Een nieuw type kristal kan ervoor zorgen dat koelkasten en airconditioners ons koel houden zonder de planeet op te warmen.
Australische onderzoekers hebben een kristal ontwikkeld dat warmte absorbeert wanneer het onder extreme druk komt te staan. Hun technologie, beschreven in het wetenschappelijk tijdschrift Science, kan leiden tot duurzamere koelapparaten.
Koelkasten en airconditioners verkrijgen hun koelvermogen door een warmte-absorberende vloeistof door het apparaat te laten circuleren. Dat veroorzaakt een cyclus van verdamping en condensatie, met een verkoelend effect tot gevolg.
De robot neemt steeds meer werk van ons over, maar zal de mens niet werkloos maken
Robots doen in grote fabrieken een deel van het werk dat voorheen door mensen werd gedaan. Econoom Hans Koster onderzocht wat de gevolgen van het inze ...
Veel van deze koelvloeistoffen dragen flink bij aan de opwarming van de aarde. Wanneer ze na verdamping uit het apparaat weglekken, belanden ze als broeikasgassen in de atmosfeer.
Plastic kristallen
Materiaalwetenschapper Jenny Pringle van de Deakin-universiteit in Australië en haar collega’s hebben nu een klimaatvriendelijk alternatief voor deze vloeistoffen gemaakt. Dat deden ze met zogeheten plastic kristallen: kristallen waarvan de moleculen net genoeg kunnen bewegen om ze buigzaam te maken.
Onder hoge druk kunnen deze plastic kristallen een transformatie ondergaan. Hun moleculen zijn dan niet meer willekeurig georiënteerd, maar vormen een keurig raster. Als de druk vervolgens wordt verlaagd, verliezen de moleculen hun ordening weer. Gedurende deze overgang naar wanorde absorberen de kristallen warmte, waardoor hun omgeving afkoelt.
Dergelijke op druk gebaseerde koeling is al eerder onderzocht. Maar de meeste materialen die deze transformatie kunnen ondergaan, doen dit alleen bij relatief hoge temperaturen. Dat maakt hun koelvermogen beperkt, zegt Pringle. De kristallen van haar team kunnen daarentegen warmte opzuigen bij temperaturen van -37 tot 10 graden Celsius. Dat is een geschikt bereik voor huishoudelijke koelkasten en vriezers.
Volledig koolstofvrij
De nieuwe kristallen zijn nog niet klaar om het lab te verlaten. Ze werken namelijk alleen onder erg hoge druk – honderden keren hoger dan de atmosferische druk en gelijk aan de druk die je duizenden meters onder water ervaart, zegt Pringle.
Volgens natuurkundige David Boldrin van de Universiteit van Glasgow hebben materialen zoals die in het nieuwe onderzoek ‘het potentieel om de enorme koelindustrie bijna volledig koolstofvrij te maken’. Wel deelt hij de zorg over de hoge druk die vereist is.
Mogelijk kleeft er nog een praktisch probleem aan deze benadering, zegt materiaalwetenschapper Bing Li van de Chinese Academie van Wetenschappen. Bij elk volgend gebruik kunnen de kristallen minder warmte absorberen, omdat het molecuulraster telkens minder buigzaam wordt. Toch heeft Li er vertrouwen in dat de technologie in de ‘nabije toekomst’ kan worden toegepast.
