Fraunhofer-Institut für Holzforschung Space-Gels:
Schadstoffabbau und Dämmung in Habitaten und Raumfahrzeugen durch Aerogele
Geruchs- und Schadstoffe in Innenräumen sind nicht nur in Gebäuden von großer Bedeutung, sondern spielen auch in Raumfahrzeugen eine wichtige Rolle. So berichten Astronautinnen und Astronauten immer wieder von unangenehmen Gerüchen. Auch das Raumluft-Überwachungssystem in der ISS gibt Warnmeldungen – insbesondere beim Öffnen angedockter Frachtfahrzeuge. Außerdem ist die Außendämmung für ein Raumfahrzeug überlebenswichtig. Aerogele bieten sich als Lösungen an: Sie zeichnen sich durch eine hervorragende Dämmwirkung aus und können dazu Schadstoffe gut adsorbieren. Zudem können sie diese mineralisieren, wenn sie mit photokatalytischen Eigenschaften ausgerüstet werden. Im Rahmen des Projekts »Space-Gels« wird ein System, das beide Anforderungen kombiniert, entwickelt und seine Eignung anhand eines Demonstrators überprüft.
Eine effektive thermische Isolation und eine gute Qualität der Innenraumluft sind wichtige technische Komponenten in extraterrestrischen Habitaten und Raumfahrzeugen. Zurzeit werden beide Problemstellungen mit voneinander getrennt operierenden Systemen gelöst. Zur Isolierung wird ein Vakuum in der Außenwand erzeugt, das allerdings mit der Zeit nachlässt. Zur Verbesserung der Innenluftqualität werden Schadstoffe lediglich an Adsorbenzien gebunden, die anschließend entweder ausgetauscht oder aufwändig regeneriert werden müssen. Eine bessere Variante wären daher regenerierbare Lösungen. Für Aerogele bietet sich dazu die oxidative Photokatalyse an. Die dafür benötigte Beleuchtung soll mit faseroptischen Bauteilen oder LEDs realisiert werden. Bei dem Prozess entstehen CO2 und Wasser. Diese Stoffe können einfach mit den klassischen Systemen weiterbehandelt werden. Für einen effektiven Prozess ist ein aktiver Luftstrom durch die entsprechend ausgerüsteten Wandbauteile erforderlich. Dabei darf das Material keine Partikel in die Umgebung abgeben. Aerogele sind zusätzlich leichtgewichtige Wärmeisolatoren. Dadurch wird die einzigartige Kombination aus Wärmeisolierung und Schadstoffabbau realisiert.
Ein Konsortium aus der Fa. Spartan Space, dem Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt DLR sowie dem Fraunhofer WKI entwickelt in diesem Projekt ein bislang unbekanntes System, in dem Titan-basierte Aerogele als bifunktionelle Komponenten zur thermischen Isolation und zum Abbau von Schadstoffen in der Innenraumluft dienen sollen.
Spartan Space ist spezialisiert auf die Entwicklung von Habitaten für den Weltraum. Das DLR bringt seine Erfahrung in den Bereichen Aerogele und Weltraumanwendungen ein. Das Fraunhofer WKI unterstützt das Projekt mit Expertise im Bereich Innenraumluftqualität.
Im Rahmen des Projekts soll das Potenzial der Nutzung des neuen Aerogelmaterials anhand eines Mehrschichtwand-Bauteils für ein Habitat demonstriert werden. Der Erfolg wird davon abhängig sein, inwieweit sich die schadstoffabbauenden Eigenschaften und die geringe Wärmeleitfähigkeit ausbalancieren lassen. Die Technologie soll eine Möglichkeit zur Ergänzung der bislang verwendeten Luftreinigungs- und Isolationssysteme aufzeigen.
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