Aerogel di prossima generazione offrono soluzioni industriali
Un risultato fondamentale è stato lo sviluppo di nuovi processi di produzione scalabili per le particelle degli aerogel. La costruzione di un impianto pilota presso l’Università tecnica di Amburgo ha consentito al team del progetto NanoHybrids (New generation of nanoporous organic and hybrid aerogels for industrial applications: from the lab to pilot scale production) di produrre prototipi delle particelle di aerogel con nuove dimensioni e in quantità sufficienti da permettere ai partner industriali di sperimentare nuove applicazioni. Abbiamo raggiunto nuove comprensioni sulle loro caratteristiche, e i processi di produzione continueranno a essere ottimizzati fino alla conclusione del progetto ad aprile del 2019. «Gli aerogel sono prodotti a partire da polimeri con minuscoli pori di dimensioni nanometriche e sono tra i più leggeri solidi al mondo», spiega la prof.ssa Irina Smirnova, coordinatrice del progetto NanoHybrids, dell’Università tecnica di Amburgo in Germania. «Questo li rende ideali, ad esempio, per l’isolamento termico. Sottili pannelli di aerogel sono molto adatti per l’isolamento degli edifici, e possono essere utilizzati con calcestruzzo super leggero». Aerogel porosi e leggeri hanno anche possibili applicazioni in settori quali l’adsorbimento di gas, il controllo dell’umidità e la protezione dei beni di consumo, incluso il cibo. Si prevede che il mercato globale degli aerogel cresca di circa il 33 % tra il 2014 e il 2020, il che significa che ci saranno nuove opportunità per le imprese europee. Sfide legate alla produzione La produzione degli aerogel su scala industriale rimane tuttavia limitata, e la maggior parte degli aerogel disponibili in commercio si basa sul silice. Il principale svantaggio degli aerosilicagel è la loro fragilità, che limita le loro applicazioni. Per di più, gli aerogel organici – basati su biopolimeri come la cellulosa – e gli aerogel ibridi che combinano due o più componenti differenti, quali ad esempio alginato e pectina, non hanno ottenuto una penetrazione significativa sul mercato. «L’obiettivo del progetto NanoHybrids era quello di colmare questa lacuna», dice Smirnova. «Per sfruttare la gamma di possibili applicazioni industriali, avevamo davvero bisogno di portare la fabbricazione degli aerogel organici al livello successivo, dal laboratorio alla produzione su larga scala. Senza questo, lo sviluppo di aerogel organici e la loro commercializzazione rimarranno limitati». Progetti pilota pionieristici La svolta chiave del progetto è stato lo sviluppo del primo sistema di produzione su scala pilota per gli aerogel di prossima generazione. Aerogel nanoporosi multifunzionali organici e ibridi sono stati prodotti con i partner industriali BASF, Dräger, Arcelik, RISE Bioeconomy e Nestlé, che hanno tutti riconosciuto l’enorme potenziale di applicazione e anche il bisogno di portare la produzione su scala industriale. L’impianto di produzione pilota all’Università tecnica di Amburgo ha consentito per la prima volta di produrre prototipi di aerogel delle dimensioni volute per test industriali su larga scala, e di qualità idonea per l’uso alimentare. «Sapevamo di aver bisogno di incrementare la capacità di produzione allo scopo di fornire ai partner industriali delle quantità di aerogel sufficienti per testare le future applicazioni», afferma Smirnova. Sono stati anche sviluppati nuovi metodi per produrre particelle di aerogel organici e ibridi, e nuove intuizioni relative all’essiccazione degli aerogel – una fase fondamentale del processo – sono state ottenute grazie a delle collaborazioni. Subito dopo il completamento del progetto, i partner industriali intendono accrescere ulteriormente questi successi e continuare lo sviluppo in vista di prodotti commerciabili. Un’impresa start-up è stata fondata sulla base dei risultati di NanoHybrids, e intende incrementare la produzione di aerogel finalizzata a prototipi industriali. I partner accademici del progetto sono stati anche in grado di condividere le loro conoscenze mediante recensioni e articoli di ricerca ad accesso libero, che sperabilmente influenzeranno nuove ricerche sul potenziale degli aerogel. «NanoHybrids ha dimostrato che i metodi di produzione per gli aerogel organici e ibridi possono essere portati su scala industriale», afferma Smirnova. «Alla fine questo consentirà la commercializzazione su larga scala di aerogel organici, in particolare di quelli di origine biologica».
Parole chiave
NanoHybrids, edilizia, ingegneria, aerogel, organico, di origine biologica, industriale, isolamento
