné z 97 až 99 procent, což je více než sklo, které má průhlednost 92 procent, jak uvádí web Anthropocene.
Aerogelové desky o tloušťce milimetr až centimetr lze ohýbat a válcovat, aniž by došlo ke ztrátě průhlednosti, vzniku trhlin nebo jakémukoli zhoršení vlastností. Aby vědci materiál otestovali, umístili fólii na vnitřní stranu jednokřídlého okenního skla a do mezery mezi oběma skly moderního okna umístili 2,5 cm silnou aerogelovou výplň. Tyto testovací panely vložili do otvorů teplých a studených boxů s vnitřní teplotou 40 °C a -20 °C, aby napodobili letní a zimní teploty.
Okna s aerogelem účinněji blokovala tepelný tok mezi vnitřní a vnější stranou boxů. A 2,5cm výplň z aerogelu dokázala izolovat prakticky stejně dobře jako stěna. Kromě zlepšení izolace oken aerogely také zvýšily jejich odolnost proti kondenzaci. Tým byl se svými výsledky docela spokojen. Aaerogel se dá popsalt jako tenká, pružná fólie, která je asi 100krát lehčí než sklo. Další výhodou je tepelná odolnost fólie. Tento gel je tak odolný vůči teplu, že byste si mohli dát jeho proužek na ruku a zapálit na něm oheň, aniž byste cokoli cítili.
Podle výzkumníků jsou náklady a rozšíření výroby dvěma zásadními problémy, které brání širokému rozšíření běžných aerogelů vyrobených z oxidu křemičitého. V případě tohoto nového aerogelu by měly být náklady na suroviny minimální, protože celulózová nanovlákna lze získat z dřevěného odpadu nebo z odpadu z potravin a nápojů pomocí bakterií. Tým odhaduje, že suroviny budou stát přibližně 1 dolar (zhruba 22 korun) za čtvereční stopu (0,09 m2).
Zdroj: anthropocenemagazine.org, nature.com