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May 28, 2023

Isolamento de edifícios sustentável e acessível com aerogéis

© Fraunhofer / Piotr Banczerowski Precisamos reduzir nossas emissões de CO2

© Fraunhofer / Piotr Banczerowski

Precisamos reduzir sistematicamente nossas emissões de CO2 se quisermos atingir nossas metas climáticas. O isolamento de edifícios é uma parte fundamental disso. Pesquisadores do Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT em Oberhausen têm trabalhado em colaboração com a PROCERAM GmbH & Co. KG para desenvolver um material de isolamento de base mineral sustentável e acessível que é muito mais eficaz do que opções como o poliestireno. Este material pode atingir o mesmo nível de isolamento que o poliestireno com apenas metade da espessura da camada. Três membros da equipe de desenvolvimento estão recebendo o Prêmio Joseph von Fraunhofer 2023 por essa conquista.

Consistindo de 99,8% de ar, os aerogéis são os materiais de isolamento mais leves e eficazes do mundo. E como são feitos a partir da matéria-prima inofensiva dióxido de silício, também são sustentáveis ​​e podem ser fabricados sem o uso de petroquímicos. No entanto, até agora, havia um obstáculo: os aerogéis eram muito caros para serem usados ​​como isolamento, já que a produção convencional de aerogel é cara e demorada. Isso significa que até agora eles foram usados ​​principalmente para aplicações de nicho, como em trajes espaciais.

A PROCERAM GmbH & Co. KG viu esse desafio como uma oportunidade e estabeleceu como meta a produção em massa de aerogéis acessíveis. Se eles pudessem criar um material de isolamento mineral acessível e não combustível que fosse um isolante mais eficaz do que materiais alternativos de base fóssil, isso revolucionaria o setor de isolamento. Para isso, os empresários contataram especialistas da Fraunhofer UMSICHT — e juntos criaram um novo processo de fabricação para a produção de aerogéis em seis anos. Seu sistema pode ser totalmente ampliado do nível de produção de laboratório para pré-comercial sem quaisquer produtos químicos perigosos para o meio ambiente. O novo processo também reduziu os custos de fabricação dos anteriormente caros aerogéis em 70% e reduziu o tempo de produção de mais de 10 horas para apenas 2,5.

Nils Mölders e Andreas Sengespeick da Fraunhofer UMSICHT e Christoph Dworatzyk da PROCERAM GmbH & Co. KG receberão o Prêmio Joseph von Fraunhofer 2023 por suas conquistas.

Para diminuir os custos e o tempo de produção de aerogéis nessa escala, a equipe de pesquisa se concentrou no processo de produção. Normalmente, os aerogéis são produzidos usando um sol - um meio contendo partículas sólidas finamente distribuídas que têm ácido adicionado a ele para formar um gel. São necessários cerca de 6 quilos de ácido para produzir 1 quilo de aerogel. Essas substâncias corrosivas podem prejudicar o meio ambiente. O gel é então envelhecido, passa por uma troca de solvente e é finalmente seco. "Desafiamos consistentemente o estado da arte tecnológico existente", explica o Sr. Mölders. "Enquanto o dióxido de carbono supercrítico, que está entre um gás e um líquido em termos de suas propriedades, era usado anteriormente apenas para secagem, nós o usamos em todas as etapas do processo. Isso significa que podemos eliminar completamente o uso de ácidos." Até as matérias-primas atendem aos requisitos de sustentabilidade: os pesquisadores testaram mais de 20 tipos diferentes de sol de sílica prontamente disponíveis, baratos e não tóxicos – em oposição às variantes estabelecidas que são caras e prejudiciais à saúde.

Na etapa final do processo de criação de material isolante para edificações, o aerogel é quebrado em grãos de 2 a 4 milímetros de tamanho e misturado a um reboco mineral puro. Esta mistura possui excelentes propriedades de isolamento e físicas, o que significa que supera os materiais de isolamento convencionais, como poliestireno ou lã mineral. "Quando misturados ao gesso, os aerogéis podem reduzir a condutividade térmica por um fator de dois quando comparado ao poliestireno; isso é realmente enorme. Portanto, o que temos é um material isolante altamente eficaz feito exclusivamente de minerais", revela o Sr. Dworatzyk. Isso significa que uma folha de aerogel com metade da espessura de uma folha de poliestireno pode atingir o mesmo nível de isolamento. E há outra vantagem também: "Estamos usando apenas materiais como areia e cal aqui que podem ser colocados de volta na economia de material circular, ou seja, podem ser reciclados", explica o Sr. Sengespeick. O novo processo de produção, portanto, possui um grande potencial tanto para o setor de tecnologia de construção quanto para a proteção do clima.