Aerogel, la nuova tecnologia per l'isolamento termico

Aerogel, cos'è e a cosa serve

L'aerogel è una sostanza molto leggera, con una consistenza solida simile a un gel composto dal 98% d'aria e 2% di silicio amorfo, che è il principale componente del vetro.

All'apparenza è una schiuma solida, che tra le tante proprietà come quella di sopportare le temperature elevate, vanta anche quella di essere un'ottima sostanza isolante.


In virtù del suo aspetto viene anche denominato sabbia gonfiata, fumo ghiacciato, fumo solido o fumo blu per la sua trasparenza e il colore bluastro che lo caratterizza.
Esteticamente ha sembianze simili alla gommapiuma anche se non vanta la stessa morbidezza di quest'ultima.

L'aerogel fu creato per la prima volta nel 1931 da Steven Kistler che riuscì a scambiare la parte liquida di una gelatina eliminandola attraverso l'utilizzo di elevati valori di pressione e temperatura con un gas, arrivando poi a definire una struttura solida.

Il primo esperimento portò alla nascita del gel di silice; sperimentazioni successive hanno portato all'utilizzo anche di altre sostanze come l'alluminio, il cromo, lo stagno, fino ad arrivaresolo di recente all'aerogel di carbonio.

L'Aerogel è un tipo di silice sinteticamente amorfo che si distingue dal silicio cristallino.
Infatti, il primo non ha alcun effetto negativo sulla salute – così come dichiarato dalla OECD (United Nation's Organization for Economic Cooperation and Development) – rispetto al secondo che invece può causare malattie respiratorie come la silicosi.

Caratteristiche e tecnologia dell'Aerogel

L'aerogel non è altro che un gel di diossido di silicio, che attraverso una serie di procedimenti di natura chimica, si trasforma in una massa solida amorfa, tridimensionale, dalle dimensioni millimetriche.

Inizialmente i costi di produzione erano molto elevati, motivo per il quale i primi studi su questa materia andarono piuttosto a rilento. Successivamente, con l'abbassamento dei costi è aumentata la diffusione dell'aerogel in diversi campi.

Tra questi, in edilizia, dove le sue proprietà e la sua struttura nano porosa sono sfruttate per l'isolamento termico e come buon inibitore convettivo perché l'aria non può circolare al suo interno.


Ovviamente, l'aerogel non viene quasi mai impiegato da solo, ma attraverso un procedimento che si chiama di impregnazione, viene unito a un rinforzo fibroso, che fornisce flessibilità, durabilità e fruibilità all'elemento senza però comprometterne le capacità di isolamento.

Essendo costituito essenzialmente da aria, l'aerogel è considerato come il solido più leggero esistente in natura. Per quanto riguarda la caratteristica di trasmettere suono e calore, è molto simile ai gas, motivo per il quale i valori di propagazione di suono e calore sono molto bassi.

Tipologie di Aerogel

L'aerogel è un prodotto ottenuto da una serie di trasformazioni chimiche; a seconda del tipo di materiale che utilizziamo possiamo avere differenti tipologie di aerogel.

Aerogel di silice

È la tipologia più comune e quella più usata. Una delle sue principali caratteristiche è quella di assorbire le radiazioni infrarosse. In questo modo è possibile ottenere materiali che lascino entrare la luce solare all'interno delle costruzioni assicurando però l'isolamento termico.

Aerogel di carbonio

È caratteristico per la sua elevata porosità. Viene di solito prodotto sottoforma di fogli compositi, che sono essenzialmente costituiti da fibre di carbonio, impregnati con aerogel di resorcinolo-formaldeide e pirolizzato.

L'aerogel di carbonio ha una buona conducibilità elettrica, pertanto i fogli realizzati con questo tipo di aerogel vengono utilizzati nei condensatori. Inoltre, vantano anche la proprietà di assorbire bene le radiazioni infrarosse, riflettendone solamente lo 0,3%.

Aerogel di allumina

È costituito essenzialmente da ossido di alluminio, questo viene utilizzato come catalizzatore soprattutto assieme ad altri metalli, questa tipologia è poco utilizzata in edilizia ma è oggetto di studio della NASA.

Come si trova in commercio l'Aerogel

In ambito edile l'aerogel viene utilizzato all'interno di prodotti che presentano dei supporti di rinforzo costituiti da geosintetici in poliestere feltrati, disponibili in vari spessori e densità.


Un'azienda che adopera l'Aerogel nella sua produzione è Aeropan-Nanotech-Thermal Insulation specializzata nella realizzazione di pannelli per l'edilizia con proprietà di isolamento termico e di resistenza al fuoco.

Aeropan è un pannello realizzato dall'azienda e pensato per far fronte al problema dell'isolamento termico in edilizia, ottenendo il massimo risultato con il minimo spessore, solo 10 mm.

La sua conducibilità termica è pari a 0,015 W/mK. Questo connubio, perfetto dal punto di vista fisico, consente di ridurre la dispersione energetica recuperando spazio negli edifici civili, commerciali e residenziali.

La stratigrafia del pannello è molto semplice e prevede uno strato di isolante nanotecnologico in Aerogel accoppiato a una membrana traspirante in polipropilene armato con fibra di vetro ed è pensato appunto per la realizzazione di isolamenti termici a basso spessore.


La sua posa in opera è molto semplice ed è adatto per pareti perimetrali esterne e pareti interne, intradossi, imbotti delle finestre, solai e per la risoluzione dei ponti termici.

Aeropan rappresenta una scelta ottimale per le ristrutturazioni esterne e interne, nonché nel recupero edilizio e negli edifici storici sottoposti a vincoli architettonici che abbiano bisogno del massimo comfort abitativo, ottenendo però allo stesso tempo anche elevati standard di efficientamento energetico.

Altra azienda che produce materassini termoisolanti e flessibili molto adoperati in edilizia è RT Isolazioni i pannelli realizzati da questa azienda sono famosi per il loro spessore molto ridotto, che nel contempo gode di altissime prestazioni termiche.

Questi materassini termoisolanti sono elementi di facile maneggevolezza, sufficientemente robusti e con eccellente elasticità a compressione.

Inoltre, un trattamento specifico eseguito in fase di produzione rende il materiale adoperato per questi pannelli idrofobico, pur mantenendo alta traspirabilità al vapore acqueo.

Dal punto di vista edile, la realizzazione di questi materassini in aerogel, considerando la loro bassa conducibilità termica, la più bassa mai ottenuta in un materiale termoisolante, permette di ottenere resistenze termiche elevate con spessori ridotti.

Come abbiamo visto gli aerogel sono dei materiali che trovano diverse applicazioni a seconda della tipologia. In campo edile li possiamo trovare in forma granulare per conferire isolamento termico alle finestre degli edifici. L'aerogel trasparente di silice sarebbe molto adatto come materiale per l'isolamento termico delle finestre, limitando significativamente la dispersione di calore degli edifici.

Qualche dettaglio sulla posa in opera dei pannelli isolanti in aerogel

La posa in opera dei pannelli di aerogel è molto semplice, la realizzazione di uno strato d'intonaco fatto a regola d'arte è fondamentale per ottenere la perfetta planarità del supporto.
Questo requisito è ideale per la corretta esecuzione di un sistema che prevede l'utilizzo di un coibente a bassissimo spessore. Il collante deve garantire prestazioni di adesione nel tempo.
Ciò può avvenire solo se l'utilizzo in cantiere avviene rispettando i parametri definiti dal produttore e l'applicazione eseguita a regola d'arte.

Il collante non deve entrare all'interno dei giunti, ma per evitare la formazione di ponti termici gli stessi giunti devono essere riempiti con lo stesso materiale isolante. Il pannello isolante deve essere fissato al supporto in modo uniforme applicando il collante su tutta la superficie del pannello. Si consiglia una resa di almeno 2.5-4 Kg/m².

Per la rasatura può essere utilizzato lo stesso prodotto impiegato per l'incollaggio.
Questo passaggio necessita obbligatoriamente di 2 mani applicative, lo spessore totale delle due mani di rasatura 4-6 mm.


In alcuni casi per evitare la formazione di crepe, e cavillature si può utilizzare una rete in fibra di vetro che prima dell'applicazione sul pannello dovrà essere apprettata con un apposito prodotto che la protegga dagli alcali contenuti nel rasante stesso che la potrebbero disgregare.

Per fissare meccanicamente le lastre è necessario utilizzare i tasselli, la cui disposizione e numero varia a secondo della tipologia di parete che stiamo realizzando. In genere si cerca di adoperare un minimo di 6 tasselli per metro quadro.

La scelta del corretto tassello avverrà in base alla lunghezza ed alla tipologia di supporto; la lunghezza dei tasselli dipenderà dalla profondità di ancoraggio, dallo spessore del vecchio intonaco, dallo spessore di colla e dallo spessore del materiale isolante.


Il passaggio finale è quello che riguarda la finitura, che potrà essere eseguita con vernicia a base di silicati, silosanici, acrilici, vinilici, quarzi, etc. Prima di decidere quale adoperare, è importante utilizzare il primer, la cui funzione è quella di preparare e uniformare la superficie che verrà quindi ricoperta con il rivestimento di finitura evitando irregolarità di colore dovute a reazioni diverse fra i materiali e/o differenti possibilità d'assorbimento.

Pro e contro dell'Aerogel

Sicuramente questa tecnologia rapportata a quella dei comuni materiali termoisolanti offre numerosi vantaggi, tra cui la riduzione degli spazi per l'isolamento, un minore volume di materiale impiegato, un abbattimento dei costi di trasporto e smaltimento con vantaggi quindi anche sull'ambiente, l'utilizzo in spazi ridotti data la flessibilità del materiale, la possibilità di realizzare un rivestimento continuo anche in strutture irregolari.

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%;
  
  
• riduzione della trasmittanza termica tra il 40 e il 60%;
  
  
• distorsioni delle immagini;
  
  
• resa cromatica scadente, la luce assume diverse colorazioni;
  
  
• elevati costi.