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May 18, 2023

Um die globale Erwärmung zu lindern, die weißeste aller Farben

Wissenschaftler von Purdue haben eine weiße Farbe entwickelt, die beim Auftragen die Oberflächentemperatur auf einem Dach senken und das darunter liegende Gebäude kühlen kann. Von Cara Buckley Xiulin Ruan, a

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Wissenschaftler von Purdue haben eine weiße Farbe entwickelt, die beim Auftragen die Oberflächentemperatur auf einem Dach senken und das darunter liegende Gebäude kühlen kann.

Von Cara Buckley

Xiulin Ruan, Professor für Maschinenbau an der Purdue University, hatte nicht vor, ins Guinness-Buch der Rekorde zu kommen, als er begann, eine neue Art von Farbe herzustellen. Er hatte ein höheres Ziel: Gebäude abzukühlen, ohne die Erde in Brand zu setzen.

Im Jahr 2020 stellten Dr. Ruan und sein Team ihre Kreation vor: eine Art weiße Farbe, die als Reflektor fungieren kann und 95 Prozent der Sonnenstrahlen von der Erdoberfläche weg, durch die Atmosphäre und in den tiefen Weltraum reflektiert. Einige Monate später kündigten sie eine noch wirksamere Formulierung an, die die Sonnenlichtreflexion auf 98 Prozent erhöhte.

Die Eigenschaften der Farbe sind geradezu superheldenhaft. Dadurch können Oberflächen mittags um bis zu acht Grad Fahrenheit kühler als die Umgebungslufttemperatur und nachts bis zu 19 Grad kühler werden, wodurch die Temperaturen in Gebäuden gesenkt und der Klimatisierungsbedarf um bis zu 40 Prozent gesenkt werden. Es fühlt sich kühl an, sogar unter der prallen Sonne, sagte Dr. Ruan. Im Gegensatz zu Klimaanlagen benötigt die Farbe keine Energie zum Funktionieren und erwärmt die Außenluft nicht.

Im Jahr 2021 wurde sie von Guinness zur weißesten Farbe aller Zeiten erklärt und hat seitdem mehrere Auszeichnungen erhalten. Während die Farbe ursprünglich für Dächer vorgesehen war, haben Hersteller von Kleidung, Schuhen, Autos, Lastwagen und sogar Raumfahrzeugen lautstark nachgefragt. Letztes Jahr gaben Dr. Ruan und sein Team bekannt, dass sie eine leichtere Version entwickeln würden, die die Wärme von Fahrzeugen reflektieren könnte.

„Wir haben nicht wirklich versucht, die weißeste Farbe der Welt zu entwickeln“, sagte Dr. Ruan in einem Interview. „Wir wollten beim Klimawandel helfen, und jetzt ist es eher eine Krise und wird immer schlimmer. Wir wollten sehen, ob es möglich ist, Energie zu sparen und gleichzeitig die Erde abzukühlen.“

Obwohl die Farbe offiziell die weißeste der Welt ist, ist sie nicht blendend, weil sie das Licht streut, sagte Dr. Ruan. Es sieht nicht viel anders aus als weiße Farbe aus dem Baumarkt.

Es dauert noch mindestens ein Jahr, bis die Farbe kommerziell genutzt werden kann, und es wird daran gearbeitet, ihre Haltbarkeit und Schmutzresistenz zu erhöhen. Dr. Ruan sagte, das Purdue-Team habe mit einem Unternehmen zusammengearbeitet, könne es aber noch nicht nennen. Das Team entwickelt auch farbige Lacke, die Ultrawhite als Basis verwenden. „Sie werden weniger optimal funktionieren als Weiß, aber besser als einige der anderen kommerziellen Farben“, sagte er.

Während sich die Klimakrise verschlimmert, arbeiten Wissenschaftler dringend an der Entwicklung reflektierender Materialien, einschließlich verschiedener Arten von Beschichtungen und Filmen, die die Erde passiv kühlen könnten. Die Materialien basieren auf physikalischen Prinzipien, die es ermöglichen, dass Wärmeenergie von der Erde entlang bestimmter Wellenlängen durch das sogenannte Transparenz- oder Himmelsfenster in der Atmosphäre und in den Weltraum gelangt.

Jeremy Munday, Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der University of California in Davis, der sich mit sauberer Technologie beschäftigt, sagte, diese Neuausrichtung hätte kaum Auswirkungen auf den Weltraum. Die Sonne strahle bereits mehr als eine Milliarde Mal mehr Wärme ab als die Erde, und diese Methode reflektiere lediglich die bereits von der Sonne erzeugte Wärme. „Es wäre, als würde man eine Tasse normales Wasser ins Meer gießen“, sagte Dr. Munday.

Er berechnete, dass, wenn Materialien wie Purdues ultraweiße Farbe zwischen 1 und 2 Prozent der Erdoberfläche bedecken würden, also etwas mehr als halb so groß wie die Sahara, der Planet nicht mehr mehr Wärme absorbieren würde, als er abgibt, und Die globalen Temperaturen würden nicht mehr steigen.

Dr. Munday stellte fest, dass die Bedeckung der Hälfte der Sahara oder einer angrenzenden Fläche mit so viel Strahlungsmaterial aus mehreren Gründen nicht passieren sollte, darunter praktische Gründe, Bedenken hinsichtlich der Tierwelt und Wetterstörungen, die dadurch verursacht werden, dass eine Region plötzlich viel kühler wird.

Aber die Ausbreitung von Strahlungskühlungspunkten auf der ganzen Welt könnte globale und lokale Vorteile haben, wie zum Beispiel den Ausgleich des städtischen Wärmeinseleffekts, der auftritt, weil die meisten Gebäude viel mehr Wärme absorbieren und speichern als natürliche Oberflächen wie Wälder, Wasser und Pflanzen.

Während Menschen an so heißen und malerischen Orten wie Santorini und dem treffend benannten Casablanca seit langem weiße Farbe zur Kühlung ihrer Wohnungen verwenden und Kommunen zunehmend versuchen, Dächer weiß zu streichen, sagte Dr. Ruan, dass kommerzielle weiße Farben im Allgemeinen 80 bis 90 Prozent des Sonnenlichts reflektieren . Das bedeutet, dass sie immer noch 10 bis 20 Prozent der Wärme absorbieren, was wiederum Oberflächen und die Umgebungsluft erwärmt. Im Vergleich dazu absorbiert die Purdue-Farbe viel weniger Sonnenwärme und strahlt so viel mehr Wärme in den Weltraum ab, dass sie Oberflächen auf Temperaturen unter Umgebungstemperatur abkühlt.

Dennoch gibt es Bedenken. Die Standardversion der ultraweißen Farbe von Purdue verwendet Bariumsulfat, das abgebaut werden muss, was den CO2-Fußabdruck erhöht, obwohl Dr. Ruan anmerkte, dass Titandioxid, das in der überwiegenden Mehrheit der kommerziellen Farben verwendet wird, ebenfalls abgebaut werden muss.

Geoengineering – die Manipulation verschiedener Prozesse zur Steuerung des Erdklimas – wurde auch dafür kritisiert, vom Grundproblem abzulenken: Der Mensch muss aufhören, fossile Brennstoffe zu verbrennen, um katastrophalere Auswirkungen des Klimawandels zu vermeiden. Aber selbst wenn die Nutzung fossiler Brennstoffe sofort eingestellt würde, würde es aufgrund der Menge an Treibhausgasen, die in der Atmosphäre eingeschlossen sind, weiterhin zu Klimakatastrophen kommen. Eine groß angelegte Strahlungskühlung, sagte Dr. Munday, käme einer Rettungsinsel gleich.

„Dies ist definitiv keine langfristige Lösung des Klimaproblems“, sagte Dr. Munday. „Das ist etwas, was man kurzfristig tun kann, um schlimmere Probleme abzumildern und gleichzeitig zu versuchen, alles unter Kontrolle zu bekommen.“

Cara Buckley ist eine Klimareporterin, die sich auf Menschen konzentriert, die an Lösungen arbeiten, und ungewöhnliche Geschichten über Reaktionen auf die Krise erzählt. Sie kam 2006 zu The Times und war Teil eines Teams, das 2018 einen Pulitzer-Preis für die Berichterstattung über sexuelle Belästigung am Arbeitsplatz gewann. Mehr über Cara Buckley

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