Aerogele sind der leichteste Feststoff der Welt – sie bestehen bis zu 99,8 Prozent aus Luft. Zudem sind sie nachhaltig, da sie aus dem unkritischen mineralischen Rohstoff Siliziumdioxid gewonnen werden. Die feine Struktur des Aerogels schließt Luftmoleküle fest ein, und die Nanoporen im Aerogel schränken die wärmeleitenden Luftmoleküle so stark in ihrer Bewegungsfreiheit ein, dass keine Energie an andere Luftmoleküle weitergegeben wird. So wird das Aerogel zum Hochleistungsisolator mit einer sehr niedrigen Wärmeleitfähigkeit. Allerdings war die Herstellung der thermischen Superisolatoren bisher kostenintensiv, daher kamen sie nur in Nischenanwendungen zum Einsatz.

Fraunhofer UMSICHT nahm sich zum Ziel, Aerogele kostengünstig und somit massentauglich herzustellen. Innerhalb von sechs Jahren entwickelten die Forschenden ein neuartiges Produktionsverfahren für Aerogele, das verschiedene Produktionsschritte mithilfe von überkritischem CO₂ zusammenführt und somit die Produktionskosten signifikant verringert: Die Herstellungskosten konnten um 70 Prozent, die Produktionszeit von mehr als zehn auf vier Stunden gesenkt werden. Die Herstellung kommt zudem völlig ohne umweltgefährliche Chemikalien aus und ist somit nachhaltig.  Das Team überführte das Verfahren erfolgreich in den Technikumsmaßstab, das Upscaling in den industriellen Maßstab wird nun vorbereitet

Ressourcen im Baubereich einsparen

Für diese Entwicklung erhielt Institutsleiter Prof. Manfred Renner mit seinem Team den Innovationspreis des Landes NRW 2024 in der Kategorie »innovation«. Am 30. September 2024 nahm er die Auszeichnung von Wirtschaftsministerin Mona Neubaur bei der offiziellen Preisverleihungsfeier im KOMED in Köln entgegen. »In einer Zeit, in der der Klimawandel eine drängende Realität ist, spielt die Energiewende eine zentrale Rolle. Einen großen Hebel, um zukünftig Ressourcen einzusparen, bietet hier auch der Bausektor. Innovationen im Bereich der Energieeffizienz sind unverzichtbar. Und genau hier setzt Professor Renner mit seiner Entwicklung an. Durch die entwickelte Anlagen- und Verfahrenstechnik ist die Produktion von Aerogelen erstmals zu konkurrenzfähigen Preisen möglich. Davon können, neben dem Bausektor, auch weitere Einsatzbereiche profitieren, in denen Aerogele aufgrund ihrer Materialeigenschaften eingesetzt werden - beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder Automobilindustrie. Damit sparen wir nicht nur Ressourcen ein, Entwicklungen wie diese sind ein entscheidender Standortvorteil und sorgen dafür, dass NRW wettbewerbsfähig bleibt«, so die Ministerin.

»Herzlichen Glückwunsch an Professor Manfred Renner und das Team des Fraunhofer UMSICHT zu dieser hoch verdienten Auszeichnung«, erklärt Professor Holger Hanselka, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, anlässlich der Preisverleihung. »Der innovative, neue Herstellungsprozess für Aerogele von Professor Renner und seinem Team ermöglicht eine kostengünstige wie umweltfreundliche Produktion des Hochleistungsdämmstoffs. Damit bringen wir Aerogele in die breite Anwendung – insbesondere als Dämmstoff für die Bauindustrie und den Leichtbau.«

Bereits seit 2008 verleiht Nordrhein-Westfalen den Innovationspreis NRW an Persönlichkeiten, die in besonderer Weise Innovationen entwickeln und vorantreiben. Der Innovationspreis NRW ist mit insgesamt 200 000 Euro nach dem Zukunftspreis des Bundespräsidenten die höchstdotierte Auszeichnung dieser Art in Deutschland. Die Preisträgerinnen und Preisträger werden von einer hochkarätigen Jury aus vielen Bereichen des Innovationssystems ausgewählt, die das Transformationspotenzial der Bewerbungen ganzheitlich bewerten lässt. Neben der Kategorie »innovation«, vergibt die Jury Preise in den Kategorien »innovation2business«
(25 000 €), »innovation2market« (25 000 €) und »innovation4transformation« (50 000 €).

Förderhinweis:

Das Projekt »Aerolight« wurde gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Laufzeit April 2021 bis März 2024, Förderkennzeichen 03LB4006