Budovy celosvetovo spotrebujú približne 40 percent celkovej svetovej energie, pričom táto spotreba priamo prispieva k emisii skleníkových plynov a prehlbovaniu klimatickej zmeny. Znižovanie tejto energetickej náročnosti je kľúčové pre dosiahnutie globálnych záväzkov, najmä pre cieľ Európskej únie (EÚ) a Slovenska dosiahnuť uhlíkovú neutralitu do roku 2050.

Okná sú tradične považované za „Achillovu pätu“ energeticky efektívnych budov. Zatiaľ čo steny sa dajú ľahko izolovať, sklenené tabule musia prepúšťať svetlo, čo vedie k obrovským energetickým stratám, keďže nimi uniká teplo v zime a prehrieva sa interiér v lete.

Riešenie tohto dilemma ponúka tím výskumníkov z University of Colorado Boulder, ktorí vyvinuli nový priehľadný izolačný materiál nazvaný MOCHI (Mesoporous Optically Clear Heat Insulator). Tento gélový materiál na báze silikónu sa správa ako špičková izolačná vrstva, no zostáva takmer neviditeľný.

Priehľadná izolácia pre bezemisné budovy

MOCHI je možné aplikovať ako dosky alebo tenké fólie na vnútornú stranu existujúcich okien. Už vrstva s hrúbkou len 5 milimetrov je dostatočne účinná na to, aby dramaticky spomalila tepelný tok. Výskumníci uviedli, že okná vyplnené materiálom MOCHI dosahujú izolačné úrovne, ktoré sú porovnateľné alebo dokonca lepšie ako dobre izolované steny.

Základom tohto inovatívneho materiálu je jeho unikátna nanometrová štruktúra. Viac ako 90 percent objemu materiálu tvorí uväznený vzduch. Teplo sa cez plyny prenáša zrážkami molekúl, ale póry v MOCHI sú také malé (nanoskopické kanály), že molekuly plynu narážajú častejšie do stien pórov ako do seba navzájom, čo potláča tepelný tok a dramaticky znižuje ich schopnosť prenášať energiu. Napriek tomu, že ide o vysoko efektívny izolant, zostáva materiál takmer dokonale priehľadný a odráža len asi 0,2 percenta dopadajúceho svetla.

Príspevok k znižovaniu emisií CO₂

Rozsiahle zavedenie technológie MOCHI môže zásadne zmeniť „energetickú matematiku“ v budovách. Vďaka výmene energeticky neefektívnych okien za tie potiahnuté filmom MOCHI klesá záťaž na vykurovanie v zime a uľahčuje sa záťaž na chladenie v lete, čo vedie k poklesu spotreby energie a redukcii emisií. Vzhľadom na to, že budovy predstavujú oblasť s najväčším potenciálom na znižovanie emisií skleníkových plynov, je takáto transparentná izolácia dôležitým nástrojom, ktorý pomáha architektom navrhovať stavby, ktoré spĺňajú prísne požiadavky na bezemisné budovy (ZEB), čo je nový štandard výstavby od roku 2030.

Odhadované emisie CO₂ len zo štátnych budov na Slovensku dosahujú 187-tisíc ton ročne, čo podčiarkuje naliehavú potrebu energetickej efektívnosti. Zníženie spotreby energie má priamy a dlhodobý vplyv na znižovanie emisií CO₂ a prevádzkových nákladov.

Okrem pasívnej izolácie vidia výskumníci potenciál MOCHI aj v pasívnych solárnych zariadeniach. Materiál prepúšťa viditeľné svetlo, ale zadržiava dlhovlnné tepelné žiarenie, čo umožňuje zachytávať slnečnú energiu na ohrev vody a interiéru budov aj počas zamračených dní. Takáto integrácia pasívneho solárneho zberu do obalov budov je plne v súlade so záväzkom EÚ zvyšovať podiel obnoviteľných zdrojov energie (OZE) v budovách.

Hoci je MOCHI zatiaľ len laboratórny produkt a vyžaduje si optimalizáciu výrobného procesu, jeho zložky sú bežné a relatívne lacné. Akonáhle sa výroba zefektívni, tento priehľadný izolačný materiál môže významne prispieť k celosvetovému zníženiu energetických strát a k napĺňaniu záväzkov Slovenska a EÚ v oblasti klímy a energetickej efektívnosti. JRi