Ihr Kühlschrank zerstört den Planeten, aber Wissenschaftler haben die Lösung

Nach Angaben der BBC ist die Kühlindustrie für rund 10 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich, dreimal so viel wie der Luft- und Schiffsverkehr zusammen. Dazu gehören Geräte wie Klimaanlagen sowie Industrie- und Haushaltskühlschränke.

Nach Angaben von Statista hat der Weltmarkt für Kühlschränke einen Wert von 108,5 Milliarden Dollar. Der Absatz wird zwischen 2012 und 2025 voraussichtlich 195 Millionen Stück erreichen, mit einem stetigen jährlichen Anstieg.

Es ist keine Überraschung, dass die Branche von großer Bedeutung ist. Haushaltskühlschränke haben die Produktion, die Verpackung, den Vertrieb, den Einzelhandel, den Einkauf und den Verbrauch von Lebensmitteln verändert. Auch der Transport von lebenswichtigen Medikamenten wie Impfstoffen und Antibiotika wurde dadurch vereinfacht.

Kühlschränke übertragen Wärme von innen nach außen. Auf diese Weise halten sie die Dinge kühl. Dazu verwenden sie Kondensatoren, Kompressoren und Spulen, die mit Gasen, den so genannten Kältemitteln, gefüllt sind, die sich innerhalb ihrer Wände ständig bewegen. Das macht sie aus zwei Gründen schlecht für die Umwelt: Energie und Umweltverschmutzung.

Dieser Prozess kann sehr energieaufwendig sein. Laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur aus dem Jahr 2018, der von The New Yorker gesammelt wurde, entfielen im Jahr 2016 etwa sechs Prozent des weltweiten Energieverbrauchs auf die Kühlung. Der größte Teil dieser Energie wird durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt.

Alle in Haushaltsgeräten verwendeten Kältemittel sind zumindest ein wenig umweltschädlich. Einige von ihnen verwenden Chemikalien namens Fluorkohlenwasserstoffe. Nach Angaben des Inside Climate News-Reporters Phil McKenna handelt es sich dabei um Superschadstoffe - Treibhausgase, die tausendmal schädlicher für das Klima sind als Kohlendioxid.

Das Kältemittel beeinträchtigt während der Nutzungsdauer des Kühlschranks weder die darin befindlichen Lebensmittel noch entweicht es aus seinem Inneren. Wenn das Gerät jedoch entsorgt wird, wird die Chemikalie in die Atmosphäre freigesetzt. Laut McKenna werden weniger als 600.000 der rund 9 Millionen Kühl- und Gefrierschränke, die jedes Jahr in den USA entsorgt werden, ordnungsgemäß entsorgt".

Die Hersteller bieten einige Alternativen an, die von Jahr zu Jahr besser zugänglich werden. Am weitesten verbreitet sind Kühlschränke, die Fluorkohlenwasserstoffe durch Isobutan ersetzen. Diese Option ist jedoch nur bedingt sicher, da Isobutan ungefähr die gleichen Auswirkungen auf das Klima hat wie Kohlendioxid.

Ein weiteres Problem ist, dass mit der fortschreitenden globalen Erwärmung und den immer heißeren Sommern und Frühlingen der Bedarf an Kühl- und Klimaanlagen (die dieselben Systeme nutzen) steigt.

Glücklicherweise haben Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory und der University of California, Berkeley, eine ionokalorische Kühlung entwickelt, eine neue Art der Kühlung, die es den Herstellern ermöglichen könnte, auf die Verwendung gefährlicher und umweltschädlicher Kältemittel zu verzichten.

Energie wird freigesetzt oder gespeichert, wenn ein Material seine Phase ändert, z. B. wenn Eis zu Wasser wird oder verdampft, wodurch sich die Temperatur in seiner Umgebung ändern kann. Wenn z. B. ein Eiswürfel zu schmelzen beginnt, kann man die kühle Luft um ihn herum spüren, wenn man die Hand nahe genug heranführt.

Die Forscher haben sich diesen Prozess zunutze gemacht.
Es ist möglich, Dinge ohne Energie oder Wärme zu schmelzen, indem man dem Material geladene Teilchen, so genannte Ionen, hinzufügt. Die Ionen tragen dazu bei, den Zustand des Materials zu verändern. Ein Beispiel dafür ist, wie Salz die Bildung von Eis auf Straßen verhindern kann.

Das Team entwickelte ein Modell, um zu zeigen, wie dieses System mit unseren heutigen Systemen konkurrieren oder sie verbessern könnte. Es würde aus einem Material bestehen, das die Phase wechseln kann, und ein Strom würde die Ionen darin bewegen, um den Schmelzpunkt zu verschieben und die Temperatur zu ändern.

Dann führten sie ein Experiment mit Jod- und Natriumsalz durch, um Ethylencarbonat zu schmelzen. Dies ist ein gängiges organisches Lösungsmittel, das aus Kohlendioxid hergestellt wird.

Durch die Verwendung von Ethylencarbonat stellen die Forscher nicht nur fest, dass es sicher ist, sondern ändern auch ihre Methode vom Treibhauspotenzial (sie messen, wie schadstoffhaltig eine Technologie ist) von Null auf negativ - und helfen so der Umwelt.

"Die Landschaft der Kältemittel ist ein ungelöstes Problem. Niemand hat erfolgreich eine alternative Lösung entwickelt, die Kälte erzeugt, effizient arbeitet, sicher ist und die Umwelt nicht belastet", sagte Drew Lilley vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien gegenüber Science Alert.

Nachdem das Team nun gezeigt hat, dass seine Methode funktioniert, besteht der nächste Schritt darin, sie weiterzuentwickeln und sie für die Industrie attraktiver zu machen. "Jetzt ist es Zeit für Experimente, um verschiedene Kombinationen von Materialien und Techniken zu testen, um die technischen Herausforderungen zu meistern", sagte Ravi Prasher, einer der Forscher, gegenüber Science Alert.

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