RenovatieTotaal 1 - 2021

20 nr. 1 Februari 2021 Foto: Varvara Apostolopoulou Kalkavoura Het nieuwe nanoschuim. Thema Isolatie: Innovaties Isolatie-innovaties voor meer én minder warmte Om huizen en gebouwen steeds beter te isoleren zijn innovaties broodnodig. Het succesvol naar beneden krijgen van de RC-waardes valt of staat met beklijvende innovaties. In deze special bekijken we twee van dat soort veelbelovende producten: nanoschuim op houtvezelbasis en zeepsops-isolatie. Auteur: Harmen Weijer Kleine houtvezels vormen volgende generatie duurzame isolatie Door een beetje water toe te voegen aan nanoschuimen op houtbasis worden ze omgezet in superisolerende materialen. Dit verrassende resultaat van onderzoek aan de Universiteit van Stockholm is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Matter. Dat hebben onderzoekers van de Universiteit van Stockholm met hun partners aangetoond, zoals ze eind vorig jaar in het tijdschrift Matter hebben gepubliceerd. Bij een hogere luchtvochtigheid sijpelt water in de ruimtes van kleine houten vezelroosters van nano-formaat. Daardoor zwelt het isolatiemateriaal op en kan de warmte er niet doorheen gaan. Deze zogeheten superisolerende nanofibrillaire schui- men zouden dergelijke op hout geba- seerde producten de gangbare, niet- hernieuwbare producten kunnen ver- vangen. Vooral bij renovaties van oudere woningen en gebouwen kan dit interessant omdat er geen binnen- ruimteverlies optreedt en de gevel zowel binnen als buiten niet hoeft te worden aangepast.. Begonnen met cellulosepulp Lennart Bergström, materiaalkundige en professor aan de Universiteit van Stockholm, leidde het diverse team van onderzoekers van universiteiten in Zweden, Japan en de VS. Het team begon met cellulosepulp, waarmee papier wordt gemaakt, van het Zweedse houtproductenbedrijf Domsjö Fabriker. Ze braken de toch al kleine vezels af tot nog kleinere nano- deeltjes van houten cellulose, opge- lost in water. Vervolgens gebruikten de onderzoe- kers ijs als sjabloon om het nanofibril- mengsel tot schuim te bevriezen: de minuscule houtdeeltjes werden samengedrukt door de groeiende ijs- kristallen, waardoor een soort gaas ontstond. Eenmaal gevriesdroogd maten de onderzoekers de warmte- stroom door het schuim in een speci- aal gemaakt apparaat dat zowel de luchtvochtigheid als de temperatuur kan regelen en bewaken. Relatieve vochtigheid regelde de warmtestroom door het materiaal. Water dat in het nanoschuim werd opgenomen, resulteerde in feite in een afname van de warmtestroom, precies wat nodig is in isolatiemateri- alen. Bij een hogere luchtvochtigheid sij- pelde water in de ruimtes tussen de vezels in de wanden van het op hout gebaseerde nanoschuim, waardoor een deel van de lucht die daar aan- vankelijk werd vastgehouden werd vervangen en tegelijkertijd de wanden uitzetten. Door het kleine formaat van de houten vezels nam het aantal grensvlakken in het materiaal toe, en door de opname van water werden de vezels van elkaar gescheiden, waar- door de warmtestroom afnam en het schuim efficiënter werd als isolatie- materiaal. "Dat was de grote verrassing van dit onderzoek. Het is de eerste keer dat iemand heeft aangetoond dat water- opname een materiaal superisolerend kan maken ”, zegt Lennart Bergström. Alle biopolymeren zijn hydroscopisch, zegt Lennart Bergström, wat betekent dat ze "van water houden, ze nemen water op". Polymeren op basis van fossiele brandstoffen “reageren niet op vocht. Men denkt dat dit om twee redenen goed is: ze isoleren onafhan- kelijk van vocht en er is geen schim- mel. " Opschaling De volgende stap is dat het team de nanomaterialen ontwerpt en aanpast om de isolatieprestaties te optimalise- ren bij verschillende vochtigheidsni- veaus of waterniveaus in het nanoma- teriaal. Vervolgens willen de onder- zoekers een manier vinden om hun productiemethoden op te schalen, om panelen op bouwformaat te maken van hun houten nanoschui- misolatie. Daarbij hebben ze wel te maken met concurrentie op dit gebied. Andere onderzoekers hebben geprobeerd schuimen op nanoschaal te maken van materialen als grafeen en suiker- riet, en zoeken naar snellere en grote- re productiemethoden. Lennart Bergström en zijn collega's hopen dat industriële interesse en partnerschap- pen hun werk zullen bevorderen, waardoor ze voorop blijven lopen in het veld. Meer info: www.su.se