Aerogel-Dämmstoff für die Bauindustrie und den Leichtbau

Im Baubereich sind derzeit insbesondere Wärmedämmverbundsysteme auf Basis von Polystyrol oder Mineralwolle etabliert. Eine vielversprechende Alternative sind mineralische Dämmstoffe mit dem Zusatz von Aerogelen, da sie eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, funktionalisierbar, modellierbar und in diversen Formen im Gießprozess herzustellen sind. Der Herstellungsprozess für die thermischen Superisolatoren ist aktuell allerdings noch sehr kostenintensiv und im hochpreisigen Batchprozess möglich. Ziel des Projekts »Aerolight« ist es, einen kostengünstigen Herstellungsprozess von Aerogelen sowie neue Rezepturen zu entwickeln. Aerogele sollen dadurch in verschiedenen Anwendungen im Bereich der Wärmedämmsysteme, Leichtbetone und Sandwichelemente für Fassaden und Dachelemente nutzbar gemacht werden.

Um die Energiewende voranzutreiben und die Klimaschutzziele der EU zu erreichen, müssen Energie und Ressourcen eingespart werden. 75 Prozent aller Gebäude in der EU sind nach heutigem Standard nicht energieeffizient. Zugleich fehlen im Bereich des Bauwesens derzeit flexible, funktionale und kostengünstige Werkstoffe zur Wärmedämmung. Aerogele eröffnen neue Möglichkeiten in der Entwicklung leistungsfähiger mineralischer Wärmedämmstoffe.

Nachhaltig und recyclingfähig

Die feine Struktur des Aerogels schließt Luftmoleküle fest ein, was zu einer einzigartigen Isolationswirkung führt. Die Nanoporen im Aerogel schränken die wärmeleitenden Luftmoleküle dabei 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, was zu einer höheren Energieeffizienz in der Nutzungsphase des damit ausgestatteten Bauwerks oder Produkts führt. Die mineralischen Dämmstoffe benötigen kein erdölbasiertes Ausgangsmaterial. Da das silicatbasierte Aerogel mineralisch ist, kann es nach einem Recyclingprozess erneut als Isolationsmaterial verwendet werden.

Aerogele werden bisher auf Silicat-Basis aus wässrigen oder alkoholischen Lösungen durch Gelierung und anschließende Trocknungsverfahren gewonnen. Fraunhofer UMSICHT entwickelte zusammen mit dem Industriepartner Proceram einen völlig neuen Herstellungsprozess für Aerogele, der verschiedene Produktionsschritte mithilfe von überkritischem CO₂ zusammenführt und somit die Produktionskosten signifikant verringert. Das Ergebnis: Sphärische Partikel mit niedriger Partikeldichte und guter Fließfähigkeit. Die eingesetzte Technik ermöglicht einen modularen Aufbau der Produktionsanlage und somit eine einfache Skalierbarkeit des Verfahrens. Das neu entwickelte Produktionsverfahren spart zudem weitere Edukte ein wie z. B. chlorhaltige Hydrophobierungsmittel und mineralische Säuren. Das Verfahren konnte erfolgreich in den Technikumsmaßstab überführt werden, das Upscaling in den industriellen Maßstab wird nun vorbereitet. Eine Pilotanlage mit einer Kapazität von 5000 t/Jahr soll 2024 beim Projektpartner Proceram in Betrieb gehen. Die verfahrenstechnische Innovation versetzt verschiedene Branchen und insbesondere die Bauindustrie in die Lage, die herausragenden Materialeigenschaften der Aerogele in Zukunft auch für Massenprodukte zu erschließen.

Vielfältig einsetzbare Aerogel-Partikel  

Durch den innovativen Dämmputz mit dem Zusatz von Aerogelen sind geringere Auftragsstärken und fugenlose Dämmschichten möglich, ideal z. B. für Altbausanierungen, um Wärmebrücken zu vermeiden. Weitere Vorteile liegen im Stofftransport durch den Putz, vor allem von Feuchtigkeit nach außen, in der Langlebigkeit der Putze, dem geringen Algenbefall und der Feuerfestigkeit.

Weiterhin optimieren die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT die Rezepturen der Aerogel-Partikel, die eine gewünschte Einstellung der Materialeigenschaften erlauben. So können Aerogel-Partikel als vielfältig einsetzbares Hochleistungsisolationsmaterial für weitere Anwendungen beispielsweise im Leichtbau nutzbar gemacht werden.

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