Notizia

May 28, 2023

Isolamento degli edifici sostenibile e conveniente con aerogel

© Fraunhofer / Piotr Banczerowski We need to lower our CO2 emissions

© Fraunhofer / Piotr Banczerowski

Dobbiamo ridurre sistematicamente le nostre emissioni di CO2 se vogliamo raggiungere i nostri obiettivi climatici. L’isolamento degli edifici è una parte fondamentale di questo. I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per le tecnologie ambientali, di sicurezza e energetiche UMSICHT di Oberhausen hanno lavorato in collaborazione con PROCERAM GmbH & Co. KG per sviluppare un materiale isolante sostenibile ed economico a base minerale che è molto più efficace di opzioni come il polistirolo. Questo materiale può raggiungere lo stesso livello di isolamento del polistirolo con solo la metà dello spessore dello strato. Per questo risultato tre membri del team di sviluppo riceveranno il Premio Joseph von Fraunhofer 2023.

Composti per il 99,8% da aria, gli aerogel sono i materiali isolanti più leggeri ed efficaci al mondo. Inoltre, poiché sono realizzati con la materia prima non pericolosa biossido di silicio, sono anche sostenibili e possono essere prodotti senza l'uso di prodotti petrolchimici. Tuttavia, fino ad ora, c’è stato un ostacolo: gli aerogel erano troppo costosi per essere utilizzati come isolanti, poiché la produzione convenzionale di aerogel è costosa e richiede molto tempo. Ciò significa che finora sono stati utilizzati principalmente per applicazioni di nicchia come le tute spaziali.

PROCERAM GmbH & Co. KG ha visto questa sfida come un'opportunità e si è posta l'obiettivo di produrre in serie aerogel a prezzi accessibili. Se riuscissero a creare un materiale isolante minerale economico e non combustibile che fosse un isolante più efficace rispetto ai materiali alternativi a base fossile, rivoluzionerebbe il settore dell’isolamento. A tal fine, gli imprenditori hanno contattato gli esperti del Fraunhofer UMSICHT e insieme hanno creato un nuovo processo di produzione per la produzione di aerogel entro sei anni. Il loro sistema può essere completamente ampliato dal livello di laboratorio al livello di produzione pre-commerciale senza l’uso di sostanze chimiche pericolose per l’ambiente. Il nuovo processo ha inoltre ridotto del 70% i costi di produzione degli aerogel precedentemente costosi e ridotto i tempi di produzione da più di 10 ore a sole 2,5.

Nils Mölders e Andreas Sengespeick del Fraunhofer UMSICHT e Christoph Dworatzyk della PROCERAM GmbH & Co. KG riceveranno il Premio Joseph von Fraunhofer 2023 per i loro risultati.

Per ridurre i costi e i tempi di produzione degli aerogel su questa scala, il gruppo di ricerca si è concentrato sul processo di produzione. In genere, gli aerogel vengono prodotti utilizzando un sol, un mezzo contenente particelle solide finemente distribuite a cui viene aggiunto acido per formare un gel. Per produrre 1 chilogrammo di aerogel sono necessari circa 6 chilogrammi di acido. Queste sostanze corrosive possono danneggiare l'ambiente. Il gel viene poi invecchiato, sottoposto a scambio di solventi ed infine essiccato. "Abbiamo sfidato costantemente lo stato dell'arte tecnologico esistente", spiega il signor Mölders. "Mentre prima l'anidride carbonica supercritica, che in termini di proprietà si trova tra un gas e un liquido, veniva utilizzata solo per l'essiccazione, noi la utilizziamo in ogni fase del processo. Ciò significa che possiamo eliminare del tutto l'uso di acidi." Anche le materie prime soddisfano i requisiti di sostenibilità: i ricercatori hanno testato più di 20 diversi tipi di sol di silice facilmente disponibili, economici e non tossici, al contrario delle varianti consolidate che sono costose e dannose per la salute.

Nella fase finale del processo di creazione del materiale isolante per gli edifici, l'aerogel viene scomposto in grani di dimensioni comprese tra 2 e 4 millimetri e miscelato in un intonaco minerale puro. Questa miscela ha eccellenti proprietà isolanti e fisiche, il che significa che supera i materiali isolanti convenzionali come il polistirolo o la lana minerale. "Quando mescolati nell'intonaco, gli aerogel possono ridurre la conduttività termica di un fattore due rispetto al polistirolo; questo è davvero enorme. Quindi quello che abbiamo è un materiale isolante altamente efficace fatto esclusivamente di minerali", rivela Dworatzyk. Ciò significa che un foglio di materiale aerogel con metà dello spessore di un foglio di polistirolo può raggiungere lo stesso livello di isolamento. E c'è anche un altro vantaggio: "Qui utilizziamo solo materiali come sabbia e calce che possono essere reimmessi nell'economia circolare dei materiali, cioè possono essere riciclati", spiega Sengespeick. Il nuovo processo di produzione presenta quindi un grande potenziale sia per il settore della tecnologia edilizia che per la protezione del clima.