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Aerogele: Kleine Poren, große Wirkung

Damit die Energiewende im Gebäudebereich gelingt, braucht es innovative Dämmstoffe, die ebenso leistungsfähig wie kostengünstig sind. Im preisgekrönten Forschungsprojekt „Aerolight“ werden neuartige Aerogele für die Wärmedämmung von Gebäuden entwickelt und getestet. Hier entlang für eine Reise in die Welt der Nanometer.

Aerogele zählen zu den besten Isolationsmaterialien der Welt. Allerdings war die Herstellung der thermischen Superisolatoren bisher schlicht zu teuer für die Massenanwendung.

Hinein geht es in eine hochporöse Struktur, deren nur wenige Nanometer große Poren gänzlich mit Luft gefüllt sind. Der verästelte Aufbau unterbindet stoisch und unnachgiebig die Wärmeübertragung, weshalb Aerogel-Dämmstoffe mit einer deutlich geringeren Dicke (oftmals sind sie nur halb so dick) die gleichen Dämmwerte erreichen können wie konventionelle Materialien. Sie sind also effizienter und sparen deutlich mehr CO₂ ein – etwa, wenn sie in Dämmputzen für Wohngebäude verwendet werden.

Bisher war die Herstellung der Superisolatoren aufwendig und teuer

Wie wichtig das ist, zeigen die Zahlen zum Energieverbrauch privater Haushalte eindrucksvoll. Denn rund zwei Drittel des Energieverbrauches wenden deutsche Haushalte zum Heizen auf. Mit einer effizienten und umweltfreundlichen Wärmedämmung kann hier also viel eingespart werden. Bisher werden jedoch vor allem Wärmedämmverbundsysteme auf Basis von Polystyrol genutzt, hergestellt aus Erdöl. Der Rohstoff ist also begrenzt und kann nicht wiederverwertet werden. Auch entsteht viel klimaschädliches Kohlendioxid bei der Herstellung.

Eine vielversprechende Alternative sind mineralische Dämmstoffe mit dem Zusatz von Aerogelen. Sie sind sehr effektiv und können selbst als komplett verbautes Dämmputzsystem wieder zurück in die Wertstoffkette geführt werden. Jedoch ist die Herstellung äußerst aufwändig und derzeit noch zu teuer. Deshalb kommen Aerogele für Leichtbeton oder bei Wärmeputzen bisher vor allem dort zum Einsatz, wo andere Dämmstoffe nicht eingesetzt werden können – zum Beispiel im Denkmalschutz.

Neues Produktionsverfahren spart Zeit, Kosten und CO₂

Im Forschungsprojekt „Aerolight“ hat das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) den Produktionsprozess des Hochleistungsdämmstoffes Aerogel innerhalb von sechs Jahren revolutioniert. Mit dem Ziel, Aerogele kostengünstig und somit massentauglich herzustellen. Entstanden ist ein neuartiges Produktionsverfahren für Aerogele, das verschiedene Produktionsschritte zusammenführt. Die Herstellungskosten konnten um 50 Prozent gesenkt werden. Die Produktion verringerte sich von mehr als zehn auf nur noch vier Stunden und kommt zudem völlig ohne umweltgefährliche Chemikalien aus. Das Verfahren wurde im kleinen Maßstab erfolgreich erprobt und soll im nächsten Schritt in den industriellen Maßstab überführt werden.

Ende Oktober 2023 wurden die Forscherinnen und Forscher dafür mit dem Innovationspreis der European Association for Research and Technology Organisation EARTO in Brüssel ausgezeichnet - in der Kategorie „Impact Expected“ (übersetzt etwa: „Auswirkungen erwartet“). Die gemeinnützige Vereinigung verleiht den Preis für Produkte und Dienstleistungen mit hohem sozialen oder wirtschaftlichen Nutzen für die EU. Das Projekt wurde außerdem bereits im Mai 2023 mit dem Fraunhofer-Preis ausgezeichnet.

„Aerolight“ wird im Technologietransfer-Programm Leichtbau (TTP LB) gefördert. Mit dem Programm fördert das BMWK seit April 2020 und noch bis 2027 marktnahe Forschungs- und Entwicklungsprojekte.