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Aerogel isolante trasparente e innovativo

aerogel isolante trasparente

L’aerogel è un materiale isolante estremamente leggero, trasparente e con ottime proprietà anti incendio, termoisolanti e fono assorbenti ed utilizzato in aeronautica, nelle costruzioni navali e, sebbene non in maniera diffusa, in edilizia. Se le abbiamo provate tutte ma a ridurre la trasmissione di calore attraverso i vetri non ci siamo riusciti, potremmo inserire dell’aerogel isolante nell’intercapedine del vetro della nostra finestra. L’aerogel è un materiale che fu ottenuto sperimentalmente per la prima volta nel 1931 da Steven Kistler e che da allora si è evoluto molto, anche in termini di sostenibilità.

Aerogel isolante

Data la sua bassissima trasmittanza termica, l’aerogel è un ottimo isolante termico! Basti pensare che è utilizzato per l’imbottitura delle tute degli astronauti della NASA: bastano soli 3 mm di aerogel per proteggere l’uomo da temperature di –50°C. I ridotti spessori necessari, lo renderebbero quindi un materiale isolante perfetto per l’edilizia, ma i suoi costi proibitivi glie lo impediscono.

L'aerogel isolante è costituito per il 96% da aria e per il restante 4% da silice che, con il suo piccolo peso specifico, conferisce al sistema grande leggerezza. A causa della sua scarsa resistenza a trazione però (per il suo aspetto è chiamato “fumo ghiacciato”), deve essere sempre inglobato in lastre di vetro o di materiale plastico e non può essere utilizzato come sostituto del vetro.

Tra le suddette lastre, l’aerogel può trovarsi

  • in forma granulare o
  • in forma monolitica.

Forma granulare. Quando l’aerogel si presenta in questa forma, è caratterizzato da scarsa trasparenza (la vetrata presenta un aspetto traslucido e i suoi contorni appaiono nebbiosi) ma buon isolamento termico.

Forma monolitica. E’ questa la forma in cui si deve trovare l’aerogel per poter essere utilizzato come vetro da finestra in edilizia. In questo caso infatti, il materiale risulta trasparente e le sue caratteristiche di isolamento restano invariate (si possono raggiungere trasmittanze di circa 0,5 W/mqK).

Aspetti negativi dell'aerogel isolante termico

Nonostante le sue ottime caratteristiche di isolamento termico, che lo rendono tra i materiali migliori da questo punto di vista, quando la vetrocamera è riempita con aerogel piuttosto che semplicemente con aria, si riscontrano degli aspetti negativi:

  • riduzione della trasmissione luminosa del 25–30%;
  • distorsioni delle immagini;
  • resa cromatica scadente (la luce trasmessa assume tipicamente colorazioni dal blu per gli sfondi scuri al giallo per quelli chiari);
  • elevati costi.

Un video che dimostra la grande capacità isolante dell’aerogel ad alte e basse temperature

Pannelli aerogel isolante

L'aerogel di silice è il tipo di aerogel fino ad ora più diffuso. Eppure la ricerca scientifica ha fatto grandi passi avanti per produrre alternative più sostenibili quali composti a base di cellulosa e fibre di riso. 

Sul mercato oggi si trovano tre principali tipologie di pannelli aerogel isolante: 

  • aerogel di silice
  • aerogel di cellulosa 
  • aerogel di fibra di riso (oryza aerogel) 

Aerogel di silice

L'aerogel di silice è la tipologia di aerogel tradizionale costituito da aria (96%) e silice (4%). Entrambi leggerissimi, aria e silice sono responsabili della leggerezza ed isolamento termico dei pannelli aerogel di silice. 

L'aerogel di silice ha caratteristiche di isolante termico e acustico, ed è caratterizzato da una lambda aerogel di circa 0.020-0.023 W/mK.

Aerogel di cellulosa

L'aerogel di cellulosa è la versione più sostenibile dell'aerogel di silice e si ottiene mischiando l'aerogel con scarti della carta. Per tale motivo risulta biodegradabile. E' un materiale innovativo flessibile e molto resistente nonostante la sua incredibile leggerezza. 

L'aerogel di cellulosa ha una conducibilità termica bassissima, è idrorepellente, sostenibile e resistente al fuoco. In più, siccome la cellulosa è un materiale reperibile a bassi costi, l'aerogel di cellulosa ha prezzi contenuti rispetto a quello di silice. Si trova sul mercato in pannelli spessi tra i 10 e i 15 mm, con densità tra i 100 e i 120 kg/mc e una lambda di circa 0.025 W/mK.

Aerogel di fibra di riso

L'aerogel di fibra di riso, di cui si sente parlare anche come Oryza aerogel, è un materiale a base di aerogel e fibre naturali rinforzate. Si presenta in pannelli isolanti flessibili e ha ottime capacità isolanti e buona resistenza al fuoco oltre che essere sostenibile per via della presenza delle fibre di riso. 

E' disponibile in pannelli sottilissimi, spessi tra i 2 e i 10 mm, ha una densità tra i 200 e i 300 kg/mc e un lambda aerogel 0.017-0.022 W/mK

Gli utilizzi dell'aerogel 

Gli utilizzi dell'aerogel isolante non si fermano all'edilizia, in cui in realtà il materiale stenta ad inserirsi con convinzione per via dei costi ancora troppo alti: l'aerogel è diffuso nell'industria dei trasporti e in quelle petrolifera, metallurgica e criogenica e nel settore del riscaldamento.

Aerogel

Edilizia - Nell'edilizia l'aerogel è utilizzato come materiale per l'isolamento di vetri ma anche per l'isolamento termico in nuovi edifici estremamente efficienti dal punto di vista energetico. 

Industria petrolifera - L'aerogel viene utilizzato nell'industria petrolifera per via della sua flessibilità, resistenza nel tempo e bassa conducibilità termica, che lo rendono un valido materiale per ridurre le perdite di calore. 

Industria aerospaziale e dei trasporti - L'aerogel viene utilizzato nell'industria dei trasporti per le sue capacità termiche unite alla leggerezza, che lo rende utile ad isolare termicamente treni ad alta velocità, convogli frigoriferi, aerei e navicelle spaziali. 

Industria metallurgica - Nell'industria metallurgica l'aerogel è apprezzato perché, grazie ai suoi spessori ridotti, a parità di dimensioni esterne consente di avere fornaci più capienti.

Industria criogenica - Il vantaggio dell'aerogel per l'utilizzo nell'industria criogenica sta nel fatto che rispetto ai materiali tradizionali ha

Settore del riscaldamento - L'utilizzo dell'aerogel per macchinari come forni e generatori di calore si giustifica per i suoi spessori ridotti a parità di isolamento termico rispetto ad altri materiali più tradizionali.