Cool Paints und erfrischende Farben bei Hitze

Farben und Lacke leisten auch in Bezug auf den Klimawandel ihren Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit.

Wochenlange Hitzewellen mit Rekordtemperaturen sind insbesondere in den Städten für viele Menschen eine starke Belastung. Doch die extreme Hitze kann nicht nur Menschen gefährlich werden. Sie beschädigt auch die Infrastruktur: Bahnschienen verformen sich, der Asphalt von Autobahnen und Landebahnen wird weich oder bricht auf. Seit Jahren untersuchen Wissenschaftler und Ingenieure in den Laboren der Farben- und Lackhersteller sowie an Hochschulen und Forschungsinstituten, ob und wie Farben und Lacke einen Beitrag leisten können, um die Belastungen durch und Auswirkungen von Hitze zu senken. Diese Forschungsarbeit ist umso wichtiger, da solche Ereignisse wegen des Klimawandels in Zukunft häufiger eintreten werden.

Ist Weiß die Lösung?

Die meisten Ideen und Versuche mit Hilfe von Farbe die Auswirkungen hoher Temperaturen zu mildern konzentrieren sich auf die Farbe Weiß. Sie enthält meist Titandioxid-Pigmente, die das Sonnenlicht am besten reflektieren. Deshalb ist es beispielsweise auch in Sonnenschutzmitteln enthalten, um einen großen Teil der UV-Strahlung von der Haut fernzuhalten. Der erste und recht einfache Gedanke lautet: Helle bzw. weiße Fassadenfarben erhöhen die Rückstrahlung, die so genannte Albedo. Sie reflektieren die Sonnenstrahlung, und die Häuser heizen sich nicht mehr so stark auf. Diesen Effekt kennt man aus dem Urlaub, beispielsweise in Griechenland und anderen Mittelmeerländern, wo weiße Fassadenfarbe in Kombination mit dicken Mauern und kleinen Fenstern tatsächlich auch bei großer Hitze für erträgliche Innenraumtemperaturen sorgen. Diese Urlaubserfahrungen sind jedoch nicht so einfach auf die Gegebenheiten in Deutschland zu übertragen. Dagegen spricht nicht nur der architektonische Zeitgeschmack mit seinen Glasfassaden und großen Fenstern. Auch breite Straßen und fehlender Schatten sind verantwortlich dafür, dass im Sommer die Temperaturen in den Städten bis zu 10 Grad Celsius höher sind als auf dem Land.

Zahlreiche Versuche in den USA

Während extrem hohe Temperaturen in Deutschland und Europa erst langsam zur Gewohnheit werden, gelten sie in vielen Gegenden der USA seit Langem als normal. Jedoch macht man sich auch dort Gedanken, wie die Hitzebelastung in den Städten reduziert werden kann. So schlug der damalige US-Energieminister und Physik-Nobelpreisträger Steven Chu auf einem Nobelpreisträger-Treffen 2009 vor, die Dächer der Häuser weiß zu beschichten, um Innenräume kühler zu halten. Das hätte weniger Energieverbrauch für Klimatisierung und damit geringere Kohlendioxid-Emissionen zur Folge. Soweit die These, die seitdem jeden Sommer durch die Medien geistert. 2010 kamen Wissenschaftler im Rahmen einer Modellrechnung jedoch zu einem ernüchternden Ergebnis: In den USA insgesamt würden die Temperaturen nur um 0,4 Grad Celsius sinken, in New York immerhin um 1,1 Grad. Global gesehen hätte das Streichen aller Dächer danach keinen nennenswerten Effekt.

Blendende Ideen

In Los Angeles laufen seit 2017 Versuche, die Hitze in dicht besiedelten Gebieten durch das Aufbringen weißer Farbe bzw. hell pigmentierten Asphalts auf die Straße zu mindern. Statt des grauschwarzen Belags soll die weiße Beschichtung die Hitze reflektieren und damit für einen Kühleffekt sorgen. Auch diese Variante scheint Kritikern wenig erfolgversprechend. Sie behaupten, dass die Wege und Fahrbahnen in den Städten ohnehin nur 15 Prozent der Fläche ausmachen, der kühlende Effekt also kaum auszumachen wäre. Die Verschmutzung der Fahrbahn durch Reifenabrieb würde dieser Maßnahme ebenfalls schnell ihre Wirkung nehmen. Zudem befürchten Experten, dass flächendeckende weiße Fahrbahnen und weiße Fassaden sich auf Grund von Blendeffekten negativ auf den Straßenverkehr auswirken könnten.

Hitze gefährdet Bahnverkehr

Erfolgversprechender ist da offenbar die Beschichtung von Bahngleisen mit weißem Lack, die in Italien seit einigen Jahren praktiziert wird und die aktuell in Österreich, den Niederlanden und auch hierzulande unter anderem von der Deutschen Bahn getestet wird. Das Problem: bei Hitzewellen heizen sich die Schienen auf bis zu 60 Grad Celsius auf und dehnen sich aus, insbesondere in Kurven kann dies zu Verschiebungen führen, so dass eine Strecke nicht mehr befahrbar ist. Laut Bahnexperten soll das „Tünchen“ der Schienen die Temperatur um sieben bis acht Grad senken. Die Hitze setzt aber nicht nur den Schienen zu, sondern heizt auch Schalthäuser und Schaltkästen auf, in denen sich sensible Elektronik für die Schalt- und Gleistechnik verbirgt. Die Folge: Mit steigenden Temperaturen nimmt auch die Zahl der Störungen zu, was häufig zu Zugverspätungen führt. Zwar seien die neueren Schalthäuser gut isoliert, so ein Bahnmitarbeiter im Juli 2019 gegenüber der FAZ, doch ältere Schalthäuser werden jetzt testweise mit einem speziellen weißen Dämmputz versehen, um zu prüfen, ob die Temperaturen im Innenraum dadurch gesenkt werden können.

Farbe statt Gletscher

2008 startete der Peruaner Eduardo Gold ein Projekt, um Felsen in den Anden mit einer Mischung aus Kalkpulver und Wasser weiß zu beschichten. 20 Jahre zuvor war ein Gletscher abgeschmolzen, der die Gegend bis dahin mit Wasser versorgt hatte. Der Wassermangel und das Aufheizen der dunklen Felsen durch die Absorption der Sonneneinstrahlung hatten das Mikroklima in der Gegend so verändert, dass die Landwirtschaft zum Erliegen kam. Golds Idee war es, mit dem weißen Anstrich der Felsen das Klima wieder zum Positiven zu verändern. Und tatsächlich fiel auf den Flächen, die er mit vielen Freiwilligen mit weißer Farbe beschichtet hatte, laut verschiedener Berichte zum ersten Mal seit Jahrzehnten wieder Schnee. Die Weltbank förderte das Projekt im Rahmen ihres Programms „100 Ideen zur Rettung der Erde“. Nach dem Tod von Eduardo Gold im Jahre 2016 wurde es jedoch nicht weiterverfolgt. Es bleibt ungewiss, ob solche Maßnahmen tatsächlich das Klima beeinflussen können.

Pigmente mit Kühleffekt

Eine weitere Möglichkeit, um beispielsweise das Aufheizen von sonnenbeschienen Hausfassaden zu verringern, ist der Einsatz so genannter Mischphasenmetalloxid-Pigmente in der Fassadenfarbe. Sie sind in der Lage, die Nah-Infrarotstrahlung des Sonnenlichts besser zu reflektieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass selbst auf schwarz gestrichenen Hausfassaden die Temperatur um bis zu 20 Grad Celsius niedriger ist als bei herkömmlichen Fassadenfarben. Durch einen geringeren Energiebedarf für die Kühlung, die erhöhte Lebensdauer der Beschichtungen selbst und die positiven Auswirkungen auf das Stadtklima können Farben und Lacke mit solchen Pigmenten einen wichtigen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit und einer Verbesserung des Stadtklimas leisten. Doch nicht nur Wandfarben könnten mit diesen Pigmenten ausgestattet werden, sondern auch Putze und sogar Lacke für den Automobilbereich. Und dass in jeder beliebigen Farbe.

Kein heißes Eisen durch „Cool Paints“

Nicht nur die Autokarosse, jedes Metall wird unter Sonneneinstrahlung heiß, manchmal sogar heißer als die Umgebungstemperatur. 2015 haben Wissenschaftler der John Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) in Maryland vor der American Chemical Society in Boston einen anorganischen Lack auf der Basis von Wasserglas vorgestellt, der verhindert, dass sich Metall bei Sonneneinstrahlung erhitzt. Diese so genannten Cool Paints sollen das Sonnenlicht wie ein Spiegel reflektieren. Gleichzeitig verlängert diese anorganische Beschichtung die Haltbarkeit von Metalloberflächen. Allerdings gibt es keine weiteren Hinweise im Netz, ob diese Lacke mittlerweile in industriellem Maßstab produziert oder eingesetzt werden.

Erfrischende Innovation aus Israel

Näher an der Umsetzung einer „erfrischenden“ Beschichtung ist ein israelisches Start-Up. Das Forscherteam aus Yaron Shenhav und Gadi Grottas entwickelte unter dem Namen SolCold eine doppellagige Beschichtung, die als Energie für ihren kühlenden Effekt einzig Sonnenlicht benötigt. Das nanotechnologische Material arbeitet mit Anti-Speicher-Fluoreszenz, Photonen und Phononen und nutzt dabei Prinzipien der Thermodynamik, Nanotechnologie und Quantenphysik. Die Beschichtung absorbiert die heißen Sonnenstrahlen und gibt diese Energie in Form von Kälte wieder ab. Je heißer die Sonneneinstrahlung ist, desto mehr kühlt die Beschichtung ab. Ob dieses Produkt in Deutschland ein Verkaufsschlager wird, ist jedoch fraglich. Denn die Beschichtung kühlt immer, wenn die Sonne scheint, also auch im Winter. In stark sonnigen Klimazonen, wie Afrika, Mittel- und Lateinamerika, könnte SolCold jedoch als äußerst nachhaltige Klimaanlage zum Einsatz kommen. Immerhin können nach Aussagen der Forscher im Sommer rund 60 Prozent der Energie eingespart werden, die sonst für die Kühlung der Innenräume benötigt wird. Das Produkt soll etwa zehn bis fünfzehn Jahre halten und 2020 auf den Markt kommen.

Farben und Lacke für mehr Nachhaltigkeit

Innovative Beschichtungstechnologien und der Einsatz spezieller Pigmente können also durchaus dabei helfen, die Folgen des Klimawandels in bestimmten Bereichen zu begrenzen. Und sie können aktiv dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck zu verkleinern, indem sie beispielsweise den Energieverbrauch zur Kühlung von Häusern und damit auch die CO2-Emissionen senken. Damit leisten Farben und Lacke auch in Bezug auf den Klimawandel ihren Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit. Was die Haltbarkeit und den Schutz von Oberflächen angeht, sorgen sie ohnehin schon seit langer Zeit dafür, Ressourcen zu schonen.