Aerogele werden als thermische Superisolatoren bezeichnet, dies macht sie insbesondere als Alternative zu etablierten Dämmstoffen interessant. Der in den 1930er Jahren entwickelte und bis heute nahezu unveränderte kostenintensive Produktionsprozess verhindert jedoch einen breiten Marktzugang.
Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit verdichtetes Kohlenstoffdioxid für die Herstellung silikatischer Aerogele eingesetzt werden kann. Das Hauptziel ist es, den Einsatz von Säuren, Lösungs- und Hydrophobierungsmitteln zu reduzieren und gleichzeitig die Prozessdauer zu verkürzen.
Im ersten Teil wird der Einfluss verdichteten Kohlenstoffdioxids auf die einzelnen Produktionsschritte untersucht. Im zweiten Teil werden die ermittelten Prozessparameter in ein neues Verfahrensprinzip zur Herstellung von Aerogelen überführt. Abschließend wird das entwickelte Verfahren in Grundzügen ökologisch und ökonomisch bewertet.
Das Verfahrensprinzip basiert auf dem direkten Eintropfen eines Kieselsols in ein mit Kohlenstoffdioxid beaufschlagtes Hochdruckrohr. Dies ermöglicht mit Hinblick auf eine industrielle Anwendung eine einfache und kostengünstige Skalierbarkeit.
Es wird gezeigt, dass durch die Verwendung verdichteten Kohlenstoffdioxids die Prozesszeit auf fünf Stunden reduziert werden kann. Auf die Verwendung mineralischer Säuren wird vollständig verzichtet. Der Prozessschritt der Zerkleinerung der Aerogele entfällt, die Verwendung von Hydrophobierungsmitteln wird um 80 Prozent verringert.