Huizen met een dak van koelend hout

Materiaalkunde Door huizen in warme klimaten te bekleden met speciaal bewerkt hout kunnen die zonder stroom gekoeld worden.

Koelend hout is door een speciale behandeling spierwit en glad.
Koelend hout is door een speciale behandeling spierwit en glad. Foto University of Maryland

Door hout flink te bewerken hebben Amerikaanse en Chinese onderzoekers er een sterk, waterdicht bouwmateriaal van gemaakt dat de warmte buiten houdt. Dit gebeurt passief: er is geen energiebron nodig. Het materiaal reflecteert het zonlicht en straalt warme infraroodstraling uit waardoor het binnen koel blijft.

Door daken te bedekken met dit koelende hout kan er flink bespaard worden op de energiekosten voor koeling, schrijven de onderzoekers in een artikel dat eind vorige week verscheen in Science.

Op het eerste gezicht lijkt het koelende materiaal niet erg op hout. Het is spierwit en ziet er glad uit. Bovendien is het waterafstotend en acht keer sterker dan gewoon hout.

Samengeperst bleek hout

Om het koelende hout te maken halen de onderzoekers de natuurlijke stof lignine uit het hout door het te weken in een chemisch bad. Lignine zorgt voor de bruine kleur en versterkt het hout. Bij de productie van papier wordt het ook verwijderd.

Vervolgens persen ze het bleke hout bij een hoge temperatuur samen zodat het een compacte en sterke structuur vormt. Ten slotte voegen ze er een hydrofoob materiaal (fluorosilaan) aan toe waardoor het waterafstotend wordt en beter beschermd is tegen weer en wind. Dit is belangrijk omdat het aan de buitenkant van gebouwen geplaatst moet worden.

Weerkaatsen en uitstralen

De spierwitte kleur maakt dat het zonlicht weerkaatst wordt en het koelende hout niet opwarmt. De trillingen van de moleculen in het materiaal zorgen daarnaast dat opgenomen warmte als infraroodstraling wordt uitgestraald. Het voorkomt dus niet alleen dat de warmte binnendringt, het koelt ook door warmte uit te stralen, mailt co-auteur Liangbing Hu van de University of Maryland. „De infraroodstraling die het materiaal uitstraalt beweegt ongehinderd door de atmosfeer. Zo kan de warmte ontsnappen de ruimte in”, vertelt eerste auteur Tian Li, van de University of Maryland, in de podcast van Science.

Het koelende hout is over een periode van 24 uur getest in het warme, zonnige en windstille Arizona in de Verenigde Staten. Het hout bleef, zelfs tijdens het warmste moment van de dag, enkele graden kouder dan de omgeving. En het was gemiddeld meer tien graden koeler dan een gewoon stuk hout dat ernaast lag.

Warme steden

Met een computermodel berekenden de onderzoekers voor zestien verschillende steden in verschillende klimaatzones in de VS hoeveel energiebesparing het materiaal kan opleveren voor een gemiddeld huis. In warme steden zoals Phoenix kan het meest bespaard worden, tot 50 procent van de koelenergie. Het koelende hout werkt het best in een warm en droog klimaat. „Als het bewolkt is, kan het materiaal de warmte minder goed kwijt”, zegt Li.

Tijdens koude winters zou het passief koelende materiaal voor extra, ongewenst warmteverlies kunnen zorgen, zegt Hu. Voor de meeste Nederlandse huizen is het koelende hout dus niet geschikt.

Materialen gebaseerd op hout

„Het is interessant werk”, mailt Tobias Keplinger, hoogleraar holzbasierte Materialien aan de Zwitserse Universiteit ETH Zürich. Hij was niet betrokken bij het onderzoek. „In de materiaalkunde is steeds meer interesse voor op hout gebaseerde materialen.” Er wordt ook gewerkt met transparant hout en batterijen met hout. „Deze koelende eigenschappen tonen een interessante, nieuwe toepassing van hout.”

Het verwerken van hout tot bouwmateriaal is duurzamer dan de productie van beton en staal. Maar hout is niet per definitie duurzaam. Daarvoor is het belangrijk dat het uit bossen komt waar voldoende nieuwe bomen worden aangeplant om de gekapte te vervangen. Ook met de energiekosten van de kap en het transport moet rekening worden gehouden. „Toekomstig onderzoek moet verder bekijken of fabricageprocessen van op hout gebaseerde materialen duurzaam zijn”, zegt Keplinger. „In de meeste gevallen is namelijk een substantiële chemische bewerking nodig.”