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May 28, 2023

Aislamiento de edificios sostenible y asequible con aerogeles

© Fraunhofer / Piotr Banczerowski Necesitamos reducir nuestras emisiones de CO2

© Fraunhofer / Piotr Banczerowski

Necesitamos reducir nuestras emisiones de CO2 sistemáticamente si queremos alcanzar nuestros objetivos climáticos. Aislar edificios es una parte clave de esto. Investigadores del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT en Oberhausen han estado trabajando en colaboración con PROCERAM GmbH & Co. KG para desarrollar un material de aislamiento a base de minerales sostenible y asequible que es mucho más efectivo que opciones como el poliestireno. Este material puede lograr el mismo nivel de aislamiento que el poliestireno con solo la mitad del espesor de la capa. Tres miembros del equipo de desarrollo recibirán el Premio Joseph von Fraunhofer 2023 por este logro.

Con un 99,8 % de aire, los aerogeles son los materiales de aislamiento más ligeros y efectivos del mundo. Y como están hechos de dióxido de silicio, una materia prima no peligrosa, también son sostenibles y pueden fabricarse sin el uso de productos petroquímicos. Sin embargo, hasta ahora, ha habido un obstáculo: los aerogeles han sido demasiado caros para usarlos como aislamiento, ya que la producción de aerogeles convencionales es costosa y requiere mucho tiempo. Esto significa que hasta ahora se han utilizado principalmente para aplicaciones de nicho, como en trajes espaciales.

PROCERAM GmbH & Co. KG vio este desafío como una oportunidad y se fijó el objetivo de producir aerogeles asequibles en masa. Si pudieran crear un material de aislamiento mineral incombustible y asequible que fuera un aislante más eficaz que los materiales alternativos de origen fósil, revolucionaría el sector del aislamiento. Con este fin, los empresarios se pusieron en contacto con expertos de Fraunhofer UMSICHT y, juntos, crearon un nuevo proceso de fabricación para producir aerogeles en seis años. Su sistema se puede escalar completamente desde el laboratorio hasta el nivel de producción precomercial sin productos químicos peligrosos para el medio ambiente. El nuevo proceso también redujo los costes de fabricación de los aerogeles que antes eran caros en un 70 % y redujo el tiempo de producción de más de 10 horas a solo 2,5.

Nils Mölders y Andreas Sengespeick de Fraunhofer UMSICHT y Christoph Dworatzyk de PROCERAM GmbH & Co. KG recibirán el Premio Joseph von Fraunhofer 2023 por su logro.

Para reducir los costes y el tiempo de producción de los aerogeles a esta escala, el equipo de investigación se centró en el proceso de producción. Por lo general, los aerogeles se producen usando un sol, un medio que contiene partículas sólidas finamente distribuidas a las que se le agrega ácido para formar un gel. Se requieren unos 6 kilogramos de ácido para producir 1 kilogramo de aerogel. Estas sustancias corrosivas pueden dañar el medio ambiente. A continuación, el gel se envejece, se somete a un cambio de disolvente y finalmente se seca. "Constantemente desafiamos el estado del arte tecnológico existente", explica el Sr. Mölders. "Mientras que el dióxido de carbono supercrítico, que se encuentra entre un gas y un líquido en términos de sus propiedades, anteriormente solo se usaba para el secado, lo usamos en cada paso del proceso. Eso significa que podemos eliminar el uso de ácidos por completo". Incluso las materias primas cumplen con el requisito de sostenibilidad: los investigadores probaron más de 20 tipos diferentes de soles de sílice que estaban fácilmente disponibles, eran económicos y no tóxicos, a diferencia de las variantes establecidas que son costosas y dañinas para la salud.

En el paso final del proceso para crear material aislante para edificios, el aerogel se descompone en granos de 2 a 4 milímetros de tamaño y se mezcla en un yeso mineral puro. Esta mezcla tiene excelentes propiedades físicas y de aislamiento, lo que significa que supera a los materiales de aislamiento convencionales como el poliestireno o la lana mineral. "Cuando se mezclan con el yeso, los aerogeles pueden reducir la conductividad térmica por un factor de dos en comparación con el poliestireno; eso es realmente enorme. Entonces, lo que tenemos es un material aislante altamente efectivo hecho puramente de minerales", revela el Sr. Dworatzyk. Esto significa que una lámina de material de aerogel con la mitad del grosor de una lámina de poliestireno puede lograr el mismo nivel de aislamiento. Y también hay otra ventaja: "Aquí solo estamos usando materiales como arena y cal que se pueden volver a poner en la economía material circular, es decir, se pueden reciclar", explica el Sr. Sengespeick. Por lo tanto, el nuevo proceso de producción tiene un gran potencial tanto para el sector de la tecnología de la construcción como para la protección del clima.

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