US-Wissenschaftler haben einen Kühlkreislauf entwickelt, der ohne klima- und umweltschädliche Kältemittel auskommt. Sie nutzen dafür einen vergleichbaren Effekt wie bei Streusalz, das bei Straßenglätte eingesetzt wird: Das Salz setzt den Taupunkt des Eises herab, so dass es bereits bei leichten Minusgraden schmilzt. Die Forscher verwenden Ethylenkarbonat als Kühlmittel und Natriumjodid als Salz, wie Drew Lilley und Ravi Prasher vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley (US-Bundesstaat Kalifornien) in der Fachzeitschrift "Science" schreiben.
Kältemittel aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), die die schützende Ozonschicht in der höheren Atmosphäre angreifen, sind schon lange verboten. Doch auch die heute als Kältemittel genutzten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) sind nicht harmlos: Ihr Treibhauspotenzial ist etwa 2000 Mal größer als das von Kohlendioxid (CO2). Zwar entweichen FKW normalerweise nicht aus dem Kühlkreislauf, aber bei Leckagen oder bei unsachgemäßer Entsorgung können sie doch in die Luft gelangen. Da der Bedarf an Kühlung in einer wärmer werdenden Welt steigt, dürfte künftig auch die freigesetzte FKW-Menge zunehmen.
"Die Entwicklung einer hocheffizienten Kühlung mit sicheren Kältemitteln mit niedrigem Treibhauspotenzial ist eine große Herausforderung zur Bekämpfung des Klimawandels", schreiben die Forscher. Sie fanden heraus, dass der Taupunkt von Ethylenkarbonat um 28 Grad Celsius sinkt, wenn es mit Natriumjodid bestreut und von seiner Umgebung isoliert wird. Das Salz setzt den Schmelzpunkt herab, so dass das feste Ethylenkarbonat flüssig wird. Dieser Vorgang verbraucht Energie und wenn das Ethylenkarbonat die Energie wegen der Isolierung nicht aus seiner Umgebung gewinnen kann, nutzt es die Energie der eigenen Wärme - dadurch kühlt es ab.
"Ernsthafter Anwärter auf Zukunft der Kühlung"
Im abgekühlten Zustand kann das Gemisch aus Ethylenkarbonat und Natriumjodid als Kältemittel genutzt werden. Um jedoch einen Kreislauf zu gestalten, müssen die beiden Substanzen wieder voneinander getrennt werden. Dazu verwendeten die Wissenschaftler die Elektrodialyse: Dabei werden Kammern mit der Flüssigkeit durch Membranen getrennt und eine elektrische Spannung angelegt. Die Membranen lassen nur bestimmte Ionen durch, so dass aus einer Kammer sowohl die positiv als auch die negativ geladenen Salz-Ionen entweichen. Ohne das Salz steigt der Schmelzpunkt von Ethylenkarbonat wieder an und es wird fest.
Das konzentrierte Ethylenkarbonat-Natriumjodid-Gemisch aus der Elektrodialyse wird in einer eigenen Leitung zum Mixer geführt, wo es dem festen Ethylenkarbonat zugesetzt wird, um es zu schmelzen. Damit ist der Kühlkreislauf geschlossen. Die Studienautoren schreiben, dass die Effizienz des Prozesses noch erhöht werden könnte, wenn passendere Membranen für die Elektrodialyse entwickelt würden.
Denn die Prozesse laufen momentan noch relativ langsam ab. Darauf weist auch Emmanuel Defay vom Luxembourg Institute of Science and Technology in Belvaux in einem "Science"-Kommentar hin: "Ein Zyklus kann zwischen fünf Minuten und mehreren Stunden dauern", schreibt der Materialforscher. Dennoch ist er - ebenso wie die Studienautoren - davon überzeugt, dass der Kreislaufprozess deutlich verbessert werden kann. Sein Fazit lautet: "Dies ist ein ernsthafter Anwärter auf die Zukunft der Kühlung."
Quelle: ntv.de, Stefan Parsch, dpa
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