Aerogel – Budućnost izolacije, ili samo skup eksperiment?

Da li će jednog dana aerogel zameniti kamenu vunu i stiropor? Efikasnost i izolaciona sposobnost stavljaju aerogel daleko ispred danas najpopularnijih izolacionih materijala, ali za sada je cena faktor koji ovaj napredni izolacioni materijal zadržava na margini

Aerogel je jedan od materijala koji se već decenijama pominje kao gotovo čudesno rešenje za termoizolaciju. Nazivaju ga i „zamrznuta magla“, jer do 99,8% njegove zapremine čini vazduh uhvaćen u nano-strukturi “čvrstog matriksa”. Upravo ta osobina čini ga trenutno najboljim poznatim čvrstim toplotnim izolatorom. Ipak, da li je to dovoljno da u dogledno vreme postane realna zamena za klasične izolacione materijale u svakodnevnoj gradnji?

Efikasnost koja pomera granice

Glavna prednost aerogela je izuzetno niska toplotna provodljivost. Dok mineralna vuna ili stiropor imaju provodljivost u proseku oko 0,03–0,04 W/(m·K), aerogel se kreće i do deset puta niže – u rasponu od 0,012 do 0,020 W/(m·K), a u najnaprednijim verzijama čak ispod 0,010 W/(m·K).

U praksi, to znači da se isti efekat može postići i sa znatno tanjim slojem materijala. Kod adaptacija starih objekata ili gradnje gde je svaki centimetar zida dragocen (na primer, u urbanim centrima ili kod istorijskih fasada), ova karakteristika je neprocenjiva.

Zanimljivo je i to da aerogel zadržava dobru izolaciju i kada se koristi u kombinaciji s drugim materijalima. Tako se na tržištu mogu naći takozvane aerogel-deke ili paneli, gde je aerogel upakovan u armiranu tkaninu ili kompozit, pa se jednostavno postavlja preko postojećih površina bez velikih građevinskih radova.

Od čega i kako se pravi aerogel?

Aerogel je u osnovi čvrsti materijal čiju strukturu čini čak do 99% zarobljen vazduh, dok je preostalih 1% čvrsta mreža – obično od silicijum-dioksida (dakle, u suštini mineral, sličan staklu). Taj mineralni „skelet“ je isprepleten u mrežu nanoporoznih čestica, pa zadržava oblik i daje stabilnost, dok vazduh unutar tih pora sprečava prolazak toplote.

Iako postoji i aerogel na bazi plastike (poliuretana) ili organskih materijala (celuloze), najrasprostranjeniji je upravo silikatni, koji se pravi tako što se tečni gel (poput gela za kosu) pažljivo suši u specijalnim uslovima da bi se voda zamenila vazduhom, a struktura ostala netaknuta i ultralagana.

U kojim oblicima se proizvodi aerogel izolacija?

Aerogel deke (blanket): tanki sloj aerogela upakovan između vlakana staklene vune ili polimera, ojačan tekstilom. Takve deke dolaze u rolnama, slične su mineralnoj vuni ili filcu — lako se seku i postavljaju na zidove, krovove, cevi.

Paneli i ploče: gotove sendvič ploče u koje je aerogel upakovan između slojeva (na primer, između maltera, gipsa ili aluminijumskih limova). Ove se koriste tamo gde se traži čvrstina i tanak profil — fasade, prozorski okviri, tehničke izolacije.

Pastozni ili sprej oblici: ređe, ali postoje i aerogel malteri i premazi koji se mogu nanositi na nepravilne površine.

Cena kao glavni kamen spoticanja

Ako je nešto do sada sputavalo masovniju upotrebu aerogela, to je njegova cena. Dok su klasične izolacije i dalje relativno pristupačne, aerogel je luksuz. Razlog leži u složenoj proizvodnji. Poseban proces sušenja u superkritičnim uslovima zahteva veliku energiju i specijalizovanu opremu.

Trenutno, cena osnovnog aerogel panela ili deke može biti i deset puta viša od mineralne vune. Za prosečnu kuću od 150 m², samo materijal bi koštao i više desetina hiljada evra. Naravno, treba računati da se zbog bolje efikasnosti troši manja količina materijala, ali čak i tada ukupni trošak ostaje visok.

Dobra vest je da se već radi na novim proizvodnim tehnologijama koje bi mogle drastično da pojeftine proces. Postoji nada da će u narednih desetak godina aerogel ući u širu upotrebu, jer bi se cena mogla smanjiti i do 70–80% zahvaljujući optimizaciji proizvodnje i upotrebi recikliranih sirovina.

Ekološki potencijal i ograničenja

Sa stanovišta hemije, klasični silicijum-dioksid aerogel je sam po sebi netoksičan i hemijski stabilan. To znači da ne oslobađa štetne gasove niti se raspada na opasne mikročestice, što je važno za zdravlje ukućana. Takođe, zbog svoje dugotrajnosti, aerogel zadržava izolacione osobine decenijama, pa se smanjuje potreba za obnavljanjem.

Ipak, sam proces proizvodnje – posebno faza sušenja – troši dosta energije. Zbog toga je ugljenični otisak samog materijala veći nego kod jednostavnijih izolacija. S druge strane, ako se u računicu uključi energetska ušteda tokom čitavog životnog veka kuće, dugoročno se taj otisak višestruko kompenzuje.

Zanimljivo je da su naučnici razvili i biološke varijante aerogela, na primer na bazi celuloze ili algi. Ovi „zeleni aerogeli“ zadržavaju deo odličnih izolacionih svojstava, a istovremeno koriste obnovljive resurse i lakše se proizvode uz manju potrošnju energije.

Aerogel kao zvučna izolacija?

Iako je aerogel prvenstveno poznat po vrhunskoj toplotnoj izolaciji, zanimljivo je da ima i određene sposobnosti prigušivanja zvuka, ali one nisu toliko impresivne kao njegova termo svojstva.

Zbog svoje izuzetno porozne strukture, aerogel može apsorbovati deo zvučnih talasa, posebno visokih frekvencija, ali nije naročito efikasan u blokiranju niskih tonova i vibracija – tu je ipak inferioran u poređenju sa gustim, teškim materijalima poput mineralne vune ili specijalizovanih akustičnih panela.

Zato se aerogel u praksi uglavnom ne koristi kao primarno rešenje za zvučnu izolaciju, već eventualno kao dodatni sloj u sistemima gde je glavni fokus energetska efikasnost, a smanjenje buke samo dodatna prednost.

Koliko aerogel teoretski može da uštedi?

Za kuću od oko 150 m² sa zidovima od 200 m², tokom jedne grejne sezone:

• Sa mineralnom vunom (10 cm, R ≈ 3,5) prosečan gubitak energije za grejanje bi bio oko 1370 kWh, što bi koštalo oko 96 € godišnje.
• Sa aerogelom (5 cm, R ≈ 7,0) isti zid bi gubio oko 685 kWh, pa bi godišnji trošak bio oko 48 €.

Dakle, samo kroz zidove ušteda je otprilike 50% troška grejanja zidnih površina. Međutim, kada se uporedi dodatna investicija u aerogel (koja može biti i 10 puta skuplja), period povraćaja investicije često pređe 20 ili više godina, zavisno od cene energenta i subvencija.

Koliko traje aerogel?

Aerogel, kao čista silicijum-dioksid struktura, hemijski je izuzetno stabilan — ne truli, ne menja oblik, ne stvara buđ i ne gubi termoizolaciona svojstva čak ni u prisustvu vlage (što je ključna prednost).

Teoretski, njegov životni vek može biti 50 i više godina, a u nekim izveštajima proizvođači navode i 80+ godina ako nema mehaničkih oštećenja.

U realnim uslovima, paneli i kompoziti koji sadrže aerogel obično su zaštićeni slojem tkanine, membrane ili maltera i tu je slaba tačka: mekani aerogel može se drobiti ako se nepravilno obrađuje, pa je kvalitet ugradnje važan.

Kada je privatna gradnja u pitanju

Iako se aerogel često povezuje s istraživačkim projektima, svemirskim programima ili naftnom industrijom, polako se probija i u privatno građevinarstvo. U pojedinim zemljama EU postoje subvencije za energetske renovacije koje dozvoljavaju korišćenje naprednih materijala poput aerogela, pogotovo kada je očuvanje istorijskog izgleda fasada obavezno.

PROČITAJTE JOŠ:

Vakuumska izolacija (VIP paneli) – Sve prednosti i mane

Da li je cena jedini nedostatak izolacije od penastog stakla?

Koliko može da uštedi pasivna kuća, a koliko košta njena gradnja?

U praksi, aerogel je danas najčešće rešenje kada standardna izolacija nije moguća – na primer kod tankih zidova starih zgrada, prozorskih okvira gde nema mesta za šire profile, ili krovova i potkrovlja gde se traži maksimalna energetska efikasnost uz minimalno smanjenje prostora.

Kod novogradnje porodičnih kuća, upotreba aerogela još uvek nije široko rasprostranjena. Najveći razlog je što, za prosečnog investitora, ušteda prostora i dodatne uštede energije ne opravdavaju dodatne troškove u poređenju s dobrim klasičnim rešenjima (kamena vuna, stiropor). Ali, za luksuzne objekte, pasivne kuće ili kuće na lokacijama gde je kvadratni metar izuzetno skup, aerogel može biti logičan izbor.

Foto: Lex-Fiber, arhiva