Nanomaterialien für ein gesünderes Raumklima

Eine effizientere Steuerung von Innenumgebungen könnte sich nicht nur positiv auf den Energieverbrauch, sondern auch auf die Gesundheit der Anwender auswirken. Im EU-finanzierten Projekt GRINDOOR, das über eine dreijährige Laufzeit bis Juni 2016 verfügt, werden beide dieser Aspekte erforscht.

© GRINDOOR

Die Mitglieder des Projekts GRINDOOR (Green Nanotechnology for the Indoor Environment) befassen sich mit der Verbesserung von Materialien und der Entwicklung von Geräten, mit denen vorteilhaftere Innenumgebungen erreicht werden können. Im Mittelpunkt steht hierbei die Nutzung neuer Nanomaterialien auf Basis von Übergangsmetalloxiden, insbesondere der Oxide von Nickel, Wolfram und Titan. Durch Ablagerung dieser Nanomaterialien als dünne Schichten erhoffen sich die Forscher von GRINDOOR, eine Auswahl von Produkten zur besseren Steuerung von Innenumgebungen herzustellen.

Das Projekt ist auf zwei Aspekte von Innenräumen konzentriert –Licht und Luft. Zur Steuerung des Lichts wird ein Nanomaterial in elektrochromen Beschichtungen auf „intelligente“ Fenster aufgetragen, sodass sich anschließend regulieren lässt, wie viel sichtbares Licht und Sonnenwärme durch die Fenster einfallen kann. Alternativ zur elektrochemischen Beschichtung – oder auch zusätzlich – werden thermochrome Beschichtungen auf die Fenster aufgebracht, um eine gute temperaturabhängige Regulierung der einfallenden Infrarotstrahlung zu liefern. Die Eigenschaften von sowohl der elektrochromen als auch der thermochromen Beschichtung werden automatisch gesteuert, um Änderungen der Außenbedingungen auszugleichen oder sich an neue Anforderungen des Anwenders anzupassen.

Für die Luftsteuerung werden derzeit oxidbasierte Gassensoren zur Überwachung der Luftqualität entwickelt, insbesondere hinsichtlich Formaldehyd, und mithilfe photokatalytischer Beschichtungen soll die Luft mit Solarenergie gereinigt werden.

Die technischen Erfolge des Projekts bestehen hauptsächlich in der Ermittlung der effektivsten Wege, Beschichtungen aufzutragen und deren Leistung zu optimieren. Verfeinerungen bei der Orientierung der Nanokristalle wirkten sich in besseren elektrochromen Eigenschaften aus. Darüber hinaus entwickelten die Projektmitglieder ein neues Verfahren, mit dem verfallene Schichten aus Wolframoxid durch einen schwachen elektrischen Strom wieder aufgefrischt werden können. Der Alterungsprozess wurde vorher als unumkehrbar angesehen, und die entwickelte Technik könnte für eine breite Palette von Anwendungen eingesetzt werden. Eine wissenschaftliche Arbeit zu diesem Thema wurde in der Fachzeitschrift „Nature Materials“ veröffentlicht.

Der Projektkoordinator von GRINDOOR, Claes-Göran Granqvist, Seniorprofessor für Festkörperphysik am Department of Engineering Sciences – Solid State Physics der Universität Uppsala, ist der Ansicht, dass Innenumgebungen mithilfe der Produkte des Projekts gesünder und energieeffizienter werden können. Er prognostiziert, dass die Technologie den Energieverbrauch von Gewerbegebäuden um 10 % senken kann, allerdings ist dieser Wert in gewissem Maß auch von den Eigenschaften des Gebäudes abhängig. Zudem wird eine automatische Steuerung des Lichts und der Luftqualität den Bedarf für Klimaanlagen senken und so der Verbreitung des sogenannten Sick-Building-Syndroms an Arbeitsplätzen entgegenwirken.

„Dieses Projekt wird zu einem angenehmeren Klima in Innenräumen beitragen, in dem sich Menschen wohler fühlen und leistungsfähiger sind“, sagt er.

Die Nanotechnologie und Produkte, die im Rahmen von GRINDOOR entwickelt und verbessert wurden, verfügen über erhebliches Vermarktungspotential. Diese Produkte werden nun auf den Markt gebracht, und ein Start-up-Unternehmen für deren Herstellung wurde bereits gegründet, das im Jahr 2016 stark expandieren soll. Durch die Nanotechnologie ist insbesondere eine äußerst leichte Folie entstanden, mit der jeder Fensterhersteller laminiertes Glas produzieren kann, das elektrochrome Eigenschaften aufweist. Auf dem Markt ist derzeit kein vergleichbares Produkt zu finden, und Professor Granqvist erwartet, dass diese Folie signifikante kommerzielle Auswirkungen haben wird.

Länder

Schweden