Aerogele sind eigentlich eine ziemliche Luftnummer. „Sie haben ein geringes Gewicht und gleichzeitig eine riesige Oberfläche“, sagt Dr. Bernhard Seifried vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) beim jüngsten HC-H2 Brainergy Park Connect. Besagtes Connect ist das monatliche Treffen der Park-Anlieger. Und zu denen gehört auch das DLR. Bisher mit einer Container-Anlage im Süden des Parks. Und hoffentlich in Zukunft mit mehr. So formuliert das Frank Drewes, einer der Geschäftsführer des Parks. Geplant ist eine sogenannte Aerogel Launch Factory, eine Art Institut, das darauf ausgelegt sein soll, Innovation auf dem Gebiet der Aerogele aus der Forschung heraus bis zur Marktreife zu bringen.
Innovatives Potenzial gibt es genug. Das machte Bernhard Seifried vom DLR-Institut für Frontier Materials deutlich. „Aerogele sind ultraleichte, offenporige Materialien. Um sie herzustellen, wird die Flüssigkeit aus einem gelartigen Stoff entfernt.“ Das Resultat ist dann, wie zu Beginn beschrieben, eine geringe Dichte und eine riesige Oberfläche. Ein Aerogel mit einem Gramm Gewicht kann mit den feinen Poren im Inneren eine Oberfläche von bis zu 2.000 Quadratmetern haben.
Wärmeisolation oder Schallschutz
Wozu das taugt? Beispielsweise zur Wärmedämmung und Isolierung. Aerogele können mit wenig Gewicht viel Luft einschließen, die deswegen nicht von außen nach innen oder umgekehrt wandert. So wird ein Temperaturaustausch verhindert. Und zwar in jede Richtung. Bestimmte Aerogele helfen dabei, einen Innenraum gegen Außentemperaturen von 1.400 Grad Celsius abzuschirmen. Andere verhindern, dass ein auf –255 Grad Celsius gekühlter Körper erwärmt wird. Eine solche Temperaturbeständigkeit macht Aerogele für die Raumfahrt hochrelevant. Oder als Hitzeisolation in Autobatterien. Aerogele können zum Lärmschutz eingesetzt werden, weil sie Schall schlucken.
Hochinteressant für die Katalyse
Und weil sie eine derart große Oberfläche haben, können sie in der Katalyse zum Einsatz kommen. Nämlich dann, wenn sie katalytisch aktive Materialien beinhalten. Ein stabiler Katalysator mit einer maximal großen Reaktionsoberfläche ist für viele Forschende ein Traum. Die maximale Reaktionsoberflächengröße entsteht, wenn der Katalysator und der sogenannte Reaktand in der gleichen Phase vorliegen. Beispielsweise wenn beide flüssig oder gasförmig sind. Dann kann jedes Molekül des Katalysators mit dem Reaktanden reagieren. Und nicht bloß die, die bei einem festen Katalysator an der Oberfläche liegen. Das Problem hierbei: Der Katalysator ist nicht wiederverwertbar, weil er Teil der Reaktion ist und danach aufgebraucht ist. Als Teil einer Aerogel-Struktur ist die Reaktionsoberfläche zwar nicht so groß, aber deutlich maximiert und der Katalysator kann wiederverwertet werden.
Was Aerogele auch können: Sie verhindern, dass schädliche Abgase freigesetzt werden, weil sie diese einschließen. Das ist der Fall bei Gießereien, wo die Gussformen aus Aerogelen bestehen.
Den Piloten möglich machen
Die Launch Factory soll laut Bernhard Seifried eine Brücke bauen über das berühmt-berüchtigte Tal des Todes. In diesem sterben gute Ideen zu oft ihre Tode, weil beispielsweise Startups und kleine und mittelständische Unternehmen nicht die Mittel haben, um Ideen aus der Forschung für den Markteintritt weiterzuentwickeln. Demonstratoren zu bauen, die im sogenannten Pilotmaßstab zeigen, dass Innovationen nicht nur im Labor funktionieren, sondern auch draußen, kostet Geld. Geld verdienen lässt sich mit Piloten allerdings kaum. Das passiert erst im Industriemaßstab, wenn Bauteile oder ganze Anlagen so groß sind, wie sie in der Anwendung benötigt werden. Im Tal des Todes lauern also die Kosten für den Pilotmaßstab.
Sag niemals nie
Die könnten in Zukunft überbrückt werden mit der für den Brainergy Park abgedachten Aerogel Launch Factory des DLR. Ob eine Launch Factory dazu führt, dass Aerogele irgendwann großflächig eingesetzt werden, um Gebäude großflächig zu dämmen, ist fraglich. Technisch funktioniert das ausgezeichnet, finanziell geht die Rechnung aber noch lange nicht auf. Aerogele sind für Spezialfälle geeignet, bei denen die Kosten pro Fläche anders gewichtet werden. Die Außenhülle eines Raumschiffs muss mit einem deutlich geringeren Querschnitt viel größere Temperaturunterschiede aushalten als die Außenfassade eines Hauses.
Sag niemals nie, denn genau so passiert genauso Fortschritt: Sogenannten Memory-Schaum hat die NASA in den 60er Jahren entwickelt, um ihre Astronauten bei Raketenstarts besser zu schützen. Heute passen sich viele Matratzen mit Memory-Schaum an die Körperform der Schlafenden an.
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