Entwicklung biobasierter Superdämmstoffe
Projektdurchführung
aerogel-it GmbH
Albert-Einstein-Str. 1
49076 Osnabrück
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Ziel des geförderten Vorhabens war die Weiterentwicklung biobasierter Aerogele in Richtung einsetzbarer Wärmedämmung für Bauanwendungen sowie als Kernmaterialien für Vakuumdämmung. Zudem sollte der Herstellungsprozess für biobasierte Aerogele in Richtung Skalierung weiterentwickelt werden. Neu entwi-ckelte Materialien sollten auf Konferenzen und Messen vorgestellt werden, um den Bekanntheitsgrad für die neue Materialklasse zu erhöhen. Partnern und potenziellen Kunden sollten Materialmuster für Tests zur Verfügung gestellt werden, um Feedback für die weitere Optimierung zu erhalten.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Projekt wurden folgende parallele Arbeitsstränge bearbeitet:
- Verbesserung der Feuer-, Wasser und Feuchtigkeitsbeständigkeit von Bioaerogelen: Aerogelma-terialien wurden durch Zusatz verschiedener Additive und Bestandteile im Hinblick auf Feuer-, Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit optimiert. Dazu wurden entsprechende Screenings durchgeführt und resultierende Proben anwendungsrelevanten Tests unterzogen.
- Weiterentwicklung des Herstellungsprozesses: Durchführung eines Basic Engineerings auf Basis bestehender Verfahrenskonzepte. Aufbau und Inbetriebnahme einer Pilotanlage.
- Bekanntmachung und Bemusterung der neuen Bioaerogele im Markt: Kommunikationsaktivitäten im Rahmen von Messen, Konferenzen und Veröffentlichungen dienten dazu, potentielle Partner und Kunden zu identifizieren, mit denen entwickelte Materialien getestet und für die jeweilige Anwendung optimiert wurden.
Ergebnisse und Diskussion
Innerhalb des Projekts gelang es, neuartige Biopolymer- und Silica-Biopolymerhybridaerogelmaterialien zu entwickeln, die als Hochleistungswärmedämmstoffe in Form von Aerogelpartikeln oder Vakuum-dämmpaneelen (VIPs) z.B. in der Bauindustrie, der Logistik oder dem Kühlwesen eingesetzt werden kön-nen. Es wurden verschiedene technische Ansätze identifiziert und untersucht, um Biopolymeraerogele wasser-, luftfeuchtigkeits- und brandresistent auszustatten. Es gelang nicht, reine Biopolymeraerogele ausreichend brand- und feuchtresistent auszustatten. Durch Zusatz von Additiven zur Aerogelstruktur wurden Lignin-Hybridaerogelmaterialien entwickelt, die für Bauanwendungen ausreichend brand- und wasserstabil waren und die eine Wärmeleitfähigkeit von 24-26 mW/(m*K) (10°C, Partikelbett) innerhalb der Projektzielsetzung aufwiesen, deren Kosten-Nutzen-Verhältnis jedoch als unzureichend eingeschätzt wurde. Erkenntnisse aus diesen Arbeiten resultierten im weiteren Verlauf in der Entwicklung von Silica-Biopolymer-Hybridaerogelmaterialien. Diese zeigen im Vergleich zu aktuellen Silicaaaerogelmaterialien vergleichbare Wärmeleitfähigkeiten von weniger als 20 mW/(m*K) und weisen zusätzlich vorteilhafte Ei-genschaften wie verbesserte mechanische Beständigkeit, verbesserte Verarbeitbarkeit und potenziell um bis zu 90% reduzierten CO2-Fußabdruck auf. Aufbauend auf Ergebnissen zu Ligninaerogelen als bioba-sierte Kernmaterialien für VIPs wurden zudem Zelluloseaerogele entwickelt, die im VIP verglichen mit py-rogener Kieselsäure vergleichbare Wärmedämmeigenschaften zeigen, aber deutlich geringeres Gewicht und um bis zu 85% reduzierten CO2-Fußabdruck aufweisen. Parallel wurde die Entwicklung neuartiger Prozesstechnologie für diese neuartigen Aerogelmaterialien vorangetrieben, und es wurde eine Pilotan-lage für Validierung der Prozesskonzepte und Bemusterung im Pilotmaßstab aufgebaut und in Betrieb genommen. Die technischen Arbeiten wurden durch Kommunikationsaktivitäten im Markt flankiert, indem die neu entwickelten Materialien auf Messen und Konferenzen sowie in Veröffentlichung präsentiert wur-den, um potentielle Partner für anwendungsrelevante Tests und Optimierung zu gewinnen.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Während der Projektlaufzeit wurden die Aktivitäten des Unternehmens inklusive relevanter Projektergeb-nisse im Rahmen von Messen, Konferenzen und Veröffentlichungen öffentlich präsentiert. Das Unter-nehmen wurde 2023 mit dem Klimainnovationspreis Niedersachsen ausgezeichnet und gewann den Vonovia Construction Contest 2024. 2025 werden die Aktivitäten Teil der Präsentation des deutschen Pavillons auf der EXPO in Osaka sein.
Fazit
Neuartige Aerogelmaterialien als platzsparende Wärmedämmung z.B. zur Verbesserung der Energieeffi-zienz des Gebäudebestands bei vorteilhaftem Nachhaltigkeitsprofil verglichen mit dem Stand der Tech-nik sowie entsprechende Herstellungsprozesse wurden erfolgreich entwickelt. Künftige Arbeiten werden sich auf weitere Optimierung Materialien sowie auf Ausarbeitung des Produktionsprozesses im Hinblick auf großtechnische, industrielle Produktion fokussieren.