Schlanker Dämmstoff wird erschwinglich

Um dies zu ändern, haben nun Forscher der Materialforschungsanstalt Empa ein Verfahren entwickelt, das die Produktionskosten von Aerogel auf die Hälfte des heutigen Stands der Technik herunterdrücken soll. Davon verspricht sich der führende Kopf hinter der Idee, der Empa-Chemiker Matthias Koebel, eine deutliche Erhöhung des Marktanteils für Aerogel-Produkte.

„Wir gehen davon aus, dass der Markt für Aerogel um den Faktor 10 wachsen kann, wenn sich der Preis halbiert“, sagt Koebel.

Koebel und sein Team haben in der Herstellungskette von Aerogel grosses Optimierungspotenzial erkannt und bereits kleine Pilotanlagen im Labor realisiert. Der heute übliche Herstellungsprozess ist vor allem sehr zeitaufwendig. Zuerst wird aus dem Aerogel-Ausgangsstoff – typischerweise Siliziumoxid und ein Lösungsmittel wie Ethanol – ein geleeartiges Gemisch hergestellt. Diesem Gel werden in einem weiteren Verfahrensschritt unter Zugabe von Hilfsstoffen hydrophobe, also wasserabstossende Eigenschaften verliehen. Zum Schluss wird die Mischung getrocknet und erhält dadurch ihre Festigkeit.

Der entscheidende Dreh im neuen Verfahren der Empa besteht darin, auf den getrennten Schritt der Hydrophobierung zu verzichten, indem die Stoffe, die das Material wasserabweisend machen, bereits in der Anfangsmischung enthalten sind. Das reduziert den Zeitaufwand für einen Durchgang in der Aerogel-Herstellung von 12 auf 5 Stunden. „Dadurch verdoppelt sich die Produktionskapazität einer Anlage, oder mit anderen Worten: Die Betriebskosten halbieren sich“, erläutert Koebel.

Das Verfahren, das sich die Empa-Forscher bereits haben patentieren lassen, kommt auch mit deutlich weniger Lösungsmittel aus. Dies ist ein weiterer Vorteil, denn die Lösungsmittelmenge bedingt auch den Aufwand für deren Wiederaufbereitung. Als Daumenregel gilt nämlich, dass jeder industrielle Prozess, bei dem Lösungsmittel eingesetzt werden, diese eingesetzten Lösungsmittel zu mindestens 90 Prozent wieder verwerten muss, um rentabel zu sein“, gibt Koebel zu bedenken. Das Einsparen von Lösungsmitteln trägt also zusätzlich zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Aerogel bei, weil auch die verbrauchte Rohstoffmenge abnimmt. Doch entscheidend bleibt die zuvor erwähnte Verdoppelung der Anlagenkapazität. Als einen weiteren kostensenkenden Faktor gibt Koebel die Tatsache an, dass das neue Verfahren im Gegensatz zum heutigen Standard keine überkritische Trocknung benötigt. „Beim heutigen Stand der Technik muss die Gelmischung zur Trocknung in den überkritischen Zustand überführt werden“, erklärt Koebel. Das bedürfe vor allem eines sehr hohen Drucks, der die Anlage zusätzlich verteuere. „Bei unserem Verfahren geschieht die  Trocknung in einem industriell üblichen Trocknungstunnel, der keinem hohen Druck standhalten muss“, führt der Wissenschaftler weiter aus.

Mit dem entwickelten Herstellungsprozess glaubt Koebel den ersten Schritt für eine stärkere Marktdurchdringung von Aerogel-Dämmungen vollzogen zu haben. Er hat deshalb bereits ein Startup unter dem Namen Nexaero gegründet, um die Technologie zu kommerzialisieren. Ziel ist der Aufbau einer Massenfertigung, von der sich Koebel in den kommenden 5 bis 10 Jahren eine weitere Halbierung der Produktionskosten erhofft. Ins Auge gefasst hat er zunächst den Markt der Gebäudedämmung. „In Europa allein hat Aerogel im Baubereich einen Markt von rund 25 Millionen Franken“, schätzt der Wissenschaftler.