Kunststoffrecycling Forscher verwandeln Chipstüten in Energiespar-Kühlfolien

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Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien (APL) werden sehr oft zur Verpackung von Lebensmitteln wie etwa Kartoffelchips verwendet, erschweren aber das Kunststoffrecycling. Jetzt gibt es eine Lösung.

APL-Verpackungen (APL = Aluminum Plastic Laminates) werden schon lange massenweise eingesetzt, um die Haltbarkeit von Chips, Röst- und Pulverkaffee, Milch, Fruchtsäften und weiteren Lebensmitteln zu verlängern. Und während der Covid-19-Pandemie schützten sie FFP2-Masken und Schnelltestpäckchen. Die Folien bestehen genauer gesagt aus mehreren Kunststoffschichten plus Aluminiumschicht, welche die Produkte insbesondere vor Sonneneinstrahlung und damit Hitze schützt, aber auch vor Feuchtigkeit und Sauerstoffeinwirkung. Leider ist das Recycling derartiger Compositfolien aufgrund ihres Materialmix bisher wirtschaftlich nur schwer möglich.

Doch Forscher unter Leitung des Bayreuther Physikochemikers Prof. Dr. Markus Retsch haben jetzt ein Upcycling-Verfahren entwickelt, das Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien eine interessante Zweitverwendung beschert. Eine, wie es heißt, einfach aufzutragende Beschichtung verwandelt benutzte APL-Verpackungen dabein nämlich in vielseitig anwendbare Kühlfolien, die dem hohen Energiebedarf für Kühlsysteme entgegenwirken können.

Der pfiffige Weg zur flexibel einsetzbaren Kühlfolie

Das neuartige Upcycling-Verfahren von Kartoffelchipstüten aus Bayreuth weise nun den Weg zur effizienten Verwertung ausgedienter APL-Verpackungsfolien und zur Verringerung des globalen Energieverbrauchs. Denn schon heute ziehen Kühlsysteme rund 15 Prozent des weltweiten Energiebedarfs an sich. Und sollte der Klimawandel so kommen, wie prognostiziert, dürfte der Einsatz von Kühlsystemen zunehmen. Die Aluminiumschicht auf den APL-Verpackungen ist aber eine gut spiegelnde Oberfläche, ähnlich der von Rettungsdecken. Wird nun eine transparente Polymerschicht aufgetragen, die die Abstrahlung von Wärmeenergie noch begünstigt, hat man ein relativ leistungsstarkes Kühlsystem geschaffen, erklären die Forscher.

Eine einfache Laminierfolie, wie sie im Bürofachhandel gebräuchlich ist, reiche als Material für die Beschichtung bereits aus. Durch letztere entstehen Kühlfolien, die auch noch auf beliebigen Oberflächen unter freiem Himmel (etwa Schirme, Jalousien und Markisen) appliziert werden können, um eine Aufheizung durch Sonnenlicht verhindern. Gleichzeitig strahle die Folie die bereits vorhandene Umgebungswärme ins Weltall zurück, ohne dafür Energie zu benötigen. Diese Effekte werden in der Forschung als passive Tageskühlung bezeichnet. Sie könne im Idealfall selbst bei intensiver Sonneneinstrahlung zu Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur führen, wie man betont.

Im Zweifel bastelt man sich die Kühlsysteme selber

Ermöglicht wird die passive Tageskühlung dadurch, dass die verwendeten Materialien spezielle optische Anforderungen erfüllen. Sie müssen etwa einen möglichst hohen Anteil des Sonnenlichts, das eine Wellenlänge zwischen 0,3 und 2,5 Mikrometern hat, streuen oder reflektieren können, lassen die Bayreuther wissen. Im Wellenlängenbereich zwischen 8 und 13 Mikrometern – dem Transparenzfenster unserer Atmosphäre – müssen die Kühlfolien aber möglichst viel Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung ins Weltall aussenden. Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien erfüllen diese Voraussetzungen aber sehr gut. Am Beispiel von beschichteten handelsüblichen Kartoffelchipstüten haben die Bayreuther Forscher bereits nachgewiesen, dass die Aluminiumschicht der Folien bereits rund 87 Prozent des Sonnenlichts reflektiert. Also ein von Haus aus schon guter Effekt, der durch die oben beschriebene Zusatzschicht aus Laminierfolie noch verstärkt werden kann.

Um die Herstellung derselben produktiver und damit wirtschaftlicher zu machen, kommen industrielle Verfahren, bei denen Polydimethylsiloxan (PDMS) als Beschichtungsmaterial eingesetzt wird, infrage. Aber wie die jüngste, in „ACS Sustainable Chemistry & Engineering“ veröffentlichte Studie zeigt, ist es auch denkbar, dass die Beschichtung künftig in Privathaushalten stattfindet. Einfache handelsübliche Laminiergeräte reichen ja aus, um aus alten APL-Verpackungen auf Kunststofffolie basierte Kühlsysteme herzustellen, die als Hitzeschilde auf Terrasse, Balkon, Außenwänden oder auf dem Dach montiert werden können.

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