Att använda polymervetenskap för att spara energi och förbättra teknik för förnybar energi

Den här artikeln ger en översikt över hur vetenskaplig forskning om polymerer möjliggör genombrott för energieffektivitet och förnybar energi. Den har skrivits som stöd för chatten med Paula Bosch i mars 2009.

Plaster är ett slags polymer. Polymerer är material som görs genom att länka samma flera mindre molekyler som kallas monomer.  Men inte alla polymerer är likadana som monomer som kan kombineras på flera olika sätt. Vad som gör polymerer så roliga är hur de fungerar alltefter den typ av molekyler som de är gjorda av och hur dessa sätts samman. De här variationerna i strukturen ger polymererna mycket olika egenskaper och funktioner. Egenskaperna för allt som görs av polymerer visar verkligen vad som händer på molekylnivån.

Saker som är gjorda av polymerer ser, känns och agerar alltså olika beroende på hur deras atomer och molekyler är sammankopplade och vilken vi använder först. Det här betyder att polymerer som t.ex. plast har en stor fördel framför andra material, eftersom de kan konstrueras för att passa olika tillämpningar. Den här chatten kommer att fokusera på den vetenskapliga forskning som genomförs för att utveckla miljövänlig teknik för framtiden med hjälp av plast.

Polymervetenskap har beskrivits som “vägen till framgång” eftersom den handlar om vår förmåga att utveckla allt mer sofistikerade material som ska passa vårt samhälles och vår planets behov. Plaster spelar redan en avgörande roll när det gäller att spara energi och resurser på flera olika användningsområden som transporter, förpackningar, fritid, sport, hälsovård och byggnader. Tack vare sin mångsidighet och polyvalens kommer plaster att fortsätta möjliggöra en hållbar livsstil.

Polymerforskare genomför en stor del av sin forskning om plasters potential att bidra till spjutspetsteknik för förnybar energi. En sådan väg är fotovoltaik som används i solceller för att omvandla ljus direkt till elektricitet. De här solcellerna har traditionellt haft silikon som den viktigaste komponenten, men plast ses av många som en kärnkomponent i framtidens solenergi.

Plastbaserade solenergiceller erbjuder flera fördelar. De är lättare än silikonbaserade konstruktioner (vilket är viktigt för små autonoma sensorer), billiga att tillverka, flexibla och ger stor flexibilitet när det gäller design. Även halvledare i plast utvecklas som med tiden kan ersätta traditionella halvledare i silikon i en del tillämpningar. Sådana halvledare kan teoretiskt sett lagra solenergi och sedan använda energin för att avge ljus via en LED (ljus-emitterande diod). 

Vetenskapliga framsteg på plastområdet kommer även att vara en viktig faktor för att förbättra energieffektiviteten. Att använda energi mer effektivt är det enskilt största bidraget vi kan göra för att skydda klimatet, och plast kommer att ha en viktig och ökande roll i det här avseendet i framtiden. Värmeisolering av plast i byggnader sparar under sin livstid redan 150 gånger den energi som krävs för dess produktion. Likväl forskas det för att hitta sätt att förbättra vissa plasters värmeisolerande egenskaper, vilket kommer att öka den här besparingen ytterligare. Att förbättra isoleringen och minska den energi som behövs för att värma upp byggnader kommer att reducera växthusgaserna betydligt eftersom byggnader använder 40 % av all energi som konsumeras i EU.

Vad ligger bakom den här spännande utvecklingen? Forskning inom polymervetenskap fokuserar på tre huvuddiscipliner som alla är mycket viktiga för att möjliggöra utvecklingen och användningen av nya sorters plast:

• Polymerkemi: studiet av kemisk syntes (användandet av kemiska reaktioner för att skapa en viss produkt) och de kemiska egenskaperna för polymerer (t.ex. hur reaktiva de är); 
• Polymerfysik:  studiet av växelverkningar, mekaniska egenskaper, polymerers flödesegenskaper;
• Polymerkarakterisering: klassificeringen av polymerer på olika nivåer, vilket gör det möjligt för oss att förstå deras specifika egenskaper (som styrka) och till vilka funktioner de passar bäst.

Det här ger oss bara en skymt av den värld av möjligheter som öppnas av vetenskaplig forskning om plast. Vi hoppas att den här chatten kommer att visa på alla de fördelar som kommer att förbättra våra liv och skydda planeten i framtiden.

Liknande information

Solenergi (PDF, 300 KB); Artikel som publicerats med tillstånd av PlasticsEurope
Mer om Paula Bosch, chattgästen
Chattutskrift
Chattkalender