Isolation durable et abordable des bâtiments grâce aux aérogels
Le nouveau matériau d'isolation est beaucoup plus efficace que les options telles que le polystyrène.
Nous devons réduire systématiquement nos émissions deCO2 si nous voulons atteindre nos objectifs climatiques. L'isolation des bâtiments en est un élément clé. Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les technologies de l'environnement, de la sécurité et de l'énergie UMSICHT à Oberhausen ont travaillé en collaboration avec PROCERAM GmbH & Co. KG pour mettre au point un matériau d'isolation durable et abordable à base de minéraux, beaucoup plus efficace que des options telles que le polystyrène. Ce matériau peut atteindre le même niveau d'isolation que le polystyrène avec seulement la moitié de l'épaisseur de la couche. Trois membres de l'équipe de développement se voient décerner le prix Joseph von Fraunhofer 2023 pour cette réalisation.
Composés à 99,8 % d'air, les aérogels sont les matériaux d'isolation les plus légers et les plus efficaces au monde. Et comme ils sont fabriqués à partir d'une matière première non dangereuse, le dioxyde de silicium, ils sont également durables et peuvent être fabriqués sans utiliser de produits pétrochimiques. Cependant, jusqu'à présent, il y a eu une pierre d'achoppement : les aérogels étaient beaucoup trop chers pour être utilisés comme isolants, car la production conventionnelle d'aérogels est coûteuse et prend beaucoup de temps. Cela signifie qu'ils ont jusqu'à présent été principalement utilisés pour des applications de niche telles que les combinaisons spatiales.
Production d'aérogels à grande échelle et à un prix abordable
PROCERAM GmbH & Co. KG a vu dans ce défi une opportunité et s'est fixé pour objectif de produire en masse des aérogels à un prix abordable. S'ils parvenaient à créer un matériau d'isolation minéral abordable, incombustible et plus efficace que les autres matériaux d'origine fossile, ils révolutionneraient le secteur de l'isolation. À cette fin, les entrepreneurs ont contacté des experts du Fraunhofer UMSICHT - et ensemble, ils ont créé un nouveau processus de fabrication pour produire des aérogels en l'espace de six ans. Leur système peut être entièrement mis à l'échelle, du laboratoire au niveau de production pré-commerciale, sans aucun produit chimique dangereux pour l'environnement. Le nouveau procédé a également permis de réduire de 70 % les coûts de fabrication des aérogels, auparavant onéreux, et de ramener le temps de production de plus de 10 heures à seulement 2,5 heures.
Nils Mölders et Andreas Sengespeick de Fraunhofer UMSICHT et Christoph Dworatzyk de PROCERAM GmbH & Co. KG recevront le prix Joseph von Fraunhofer 2023 pour leur réalisation.
Remplacer les acides par du dioxyde de carbone
Afin de réduire les coûts et le temps de production des aérogels à cette échelle, l'équipe de recherche s'est concentrée sur le processus de production. En règle générale, les aérogels sont produits à l'aide d'un sol - un milieu contenant des particules solides finement réparties auquel on ajoute de l'acide pour former un gel. Quelque 6 kilogrammes d'acide sont nécessaires pour produire 1 kilogramme d'aérogel. Ces substances corrosives peuvent nuire à l'environnement. Le gel est ensuite vieilli, subit un échange de solvants et est enfin séché. "Nous avons constamment remis en question l'état actuel de la technologie", explique M. Mölders. "Alors que le dioxyde de carbone supercritique, dont les propriétés se situent entre celles d'un gaz et d'un liquide, n'était auparavant utilisé que pour le séchage, nous l'utilisons à chaque étape du processus. Cela signifie que nous pouvons éliminer complètement l'utilisation d'acides". Même les matières premières répondent aux exigences de durabilité : Les chercheurs ont testé plus de 20 types de sols siliceux différents, facilement disponibles, peu coûteux et non toxiques, contrairement aux variantes établies qui sont coûteuses et nocives pour la santé.
Le plâtre minéral est un isolant très efficace
Lors de la dernière étape du processus de création d'un matériau d'isolation pour les bâtiments, l'aérogel est décomposé en grains de 2 à 4 millimètres et mélangé à un plâtre minéral pur. Ce mélange possède d'excellentes propriétés physiques et d'isolation, ce qui signifie qu'il est plus performant que les matériaux d'isolation conventionnels tels que le polystyrène ou la laine minérale. "Lorsqu'ils sont mélangés au plâtre, les aérogels peuvent réduire la conductivité thermique par un facteur de deux par rapport au polystyrène ; c'est vraiment énorme. Nous disposons donc d'un matériau isolant très efficace fabriqué uniquement à partir de minéraux", révèle M. Dworatzyk. Cela signifie qu'une feuille d'aérogel deux fois moins épaisse qu'une feuille de polystyrène permet d'obtenir le même niveau d'isolation. Et il y a un autre avantage : "Nous n'utilisons ici que des matériaux tels que le sable et la chaux qui peuvent être réintégrés dans l'économie circulaire des matériaux, c'est-à-dire qui peuvent être recyclés", explique M. Sengespeick. Le nouveau processus de production présente donc un grand potentiel tant pour le secteur de la technique du bâtiment que pour la protection du climat.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
