Nové materiály snižují emise CO2

Téměř jedna pětina světových emisí skleníkových plynů jde na konto budov. Proto je nejvyšší čas pro revoluci v architektuře. Jde o uplatnění nových energetických koncepcí a surovin pro energeticky úsporné izolační hmoty. V budoucnosti budou izolovat pěny s nanopóry s ještě vyšší účinností a energetickou efektivností. Specialisté na technické materiály společnosti Bayer chtějí také snížit emise CO2, proto pracují na lehčích materiálech pro automobily šetřící pohonné hmoty. Vize energetického zásobování budov pouze z regenerativních zdrojů by se již brzy mohla stát realitou ve Spojených arabských emirátech. Do roku 2015 má být doslova z písku vydupáno město Masdar „CO2 – neutrální vědecké město“ – pro 50 000 obyvatel. Město bude spotřebovávat jen tolik energie, kolik se jí dá získat z regenerativních zdrojů, převážně ze sluneční energie. Experti jsou přesvědčeni o nasazení páky ve správném místě. Podle Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC připadá 18 % světových emisí CO2 na vytápění, klimatizaci a osvětlení v bytech a provozních budovách. Přesto je Masdar-City pro světové klima pouhou kapkou na žhavém kameni. Zcela jiná množství energie budou potřebná v megaměstech jako je Dillí. Ale i tak roste ekologické povědomí. V Greater Noida blízko Dillí staví Bayer Material- Science administrativní budovu pro 40 pracovníků. Architektura objektu je sladěna s lokálním klimatem. Tepelná izolace je z polyuretanové tvrdé pěny a polykarbonátové zasklení oken způsobuje, že energetická spotřeba objektu je mnohem lepší než indické standardy. Energie může být získávána z regenerativních zdrojů. Doplňkové investice do technických materiálů a fotovoltaiky se budou amortizovat do 10 let. Eco-Commercial Building, zkráceně ECB, je součástí Bayer-Klimaprogramu a důkazem toho, jak materiály z výzkumných laboratoří Bayer MaterialScience mohou snižovat energetickou spotřebu a emise CO2. Ale ECB je i novou pracovní metodou projektování energeticky efektivních budov. Experti firmy Bayer používají pro optimální konfigurování budov podle klimatických dat simulační software. Určuje se tak např. velikost okenních ploch v poměru k fasádě nebo optimální tloušťka tepelné izolace pro podlahy, zdi a střechy. ECB-koncepce funguje také v Německu. Právě se staví denní jesle v Monheimu za cca 2,5 mil. eur. Budova má dobrou tepelnou izolaci, je vybavena solární technikou, geotermální technikou a fotovoltaikou. Její celoroční bilance je klimaticky neutrální. Bude sloužit 60 potomkům pracovníků firmy Bayer. Energetickou sanací staveb v hlavním městě se zabývá Berlínský klimatický spolek. Nejlépe se uplatňují polyuretanové (PUR) pěny. Abychom docílili stejnou tepelnou izolaci jako 10cm vrstva PUR, musíme použít izolaci z minerálních vláken o síle 17 cm. PUR izolační vrstvy šetří 70krát více energie během své životnosti (výroba, transport, využití). Za průměrnou dobu životnosti se počítá doba použitelnosti budovy – 50 let. Stavební díly s jádry z tvrdé pěny a ocelovými krycími vrstvami – sendvičové prvky se stále častěji používají pro stěny a střechy velkých průmyslových chladíren, mrazíren a skladů, výstavních budov, sportovních hal a škol. Prvky proto musí být mimořádně stabilní, hospodárně zhotovitelné, bezúdržbové a musí splňovat také vysoké požadavky z hlediska tepelné izolace a požární ochrany, které jsou právě pro průmyslové stavby důležité. V budoucnosti budou proto tvrdé pěny modifikované polyisocyanuratem – krátce PIR - využívány. Splňují zvýšené požadavky nových EU-norem pro požární chování. PIR vykazuje lepší tepelně izolační i mechanické vlastnosti. Tržní trendy postupují od tradičních PUR-pěn k PIR-pěnám. Tyto produkty již zcela dominují na trhu v USA.Také v Evropě se bude pěna PIR prosazovat. Uplatnění PUR a PIR sendvičových prvků je na samém počátku a v nadcházejících letech se bude bezpečně silně rozvíjet. Výzkumní pracovníci vyvíjejí pěny z obnovitelných surovin např. u polyolefinů ze sojového oleje nebo cukru. Izolační desky, obsahující 30 % obnovitelných surovin, jsou v současnosti zaváděny v Kalifornii, kde jsou subvencovány. Použití obnovitelných surovin pro výrobu isokyanátů PUR může působit obtíže. Ale existuje myšlenka universit použít k tomu lignin – součást dřeva, ale k tomu vede ještě dlouhá cesty. Nanopěny – zvlášť účinná izolace Výzkum pracuje na dalším zmenšování tepelné vodivosti PUR materiálů z tvrdých pěn. Specialisté na technické materiály vyvíjí polyuretanovou pěnu, která dokáže zdvojnásobit izolační výkon. Energetická spotřeba chladniček se tak sníží na polovinu a díky tenčí izolační vrstvě se zvětší obsah ledniček. Výzkum chce zajistit trubičky s průměrem menším než 150 nanometrů. Klasická PUR-pěna dnes používaná, má póry s průměrem cca 150 000 nanometrů. Koncepce POSME (Principle of Supercritical Microemulsion Expansion) využívá pro výrobu pěn mikroemulse. Systém má přihlášen k patentování dr. Reinhard Strey, profesor na Institutu fyzikální chemie University Kolín. Mikroemulse oleje ve vodě obsahuje malé kapky z komprimovaného CO2 obalené tenzidy. Ty způsobují, že dvě vlastně nesmísitelné kapaliny olej a vodu dají jemně smísit. CO2 slouží jako inicializátor napěnění. Komponenty se mísí při vysokém tlaku. Po jeho poklesu se mohou CO2-bubliny roztáhnout, zatím co se polymerní řetězce během 30 až 60 sekund zesíťují do pevné pěny. Na Technické universitě v Leverkusenu existuje zařízení pro zpracování veškerých přísad při 200 barech. Propracovávají se zde procesní parametry pro možné získávání nanopórů v požadované velikosti. Paralelně jsou zlepšovány mikroemulse skupinou prof. Streye a firma CAM-D Technologies z Essenu zkoumá pomocí Molecular Modeling počítačových simulací za jakých podmínek nejlépe vznikají nanopóry. Je však nutno varovat před příliš velkou euforií. Výzkumy nanopěn mohou trvat ještě roky. Střechy automobilů Vedle nových pohonných koncepcí je pro automobilový průmysl významné redukování hmotnosti. Pro vývojáře je lukrativní odstranění balastu z oblasti střechy automobilu. U Bayer MaterialScience – Baysystem-Komposite odhaduje, že promyšlenou konstrukcí se dá ušetřit až 30 % hmotnosti střechy. Ve vývojovém středisku v Leverkusenu je k dispozici zařízení pro sériové zpracování PUR. Robot nejprve nastříká asi 2 mm silnou vrstvu z tvrdého plastu Multitec do spodního dílu formy. Tato vrstva tvoří horní povrch střechy. Multitec je doplněn neohebnou, sklenými vlákny zesílenou polyuretanovou vrstvou nanesenou systémem tryskání Baypreg. Výsledný díl je mimořádně lehký a tuhý. Závěrem nastříká robot masivní okraje z Bayduru nebo Baypregu působící jako rám dílu. Duromer slouží k vystříkání kolesnice, Baypreg je využíván pro dno zavazadlového prostoru a Baydur pro přístrojovou desku. Uplatnění technických kombinací je náročné. Například je nutné dokonale prokázat, že sendvič použitý na střechu je v případě havárie stabilní a nikoho nezraní. Ocelová střecha musí být na začátku výrobního procesu přivařena ke karoserii. Plastová střecha je oproti tomu nasazována teprve na konci celého procesu. Proto mohou být sedadla a nosiče armatur montovány shora. Snižují se náklady. Střechy z transparentního polykarbonátu Makrolon jsou již zavedeny do sériové výroby vozu Smart. Tento plast bude stále více a více nahrazovat sklo. Dnes spotřebuje automobilový průmysl ročně asi 3000 tun polykarbonátu na předepsané aplikace. Tři čtvrtiny z toho pochází od firmy Bayer. Za deset let to může být 100 000 tun. Střecha automobilu Smart z Makrolonu váží necelých 8 kilogramů, její protějšek ze skla asi 13 kg. Podle studie analytické společnosti ve Vídni ušetří každý kilogram hmotnosti mezi 14 a 22 kilogramy CO2 podle jízdního výkonu 150 000 km. U 100 000 automobilů, právě tolik Smartů je vyrobeno za rok, to už je 17 000 tun. Síla směsí Tradiční emulse se skládají z kapiček např. oleje, jemně rozptýlených v kapalině, např. ve vodě. Přidá-li se k nim tensid, sníží se mezipovrchové napětí a emulse se stabilizuje. Přesto je směs stále mléčná a někdy se rozměšuje. U mikroemulsí je to jinak. Nejsou v nich jen malé kapičky, ale jedná se o pravou směs, vznikající bez přívodu energie (míchání) a je za určitých předpokladů termodynamicky stabilní. Proto jsou také mikroemulse transparentní. Mikroemulse jsou základem pro nanopěny. Podle kvalifikovaných odhadů bude centimetr krychlový emulse obsahovat tisíce biliard tensidových bublinek s pohonným plynem a tak budou v pěně póry o velikosti cca 50 nanometrů. Výzkum je ještě stále ve fázi hledání správných přísad. Napěnění má charakter závodu, protože komponenty polyuretanu reagují velmi rychle, zatím co se kapičky pohonného plynu za příslušného tlaku nafouknou (vytváří bubliny). Brzy se počítá s průlomem. S mikroemulsemi byly již vytvořeny pěny z cukru s bublinkami o velikosti několika milimetrů.V nich jsou dokonce obsaženy jedlé tensidy. Tak budou potravinářskému průmyslu nabídnuty nové možnosti. Možnosti aplikací jsou obrovské. Slibnou aplikací mikroemulsí jsou mikroemulze voda-nafta jako pohonná hmota ohleduplná vůči životnímu prostředí, která umožní provoz dieselmotorů bez kouřových filtrů. Brožura ke klimatickému programu Bayer přináší další příklady inovací u koncernu v oblasti ochrany klimatu. /an/