In einem bahnbrechenden Durchbruch haben Forscher der Universität Stanford unter der Leitung von Professor Yi Cui eine innovative Methode zur Verbesserung der Isolierung von Gebäuden entwickelt. Das Verfahren, das im Newsdienst der National Academy of Science vorgestellt wurde, basiert auf dem Aufsprühen einer Schicht aus Aluminiumflocken – und dem Auftrag einer zweiten hauchdünnen Schicht mit einer neuen, nanobasierten Wandfarbe.

Die traditionellen Methoden zur Wärmedämmung von Gebäuden konzentrieren sich heute oft auf den aufwändigen Einsatz von Materialien wie Schaumstoff, Styropor oder Glasfaser. Viele der Materialien sind umweltschädlich, auch ist ihre Herstellung oft energieintensiv. Und um Bestandsbauten auf die Normwerte für Neubauten zu heben, müssen die aufzutragenden Schichten bis zu 20 Zentimeter dick sein. Das in Stanford unter Leitung des Materialwissenschaftlers und Nano-Spezialisten Yi Cui entwickelte Verfahren zeigt nun eine alternative Möglichkeit auf, Wohngebäude mindestens ebenso effizient, aber deutlich schneller und auch preisgünstiger zu isolieren.

Die Grundlage des neuen Verfahrens besteht darin, in einem ersten Schritt eine feine Schicht aus Aluminiumflocken auf beide Seiten der Hauswände aufzusprühen. Diese Flocken bilden eine schützende Barriere, die dazu beiträgt, den Wärmeverlust zu minimieren und gleichzeitig die Energieeffizienz zu steigern. Die Aluminiumschicht wirkt dabei wie eine reflektierende Decke, die die Wärme-spendende Infrarotstrahlung im Inneren des Hauses zu etwa 85 Prozent zurückhält. Auf diesen Film wird dann in einem zweiten Schritt eine dünne Schicht einer mit anorganischen Nanopartikeln durchsetzten, wasserabweisenden Spezialfarbe aufgetragen.

Zusammen halten die beiden Schichten im Winter die Wärme nahezu vollständig im Gebäude. Im Sommer wiederum wird die von der Sonne ausgehende Hitzestrahlung von der Gebäudefassade reflektiert: Das Infrarotspektrum des Sonnenlichts verursacht 49 Prozent der natürlichen Erwärmung des Planeten, wenn es von Oberflächen absorbiert wird.

Recyceltes Aluminium hauchdünn aufgetragen

Die Vorteile dieser innovativen Methode sind vielfältig. Aluminium ist nicht nur ein ausgezeichneter Wärmeleiter, sondern auch ein effektiver Reflektor von Infrarotstrahlung. Dadurch können Häuser besser vor den extremen Temperaturschwankungen geschützt werden, was zu einer erheblichen Reduzierung des Energieverbrauchs für Heiz-, aber auch Kühlzwecke führt.

Ein weiterer Pluspunkt dieser innovativen Isolationsmethode liegt in ihrer Umweltfreundlichkeit. Aluminium ist ein recycelbares Material, und das Sprühverfahren erlaubt eine präzise Anwendung ohne den Einsatz schädlicher Chemikalien. Dies macht die Technologie nicht nur energieeffizient, sondern auch nachhaltig.

Professor Cui äußerte sich optimistisch über die potenziellen Auswirkungen dieser Entdeckung auf die Bauindustrie und betonte die Rolle, die sie bei der Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks von Gebäuden spielen könnte. „Diese Methode hat das Potenzial, nicht nur den Energieverbrauch in Wohnhäusern zu minimieren, sondern auch den Weg für nachhaltigere Baupraktiken zu ebnen“, sagte der Wissenschaftler, der an der Stanford Doerr Schule für Nachhaltigkeit das Precourt Institute for Energy und den Sustainability Accelerator leitet.

Auch Kühltransporte könnten Technik nutzen

Die Forscher bewerteten auch, wie sich ihre Isolationsfarben, die derzeit in den Tönen Weiß, Blau, Gelb und Rot verfügbar sind, in verschiedenen Umgebungen verhalten. Beide Schichten sind wasserabweisend, was die Stabilität in feuchten Umgebungen erhöhen soll. Die lackierte Oberflächen lassen sich zudem leicht mit einem feuchten Tuch oder einer Wasserspülung reinigen, berichten die Forscher. Zudem sind sie resistent gegen hohe und tiefe Außentemperaturen sowie gegen saure Umgebungen. Dadurch ließe sich die neue Methode auch in anderen Bereichen nutzen, um eine effektive Wärmebarriere aufzubauen. Die Forscher denken unter anderem an die Transportlogistik und eine Isolierung von Bahnwaggons und Lkw-Aufliegern für Kühltransporte.

Das Team arbeitet nun daran, die Farbformulierungen für praktische Anwendungen zu verfeinern. „Zum Beispiel wären wasserbasierte Lösungen umweltfreundlicher als die von uns verwendeten organischen Lösungsmittel. Das könnte die Kommerzialisierung der Farben erleichtern“, gab einer der Autoren der Studie die nächsten Entwicklungsschritte vor.