Wetenschappers ontwikkelen ecologischer alternatief voor traditionele airco

De afvoer van airconditioners in een straat in Singapore. In een steeds warmere wereld is airconditioning stilaan cruciaal voor de volksgezondheid in sommige regio’s. Maar cynisch genoeg draagt de huidige koeltechnologie bij aan de opwarming van de aarde.

Peter Morgan / Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)

Door de toenemende hitte neemt het wereldwijde gebruik van airco’s explosief toe. Het energieverbruik en de chemische koelmiddelen in airco’s dragen echter aanzienlijk bij aan de opwarming van de aarde. Wetenschappers hebben maandag een prototype voorgesteld van een airco-systeem dat een pak ecologischer is.

In een steeds warmere wereld is airconditioning stilaan cruciaal voor de volksgezondheid in sommige regio’s. Maar cynisch genoeg draagt de huidige koeltechnologie bij aan de opwarming van de aarde.

Volgens het Internationaal Energieagentschap zal de energievraag om ruimtes te verkoelen tegen 2050 meer dan verdrievoudigen, indien er niets gedaan wordt om de apparaten energie-efficiënter te maken. Dan zullen airco’s evenveel elektriciteit verbruiken als heel China en India vandaag.

Naast het enorme verbruik zijn ook de chemische koelmiddelen die vandaag in airco’s gebruikt worden ‘duizenden keren krachtiger broeikasgassen dan koolstofdioxide’. Vaak lekken ze per ongeluk uit de apparaten wanneer ze gebruikt of afgevoerd worden.

Nieuwe koelmiddelen

‘Een airconditioner installeren of er een weggooien, draagt enorm bij aan de opwarming van de aarde”, zegt Adam Slavney. Op een conventie van de American Chemical Society stelde de chemicus maandag een nieuw soort koelingssysteem voor, dat volgens hem in de toekomst de bestaande modellen van airconditioner zou kunnen vervangen. ‘Het is veel milieuvriendelijker en gebruikt vaste koelmiddelen om een ruimte efficiënt te koelen’, aldus Slavney, die onderzoek doet aan de Universiteit van Harvard.

Traditionele koelsystemen, zoals airconditioners, werken door een koelmiddel te laten wisselen tussen gas of vloeistof. Wanneer de vloeistof een gas wordt, zet het uit en absorbeert het warmte, waardoor een kamer of het interieur van een koelkast wordt gekoeld. Een compressor verandert het gas terug naar vloeistof, waarbij de warmte terug vrijkomt die naar buiten wordt gestuurd. De eerder genoemde bezorgdheden over de klimaatimpact en strengere regelgeving over de chemische koelmiddelen, stimuleren de zoektocht naar milieuvriendelijkere alternatieven.

Een prototype koelsysteem maakt gebruik van nieuwe solid-state barocalorische materialen.

© Adam Slavney

‘Eerste werkende koelsysteem op basis van vaste stoffen’

Koelmiddelen in vaste toestand zouden een ideale oplossing kunnen zijn. Eén groep van vaste koelmiddelen, barocalorische materialen genaamd, werkt op dezelfde manier als traditionele koelsystemen die switchen tussen gas en vloeistof. Maar om zo’n koelcyclus in gang te zetten zou een enorme druk moeten uitgeoefend worden, waardoor het praktisch zeer moeilijk wordt om het in koeltoepassingen te verwerken.

Slavney heeft echter een vast materiaal ontdekt dat bij veel lagere drukken als koelmiddel kan dienen. Op basis van zogenaamde metaalhalogenide perovskieten hebben hij en z’n team een airco-systeem gebouwd dat functioneert met een druk dat een simpel hydraulisch systeem aankan.

‘De druk die ons systeem vereist is nog steeds hoger als die van commerciële koelsystemen, maar we komen dichterbij’, zegt medeontwikkelaar Jarad Mason. Volgens het team is dit het eerste werkende koelsysteem dat gebruik maakt van vastestofkoelmiddelen die afhankelijk zijn van drukveranderingen.

De Harvard-wetenschappers zijn nu van plan om verschillende barocalorische materialen te testen. ‘We hopen deze machine echt als testsubject te gebruiken om ons te helpen nog betere materialen te vinden’, zegt Slavney. Koelmiddelen die bij lagere druk werken en die warmte beter geleiden kunnen volgens de onderzoekers een ecologischer alternatief zijn voor de huidige airco’s en andere koeltechnologieën.