Пленки из алюминиево-пластиковых ламинатов (APL) давно и широко используются для продления срока годности чипсов, жареного и порошкообразного кофе, молока, фруктовых соков и других продуктов. Во время пандемии COVID-19 они использовались для упаковки масок FFP2 и экспресс-тестов. Исследование было опубликовано в Advanced Materials Technologies.

Пленки состоят из нескольких полимерных слоев и алюминиевого слоя, который защищает продукцию от повреждающих факторов, особенно от солнечного света и тепла, а также от влаги и кислорода. Однако переработка таких композитных пленок затруднена из-за такого сочетания различных материалов.

Процесс вторичной переработки пакетов для чипсов, разработанный в настоящее время в Байройте, показывает способ улучшить переработку отходов APL и в то же время снизить глобальное потребление энергии. На системы охлаждения уже приходится около 15 % мирового энергопотребления, и с учетом изменения климата и возникновения периодов сильной жары эта доля грозит продолжать расти.

Алюминиевый слой упаковки APL обеспечивает зеркальную отражающую поверхность, такую же, как у аварийных одеял. Если теперь нанести прозрачный полимерный слой, который увеличивает излучение тепловой энергии, мощная система охлаждения готова. В качестве материала для покрытия уже достаточно простой ламинирующей пленки, которую обычно можно найти в канцелярских магазинах.

Покрытие создает охлаждающую пленку, которую можно наносить на любую поверхность на открытом воздухе, например, на зонты, жалюзи и навесы, и таким образом предотвращать нагрев от яркого солнечного света. В то же время окружающее тепло отводится в прохладное помещение без необходимости внешнего источника энергии. Эти эффекты называются «пассивным дневным охлаждением». В идеале они могут привести к температуре ниже температуры окружающей среды, даже в случае интенсивного солнечного света.

Пассивное дневное охлаждение стало возможным благодаря тому, что используемые материалы отвечают особым оптическим требованиям. Они должны рассеивать или отражать как можно больше солнечного света с длиной волны от 0,3 до 2,5 микрометров. С другой стороны, в диапазоне длин волн от 8 до 13 микрометров, так называемом небесном окне, они должны излучать в космос как можно больше тепловой энергии в виде инфракрасного излучения.

Композитная алюминиево-пластиковая фольга очень хорошо отвечает этим требованиям. На примере коммерческих пакетов с картофельными чипсами с покрытием исследователи из Байройта продемонстрировали: около 87 % солнечного света отражается слоем алюминия. Дополнительное полимерное покрытие новых устойчивых охлаждающих пленок улучшает излучение в диапазоне длин волн небесного окна и, таким образом, излучает тепло непосредственно в космос.

Профессор д-р Маркус Реч и его коллега д-р Цимэн Сонг протестировали различные способы превращения пакетов с картофельными чипсами и другой упаковки APL в эффективные охлаждающие материалы. Возможны промышленные процессы, в которых в качестве материала покрытия используется полидиметилсилоксан (ПДМС). Но, как показывает недавнее исследование, опубликованное в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering, вполне возможно, что в будущем процесс нанесения покрытия сможет выполнять кто угодно.

Простое коммерческое оборудование для ламинирования — это все, что нужно для превращения старой упаковки APL в охлаждающие материалы, которые можно использовать в качестве теплозащитных экранов на террасах, балконах, наружных стенах или крышах.