Plus 10°C koeler zonder elektriciteit

Onderzoekers aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) ontwikkelden een koelsysteem genaamd ICER dat geen elektriciteit verbruikt, enkel een kleine hoeveelheid water. Ze combineerden daarvoor drie materialen tot een paneel dat zelfs in direct zonlicht tot 9,3° Celsius kouder blijft dan de omgeving. De ICER panelen zouden voedselopslagplaatsen kunnen koelen in regio’s met weinig toegang tot elektriciteit en water, waar vaak ook een groter risico op ondervoeding bestaat. Volgens de onderzoekers zouden etenswaren met ICER tot 40 procent langer meegaan onder vochtige condities en tot drie keer langer in een droge omgeving. De panelen kunnen ook de efficiëntie van airconditioning verhogen.

Combinatie van technieken

Een ICER paneel bestaat uit drie lagen die samen vier verschillende functies combineren: isoleren, verdampen, reflecteren en infrarood uitstralen. De bovenste laag bestaat uit een aerogel, een zeer licht, poreus materiaal dat goed isoleert en zonlicht reflecteert, maar wel waterdamp en infraroodstraling doorlaat. Daaronder zit een laag hydrogel. Dat is ook een poreus materiaal, alleen zijn de kleine poriën hier gevuld met water in plaats van lucht. De onderste laag van een ICER paneel is een spiegel die zonlicht reflecteert en zo de hoeveelheid geabsorbeerde warmte vermindert.

De hydrogel in de middelste laag van een ICER paneel zorgt op twee manieren voor koeling. Het water in de poriën verdampt en trekt daarvoor warmte uit het systeem. Daarnaast straalt de hydrogel warmte uit als infraroodstraling die niet opnieuw geabsorbeerd wordt in de atmosfeer en dus niet de omgeving opwarmt zoals een klassieke airco. Het gaat om principes van passieve koeling die al langer bekend zijn, maar die voorheen moeilijk te combineren waren. Dat is waar de bovenste laag aerogel het verschil maakt. Die heeft sterke reflecterende en isolerende eigenschappen, maar laat tegelijk wel de straling en waterdamp van de lagen eronder door.

Laag waterverbruik

Een ICER paneel heeft geen stroom of onderhoud nodig. Alleen het water moet af en toe bijgevuld worden. In de droogste en warmste gebieden moet dat eens om de vier dagen gebeuren, in een vochtige omgeving zelfs maar een keer per maand. Het systeem bestaat uit materialen die ruim beschikbaar en relatief goedkoop zijn, op één element na: de bovenste laag aerogel. Die bestaat uit polyethyleen, maar om de nodige poreusheid te krijgen, mengen de onderzoekers er oplosmiddelen onder. Die moeten vervolgens op exact de juiste manier verwijderd worden om de juiste structuur te verkrijgen en dat is voorlopig nog een langzaam en duur proces. Daarom kijken de onderzoekers alvast naar alternatieven, zoals de oplosmiddelen vriesdrogen of de aerogel vervangen door membranen met lucht tussen.