Wärme zu produzieren benötigt viel Energie: In der Schweiz verwenden wir die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs, um unsere Wohnungen und Büros zu heizen, unser Dusch- und Abwaschwasser zu erwärmen und um industrielle Prozesse anzutreiben. Die Energie dafür stammt noch immer hauptsächlich aus fossilen Quellen wie Erdöl und Erdgas. Betrachtet man nur den Stromverbrauch, gehen davon 40 Prozent ins Heizen von Räumen oder Materialien. Dies wird sich in Zukunft ändern müssen, denn die Energiestrategie 2050 verlangt, dass der CO2-Ausstoss deutlich sinkt und dass die Kernenergie als Stromquelle verschwindet.
Gefragt sind darum Wege, die Ressource Wärme effizienter zu nutzen. Beispielsweise, indem Abwärme konsequenter aufgefangen und wiederverwendet wird als bisher. Hier können sogenannte Adsorptionswärmepumpen helfen. Ähnlich wie die heute üblichen Kompressionswärmepumpen können sie Wärme aus der Umgebung ziehen und diese aufwerten. Dazu benötigen Adsorptionswärmepumpen zwar Antriebswärme bei Temperaturen von mindestens 35 bis 60 Grad Celsius, dafür verbrauchen sie im Gegensatz zu konventionellen Wärmepumpen fast keinen Strom. Mit solchen Anlagen liesse sich beispielsweise die Abwärme von Fabriken, Rechenzentren oder Wärmeenergie aus erneuerbaren Quellen wie thermischen Solaranlagen nutzen.
Allerdings waren die Anlagen bisher vergleichsweise ineffizient und darum teuer. Vor allem das verwendete Sorptionsmaterial – der Kern einer Adsorptionswärmepumpe – bestimmt, wie effizient die Anlagen sind. Darum hat nun ein Forscherteam um André R. Studart, Professor am Departement für Materialforschung der ETH Zürich, eine neue Art entwickelt, solche Sorptionsmaterialien herzustellen – und zwar in einem 3-D-Druckverfahren. «Beim 3-D-Druck haben wir viel mehr Kontrolle über die Mikrostruktur des Materials als bei der konventionellen Synthese», erklärt Studart. Und genau diese Mikrostruktur beeinflusst, wie leistungsfähig das Sorptionsmaterial ist.
