Innovation

Wunderstoff bezahlbar machen

Aerogel – ein Material aus der Raumfahrttechnik – ist sehr stark wärmedämmend und eignet sich bestens für die Isolation von Gebäuden. Allerdings ist Aerogel noch sehr teuer. Empa-Forscher haben nun den Produktionsprozess neu erfunden und machen den Stoff erschwinglicher.

Matthias Koebel hat Grosses vor mit Aerogel: Er gründet derzeit ein Startup und will dann mit dem Unternehmen im Innovationspark auf dem Areal des Flugplatzes Dübendorf einziehen.

Matthias Koebel hat Grosses vor mit Aerogel: Er gründet derzeit ein Startup und will dann mit dem Unternehmen im Innovationspark auf dem Areal des Flugplatzes Dübendorf einziehen. Bild: Heinz Diener

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Im Büro von Matthias Koebel an der Empa in Dübendorf lässt sich an der Zukunft schnuppern. Im Gestell liegen Schalen mit weissem und transparentem Granulat. Das Material ist geruchlos. Auf der Haut hinterlässt es ein ähnliches Gefühl wie Magnesium, das man aus der Turnhalle kennt. Der Besucher darf mit dem Finger auf eine fünf mal fünf Zentimeter grosse Probe drücken. «Bitte in der Mitte, sonst könnte etwas abbrechen», sagt der Wissenschaftler. Koebel und seine Abteilung erforschen Baustoffe der nächsten Generation. Der Fokus liegt dabei auf Aerogel. Das Material wurde bereits in der Raumfahrttechnologie eingesetzt und es zeichnet sich dadurch aus, dass es sehr wärmedämmend ist.

Diese Eigenschaft hat das Material seiner Struktur zu verdanken. Unter dem Mikroskop sieht es auf kleinster Skala wie ein Netz von Perlenschnüren aus. Aerogel dämmt deutlich besser als herkömmliche Materialien wie Polyurethan, Polystyrol, Holz- oder Steinwolle. Um das gewünschte Resultat zu erzielen, braucht es keine zwanzig Zentimeter dicke Isolationsschicht – acht bis zehn Zentimeter genügen vollauf.

Wohnraum gewinnen

Ein Vorteil, der dem Material Chancen in einem Milliardenmarkt eröffnet, wie Koebel erklärt. Um die Energieeffizienz zu steigern und den CO2-Ausstoss zu senken, muss in den nächsten Jahren und Jahrzehnten ein grosser Teil der bestehenden Gebäude saniert und somit auch besser isoliert werden. «Gerade für denkmalgeschützte Objekte sind die herkömmlichen Dämmmaterialien häufig keine Alternative», sagt Koebel. Zu dick wären die Schichten, die angebracht werden müssten. Es gebe ausserdem Dämmstoffe, welche die Denkmalpflege gar nicht akzeptieren würde.

Potenzial sieht der Wissenschaftler auch bei Neubauten. Und zwar insbesondere in Städten, wo der Quadratmeter Wohnfläche sehr teuer ist. Da könne man dank einer dünneren Isolationsschicht wertvolle Quadratmeter Wohnraum gewinnen.

«Bei den Dämmstoffen wird es in der Zukunft zwei Welten geben: die herkömmlichen Materialien auf der einen und Hochleistungsdämmstoffe wie Aerogel auf der anderen Seite», sagt Empa-Forscher Koebel. Dass dies so ist, hat mit der teuren Herstellung von Aerogel zu tun. Für Aerogel-Dämmstoff, der nach dem bisherigen Verfahren produziert wird, bezahlt der Hausbesitzer gegenüber angestammten Materialien etwa den 15-fachen Preis. Pro Quadratmeter gedämmte Fassade sind das aktuell rund 250 bis 600 Franken je nach Dämmstärke.

Weniger Lösemittel

Koebel und sein Team haben sich in ihrer Forschung darauf konzentriert, Aerogel günstiger herzustellen. Und tatsächlich haben die Wissenschaftler einen Prozess entdeckt, der Einsparungen von rund 40 Prozent bei gleichem Produktionsvolumen ermöglicht. Sie haben den Herstellungsprozess vereinfacht und kommen so mit weniger komplexen und damit günstigeren Anlagen aus.

Eine wichtige Rolle im Prozess spielen die Lösemittel. Diese werden gebraucht, um das Gel zuerst herzustellen – ähnlich einem Flan oder einem Caramelköpfli – und diesese dann auch noch wasserabweisend zu machen, bevor es getrocknet und zum Aerogel wird. Nach den heutigen Methoden sind zur Herstellung von einem Kubikmeter Aerogel rund zwei Kubikmeter Lösemittel nötig. Koebel hat den Prozess optimiert, und braucht für dieselbe Menge Aerogel nur noch 1,2 Kubikmeter Lösemittel. «Eine gewaltige Einsparung, welche Einfluss auf den Prozess hat», wie der Chemiker sagt. Das spare zusätzlich Geld, weil auch weniger Lösemittel aufbereitet werden müsse.

Ausserdem ist es den Empa-Forschern gelungen, die Herstellung des Materials um Faktor zwei bis vier zu beschleunigen. «Mit gleich hohen Investitionen können wir also in kürzerer Zeit mehr Aerogel produzieren.» Auch das wirkt sich auf den Preis aus.

10 bis 15 Prozent des Marktes

Für den Endverbraucher bedeutet dies laut Koebel, dass der Aerogel-Dämmstoff statt um Faktor 15 noch um Faktor 8 bis 10 teurer ist als herkömmliche Dämmmaterialien. Und damit ist die Entwicklung für Koebel noch nicht zu Ende. In den nächsten 10 bis 15 Jahren will er bei Faktor 4 bis 5 ankommen.

Zum Billig-Dämmstoff wird Aerogel damit nicht. Chemiker Koebel rechnet sich aber aus, dass dieser neue Industriezweig bis in 15 Jahren rund 10 bis 15 Prozent des Dämmstoffmarktes abdecken könnte. Bei einem Marktvolumen von momentan 40 bis 50 Milliarden Franken ­– und einem jährlichen Wachstum von rund 5 Prozent ein ordentliches Geschäft.

Der Anflug von Goldgräberstimmung, der hier in Koebels Team an der Empa herrscht, verwundert vor diesem Hintergrund nicht. Koebel ist derzeit mit der Gründung eines Startups mit dem Namen Nexaero beschäftigt. Und er plant mit seinem Unternehmen als Mieter in den Innovationspark auf dem Areal des Flugplatzes Dübendorf zu ziehen. (Zürcher Regionalzeitungen)

Erstellt: 03.01.2017, 15:39 Uhr

Material mit Zukunft: Aerogel-Granulat. (Bild: Heinz Diener)

Zur Person

Der 42-jährige Chemiker Matthias Koebel wohnt mit Frau und Sohn in Wangen-Brüttisellen. Er hat in Basel Chemie studiert und hat dann während seines siebenjährigen USA Aufenthalts an der Brown University promoviert und einen Postdoc an der UC Berkeley absolviert. Er arbeitet seit zehn Jahren an der Empa in Dübendorf. Seine Hobbys sind kochen, Wein, Film, reisen, Golf und Billard.

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