Der Schwerpunkt meiner Forschung liegt in der Entwicklung und Optimierung der Herstellung von Aerogelen. Aerogele sind hochporöse Materialen (Porosität bis zu 99%), die aufgrund ihrer hohen spezifischen inneren Oberflächen (1200 m²/g), sowie ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeiten und Dichten (< 0,1 g/cm³) vielversprechende Eigenschaften für verschiedenste Anwendungen aufweisen.

Um mesoporöse Strukturen (welche für die charakteristischen Eigenschaften notwendig sind) von Aerogelen während des Trocknungsprozesses aufrecht zu halten, muss im überkritischen Bereich gearbeitet werden. Mit dieser Art der Trocknung werden Kapillarkräfte vermieden, und im Gegensatz zur Gefriertrocknung, findet keine, Bildung von Makroporen statt. Die überkritische Trocknung wird üblicherweise mit CO₂ als Trocknungsfluid durchgeführt. Nachteile dieser Methode sind derzeit noch der hohe aufzubringende Zeit- und Energieaufwand, was die Kommerzialisierung überkritisch getrockneter Aerogele hemmt. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, die überkritische Trocknung zu optimieren und den benötigten Energieaufwand zu minimieren. Bislang gibt es keine Anlagen in einem Maßstab zwischen Laborautoklaven und voll integrierten Pilot-/Demonstrationsanlagen, was den Wissenstransfer vom Labor in die Industrie einschränkt und manchmal unmöglich macht.
An der TUHH wurde daher eine Anlage im Technikumsmaßstab entwickelt, welche eine hohe Flexibilität hinsichtlich der einzustellenden Prozessparameter (Temperaturmessungen, Druckmessungen, 16 Ramansonden zur Ermittlung der Zusammensetzung, Durchflussregler) bietet, um eine große Anzahl an verschiedenen Prozessbedingungen zu erreichen.
Um die Anzahl der Experimente zu reduzieren wird zusätzlich ein Prozessmodell entwickelt, welches die vorher genannten Aspekte der Anlage abdeckt und simuliert. Dazu gehören neben der Trocknung selbst (kontinuierlich und Batchweise) auch die Ermittlung und Simulation der Trocknungskinetik, vor allem aber das Recycling und die Aufreinigung des CO₂/Lösungsmittel Gemisches, welche einen großen Einfluss auf den Energieverbrauch haben.

So kann der noch vorhandene Mangel an zuverlässigen Prozessdaten, welche für die Entwicklung und das Scale-up kontinuierlicher und diskontinuierlicher überkritischer CO₂-Trocknungsprozesse erforderlich sind, behoben werden.

Die Validierung und Parametrisierung dieser Modelle wird nicht nur die Möglichkeit eröffnen, die erforderlichen Anlagen richtig zu dimensionieren, sondern auch das energieeffizienteste Trocknungsprofil zu entwickeln, was einen schnellen Transfer von Aerogel-Produkten vom Labor zur Vermarktung ermöglicht.