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H2020

Quartzene — Resultado resumido

Project ID: 718823
Financiado con arreglo a: H2020-EU.2.1.2.
H2020-EU.2.3.1.
País: Suecia
Dominio: Tecnologías industriales

Conservar el calor con un aerogel de sílice

Un proyecto financiado con fondos europeos ha desarrollado y comercializado Quartzene®, un material muy poroso que posee una elevada relación resistencia mecánica-densidad aparente e increíbles propiedades aislantes.
Conservar el calor con un aerogel de sílice
Los recientes avances en la ciencia de los materiales y la nanotecnología han permitido el desarrollo de nuevos métodos de aislamiento térmico. Los aerogeles son nanomateriales que se están posicionando como materiales sobresalientes para su uso como aislantes en numerosos ámbitos, desde la construcción de casas y edificios comerciales hasta las misiones de exploración espacial.

A pesar de sus propiedades únicas, la popularidad de los aerogeles se ha visto frenada por sus altos costes de producción. Gracias a la financiación con fondos europeos del proyecto Quartzene, la empresa Svenska Aerogel ha desarrollado un proceso patentado para la producción de un material de tipo aerogel denominado Quartzene®.

El nuevo material de tamaño micrométrico puede comercializarse a un coste entre un 50 y 60 % más bajo que el resto de aerogeles. «Los nuevos métodos patentados de Svenska Aerogel permitirán por primera vez el desarrollo de un aislamiento con aerogel para su aplicación comercial a gran escala en edificios, revestimientos y envases desechables para alimentos», señala el profesor Christer Sjöström, fundador y director de Investigación y Desarrollo de Svenska Aerogel.

Barreras para convertirse en un material de referencia

Los aerogeles se encuentran entre los materiales sólidos menos densos que existen, aunque teniendo en cuenta su peso, son increíblemente resistentes y unos de los mejores aislantes que se conocen. Sin embargo, a pesar de su elenco de propiedades excepcionales derivadas de la porosidad y las interfaces de su estructura, los aerogeles convencionales han permanecido relegados de muchas aplicaciones prácticas hasta el momento.

Un factor importante son sus elevados costes de producción relacionados con el complejo proceso de secado necesario para crear el aerogel mediante el empleo de las técnicas de secado habituales. En concreto, los aerogeles de sílice convencionales se producen mediante el proceso sol-gel, que conlleva la síntesis de una red porosa de sílice a través de un tratamiento húmedo. El secado posterior debe realizarse en condiciones supercríticas para eliminar el disolvente utilizado a fin de evitar la contracción o el colapso de la estructura sólida.

Las técnicas de secado tradicionales implican el uso de presiones relativamente altas que, en el último término, hacen que el material se contraiga o tenga una densidad más alta que la deseada.

El proceso de secado de Quartzene® se realiza a presión ambiental y temperaturas bajas. Por lo tanto, su producción es considerablemente más rentable que la de los aerogeles convencionales obtenidos por secado supercrítico. «El proceso de secado a presión ambiental empleado fracciona los materiales sólidos en elementos más pequeños mediante la molienda. La elevada velocidad del aire y las partículas pequeñas favorecen que el proceso de secado sea rápido y eficiente desde un punto de vista energético», explica el profesor Sjöström. Asimismo señala que: «Aparte de reducir los costes de producción, el nuevo proceso de secado puede reutilizar el calor residual a temperaturas superiores a la ambiental. La recuperación y la reutilización del calor residual puede mejorar la eficiencia energética hasta en un 90 %».

El producto final obtenido a través de este procedimiento de secado es un polvo de grano fino con un tamaño de micras, aunque también pueden lograrse tamaños más grandes aplicando diversas técnicas de granulación. Debido a su nanoporosidad diseñada a medida, su densidad ultrabaja y el hecho de que el único producto de desecho sea agua y sal, Quartzene® puede emplearse en una amplia gama de aplicaciones.

Hormigón ligero para edificios energéticamente eficientes

Al ser un material granular y en polvo de tipo aerogel, Quartzene® puede transferir sus propiedades beneficiosas a materiales de construcción como el hormigón celular. «Los edificios son actualmente responsables de casi el 40 % del consumo de energía y el 36 % de las emisiones de CO2 en la Unión Europea. La incorporación de materiales de aislamiento térmico como Quartzene® a los edificios existentes puede reducir las emisiones de CO2 de los sistemas de calefacción y refrigeración en más de un 40 %», señala el profesor Sjöström.

Comparado con los materiales de aislamiento actuales, el nuevo hormigón ligero de Aercrete producido al mezclar el aerogel de sílice Quartzene® presentó un mejor rendimiento térmico y una mayor resistencia al fuego, propiedades que son sumamente necesarias para estas aplicaciones.

Amplia lista de aplicaciones

Los socios del proyecto también han evaluado la capacidad de los envases desechables para alimentos compuestos por Quartzene® para inhibir la transferencia de calor. El material demostró mantener los alimentos aislados del medio ambiente, al tiempo que preserva la temperatura requerida.

Kolon Glotech, otro socio del proyecto, usó y evaluó Quartzene® para mejorar los tratamientos de superficie y los materiales de recubrimiento en la industria automovilística. Además de generar superficies optimizadas y regular la temperatura de la superficie, la investigación se centró en el estudio de nuevos productos de amortiguación acústica.

Quartzene® combina una alta porosidad con una densidad y conductividad térmica muy bajas a un precio reducido. El proceso de producción rentable y energéticamente eficiente de Svenska Aerogel hace que este material no tenga parangón entre los aerogeles convencionales.

Palabras clave

Quartzene, aerogel, Svenska Aerogel, envases para alimentos, aislamiento térmico, secado supercrítico, hormigón celular, industria automovilística
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