Vďaka novému objavu môžu mať okná rovnaké izolačné vlastnosti ako steny

Myšlienka recyklácie celulózy z pivnej mladiny na priehľadnú, energeticky efektívnu aplikáciu na okenné sklo sa objavila už v roku 2018, no v tom čase veľmi nezaujala. Teraz však vedci z Coloradskej univerzity v meste Boulder vo svojej práci s názvom Vysoko transparentné silanizované celulózové aerogély na zvýšenie energetickej účinnosti sklených plôch v budovách, ktorá bola nedávno publikovaná v časopise Nature Energy, hovoria, že by to mohlo zlepšiť tepelnú izoláciu okien až na úroveň stien.

Nová štúdia ukazuje, že nahradením vzduchu v dnešných dvojitých oknách novým priehľadným gélom vyrobeným z dreva by mohli mať okná rovnaké izolačné ako steny. Izolačná aerogélová fólia by sa mohla vyrábať lacno vo veľkom rozsahu, je priehľadnejšia ako sklo a podľa jej tvorcov by sa dala dodatočne namontovať na okná. Budovy spotrebujú približne 40 % svetovej energie. Väčšina z nej sa spotrebuje na vykurovanie, chladenie a vetranie. Okná a strešné okná tým, že umožňujú vnikanie alebo únik tepla z budovy, spôsobujú, že veľká časť tejto energie sa premrhá.

Podľa jedného z odhadov sa v chladnom počasí stráca cez okenné sklo približne 25 % energie. Ivan Smalyukh, profesor fyziky na Coloradskej univerzite v Boulderi, a jeho kolegovia preto vyrobili pružné fólie z aerogélov (pevných látok podobných špongii, ktoré sa skladajú prevažne zo vzduchu) s použitím celulózových nanovlákien získaných z drevnej hmoty. Ich aerogél pozostával z približne 90 % plynu a iba z 10 % pevných častíc. Sieť týchto vlákien vytvorili vo vode, čím vznikol hydrogél.

Potom vodu vymenili za etanolové rozpúšťadlo, nalepili gélový film na plastovú vrstvu a zrolovali ho, pričom pred vysušením gélu odstránili rozpúšťadlo, čím vznikla aerogélová fólia. Nakoniec tím pokryl celulózové nanovlákna v aerogéle chemickou látkou na báze kremíka, vďaka ktorej fólia odpudzuje vodu, aby sa zabránilo kondenzácii. Tím preto zlepšil štruktúru svojho aerogélu, aby sa umožnil priechod väčšieho množstva svetla. Ich aerogélové fólie sú priehľadné na 97 až 99 percent, čo je viac ako sklo, ktoré má priehľadnosť 92 percent.

Dosky aerogélov s hrúbkou milimetra až centimetra sa môžu ohýbať a valcovať bez straty priehľadnosti, vzniku prasklín alebo akéhokoľvek zhoršenia vlastností. Na otestovanie materiálu výskumníci umiestnili fóliu na vnútornú stranu jednovrstvového okenného skla a do medzery medzi dvoma tabuľami moderného okna umiestnili aerogélovú výplň s hrúbkou 2,5 cm. Tieto testovacie panely vložili do otvorov horúcich a studených boxov s vnútornými teplotami 40 °C a -20 °C, ktoré imitujú letné a zimné teploty. 

Okná s obsahom aerogélu účinnejšie blokovali tok tepla medzi vnútornou a vonkajšou stranou boxov. A 2,5-centimetrová aerogélová výplň dokázala tepelne izolovať prakticky rovnako ako stena. Okrem toho, že aerogély zlepšili izoláciu okien, zvýšili aj ich odolnosť proti kondenzácii. Tím bol so svojimi výsledkami celkom spokojný. Svoj aerogél opísali ako „tenkú, pružnú fóliu, ktorá je približne 100-krát ľahšia ako sklo“. Ďalšou výhodou je tepelná odolnosť fólie. „Tento gél je taký odolný proti teplu, že by ste si mohli dať pás z neho na ruku a zapáliť na ňom oheň bez toho, aby ste čokoľvek pocítili,“ uvádzajú výskumníci.

Výskumníci tvrdia, že náklady a rozšírenie výroby sú dve kritické výzvy pre široké nasadenie konvenčných aerogélov vyrobených z oxidu kremičitého. V prípade tohto nového aerogélu by mali byť náklady na suroviny minimálne, keďže celulózové nanovlákna možno získať z odpadovej drevnej hmoty alebo z potravinového a nápojového odpadu pomocou baktérií. Tím odhaduje, že suroviny budú stáť približne 1 dolár za štvorcovú stopu (0,09 m2).

Zdroj: cleantechnica.com, anthropocenemagazine.org.