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CO₂-Emissionen als industrieller Rohstoff

Erde, Klima, Umweltschutz

(KIT) – Schädliches CO2 direkt aus der Atmosphäre entnehmen und in einen Feststoff umsetzen – diese Idee war der Ausgangspunkt des Forschungsprojekts NECOC (steht für: No Emissions through converting CarbOn dioxide to Carbon), das 2020 gestartet ist. Das benötigte Verfahren haben Forschende des KIT entwickelt und in einer Versuchsanlage bereits erfolgreich demonstriert. „Wir produzieren ein hochreines Kohlenstoffpulver, das als Rohstoff genutzt oder sicher gelagert werden kann“, sagt Dr. Benjamin Dietrich vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) des KIT. Er leitete die Arbeiten in Kooperation mit dem Karlsruher Flüssigmetalllabor (KALLA) am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des KIT.

Nun bringen die Forschenden diese Technologie auf den Weg in die industrielle Anwendung. „Dafür entwickeln wir das NECOC-Verfahren so weiter, dass CO₂ aus industriellen Abgasen genutzt werden kann“, erklärt Dietrich. „Damit entsteht ein neuer, starker Hebel, um Kohlenstoffkreisläufe direkt in Industrieanlagen zu schließen.“ Im Fokus stehen Anlagen mit technisch nicht vermeidbaren, hohen Emissionen, die zugleich zentrale Ausgangspunkte essenzieller industrieller Wertschöpfungsketten im Land bilden. Exemplarisch dafür steht die Gusseisenindustrie mit Standorten etwa in Singen in Baden-Württemberg, wo Achs- und Bremskomponenten für die Automobilbranche entstehen.

NECOC-Verfahren auf dem Weg in die Praxis

Bei der Gusseisenherstellung entstehen CO₂-Emissionen durch den im Ofen eingesetzten Koks. Dieser dient nicht nur als Brennstoff, sondern ist auch für die metallurgischen Prozesse unverzichtbar. In Kombination mit dem NECOC-Verfahren werden die Abgase aus dem Ofen aufgefangen, das darin enthaltene CO₂ konzentriert und anschließend in eine NECOC-Anlage eingespeist. Dort wird das CO2 zunächst mit Wasserstoff zu Methan umgesetzt, das anschließend durch flüssiges Zinn geleitet wird. In der Hitze der Metallschmelze kommt es zur Pyrolysereaktion: Das Methan zerfällt in Wasserstoff, der im Verfahren weiterverwendet wird, und in festen Kohlenstoff – ein Wertprodukt, das den bislang fossil hergestellten Koks im Ofen ersetzt.

Wie alle CCU-Verfahren (steht für: Carbon Capture and Utilization), also Verfahren zur Abscheidung und Nutzung von CO₂, benötigt auch das NECOC-Verfahren Energie. Gleichzeitig ist es dabei aber besonders flexibel bei den Energiequellen. Dank der am KIT entwickelten Methanpyrolysetechnik lassen sich neben Wärme, Elektrizität und Wasserstoff auch weitere Quellen nutzen. Für den Standort Singen ist eine emissionsfreie Nutzung von Biogas oder Erdgas vorgesehen. „Dafür müssen wir Wasserstofftechnik, Gasaufbereitung, Hochtemperaturreaktion im Flüssigmetall und Stoffkreislaufführung neu zusammendenken“, betonen Professor Thomas Wetzel, Leiter des TVT und des KALLA, und Professor Daniel Banuti, Leiter des ITES. „Das gelingt, indem wir vielfältige Kompetenzen am KIT in besonderer Weise verbinden.“

Kohlenstoffkreisläufe schließen

Auch jenseits der Gusseisenherstellung eröffnet das Verfahren neue Perspektiven – so ist bereits ein weiteres Transferprojekt in der Müllverbrennung in Planung, bei der ebenfalls unvermeidbare CO₂-Emissionen entstehen. Der im NECOC-Verfahren produzierte Kohlenstoff lässt sich vielseitig als Rohstoff einsetzen. Neben der Nutzung in der Gusseisenindustrie zeigen erste Forschungsarbeiten auch bei der Anwendung als Elektrodenmaterial in Batterien vielversprechende Ergebnisse. Der Einsatz in langlebigen Baustoffen zur Verbesserung ihrer Eigenschaften ist ebenfalls eine Option. „Wir schließen Kohlenstoffkreisläufe“, sagt Dietrich. „Was heute noch als klimaschädliche Emission entweicht, wird Schritt für Schritt Teil einer zirkulären Industrie.“

Übergabe des Förderbescheids in Stuttgart

Bei einer Auftaktveranstaltung hat die Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg, Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, heute (Dienstag, 31.03.2026) im Wirtschaftsministerium den Förderbescheid übergeben.

„Das Projekt am KIT schafft die Grundlage für eine klimaneutrale Produktion in Bereichen, in denen aktuell prozessbedingt große Mengen an Kohlenstoffdioxid emittiert werden. Es sichert damit Wertschöpfung in unserem Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg. Darüber hinaus legt es ein starkes Fundament, damit Verfahren und Anlagen zur Abscheidung und Nutzung von Kohlenstoffdioxid, die auf Ingenieurskunst aus Baden-Württemberg beruhen, selbst ein Aushängeschild unseres Industrielands werden“, sagt Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus.

„Mit NECOC zeigen wir, dass Klimaschutz und industrielle Wertschöpfung kein Widerspruch sind“, sagt Professor Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales des KIT. „Die Technologie eröffnet die Chance, Prozesse mit unvermeidbaren CO2-Emissionen klimafreundlich zu gestalten und zugleich industrielle Wertschöpfung und Arbeitsplätze langfristig in Deutschland zu sichern.“

Über das NECOC-Transferprojekt

Das KIT koordiniert das Projekt NECOC-BW. Die FONDIUM Singen GmbH ist Forschungspartner. Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg fördert die Arbeiten am KIT mit rund 1,4 Millionen Euro über drei Jahre. (mhe)

Proteinkomplex schützt zentrale RNA-Qualitätskontrolle vor Störungen

Klassische Medizin

(Universität zu Köln) – Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Dr. Niels Gehring vom Institut für Genetik hat gezeigt, dass das gezielte Zusammenspiel dreier Proteine eine zentrale Rolle im Nonsense mediated mRNA Decay (NMD) spielt. NMD ist ein Mechanismus in den Zellen, der fehlerhafte RNA zerstört. Gemeinsam sorgen die Proteine SMG1, SMG8 und SMG9 dafür, dass dieser Mechanismus aktiviert wird und zuverlässig funktioniert. Mutationen in den Genen SMG8 und SMG9 werden mit genetischen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Innerhalb des Komplexes war jedoch lange unklar, welche Rolle die von ihnen codierten Proteine in menschlichen Zellen spielen. Dies konnten Gehring und sein Team nun genauer aufzeigen. Die Studie mit dem Titel „SMG1:SMG8:SMG9-complex integrity supports efficient execution of nonsense-mediated mRNA decay“ wurde in der Fachzeitschrift Nucleic Acids Researchveröffentlicht.

Nonsense mediated mRNA Decay (NMD) gehört zu den wichtigsten Kontrollsystemen der Zelle. Er sorgt dafür, dass fehlerhafte Boten-RNAs, also Abschriften genetischer Baupläne, erkannt und abgebaut werden, bevor daraus funktionslose oder potenziell schädliche Proteine entstehen können. Eine zentrale Rolle in diesem Prozess spielt das Enzym SMG1, das den NMD aktiviert und so den Abbau fehlerhafter mRNAs auslöst. In menschlichen Zellen arbeitet SMG1 jedoch nicht allein. Zusammen mit den Proteinen SMG8 und SMG9 bildet es einen stabilen Proteinkomplex.

Um die Funktion von SMG8 und SMG9 im zellulären Kontext zu untersuchen, erzeugten die Forschenden gezielt Zelllinien, in denen die beiden Proteine ausgeschaltet wurden. „So konnten wir analysieren, welche Rolle SMG8 und SMG9 in lebenden Zellen tatsächlich spielen“, erklärt Gehring. „Im Reagenzglas lassen sich einzelne Effekte isoliert betrachten, aber erst in der Zelle zeigt sich, wie stabil oder empfindlich ein komplexes Kontrollsystem wirklich ist.“

Überraschenderweise funktionierte der NMD-Mechanismus auch ohne SMG8 oder SMG9 weiterhin, wenn auch etwas weniger effizient. Fehlerhafte mRNAs wurden also nach wie vor erkannt und abgebaut. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass SMG8 und SMG9 keine unverzichtbaren Hauptakteure des NMD sind“, sagt Dr. Volker Böhm, einer der Autoren der Studie. „Sie tragen vielmehr dazu bei, dass der Mechanismus stabiler und zuverlässiger funktioniert.“

Ihre eigentliche Bedeutung zeigte sich jedoch, als die Forschenden das System zusätzlich belasteten. Wurde die Aktivität von SMG1 mit einem spezifischen Hemmstoff reduziert, reagierten Zellen ohne SMG8 oder SMG9 deutlich empfindlicher als normale Zellen. Schon geringe Störungen reichten aus, um den NMD-Mechanismus stark zu beeinträchtigen. „Solange der Komplex vollständig ist, bleibt der NMD-Prozess auch unter veränderten Bedingungen stabil. Fehlt eine Komponenten SMG8 oder SMG9, wird das System aber deutlich anfälliger“, sagt Dr. Sabrina Kueckelmann, Erstautorin der Studie. Dies ist vergleichbar mit einem fahrenden Auto. Ein SMG1-Auto fährt auch ohne SMG8 und SMG9 gut. Bei erschwerten Bedingungen funktionieren SMG8 und SMG9 aber ähnlich wie ABS oder Traktionskontrolle als Assistenzsysteme, so dass die Fahrt auch bei Nässe oder Glatteis sicher und zuverlässig ist.

Die Studie liefert neue Einblicke in die Organisation des SMG1:SMG8:SMG9-Komplexes und zeigt, wie zusätzliche Proteine zur Stabilität eines zentralen Kontrollsystems der Zelle beitragen. Die Arbeiten wurden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereichs SFB 1678 „Systemische Konsequenzen von Fidelitätsänderungen der mRNA- und Proteinbiosynthese“ durchgeführt.

Neues Teleskop öffnet Fenster zum Universum

Erde, Klima, Umweltschutz

(Universität zu Köln) – Gut drei Jahrzehnte nach der ursprünglichen Idee von Wissenschaftler*innen der Universität zu Köln und der Cornell University (USA) erhebt sich das Fred Young Submillimeter Telescope (FYST) nun über der Atacama-Wüste, nahe dem Gipfel des Cerro Chajnantor im chilenischen Parque Astronómico Atacama. Das Teleskop wird dazu beitragen, einige der wichtigsten Fragen der Astronomie zu beantworten, zum Beispiel wie das Universum funktioniert, woraus dunkle Energie und dunkle Materie bestehen, wie sich Galaxien bilden und entwickeln und was in den mysteriösen ersten Momenten nach dem Urknall geschah.

Am 9. April fand auf dem Cerro Chajnantor im Atacama Large Millimeter Array (ALMA) die feierliche Einweihung statt, an der mehr als hundert Personen teilnahmen. Zu den Gästen zählten internationale Würdenträger*innen, Projektunterstützende sowie Forschende aus den USA, Deutschland, Kanada und Chile – ein deutliches Zeichen für die weltweite Tragweite dieses Erfolgs.

FYST ist ein Projekt des internationalen CCAT Observatory Konsortiums, an dem die Universität zu Köln, die Universität Bonn und das Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching, die Cornell University in den USA sowie ein kanadisches Universitätskonsortium unter der Leitung der University of Waterloo beteiligt sind. Astronom*innen an neun chilenischen Universitäten sind ebenfalls beteiligt.

„Dass Forschende der Universität zu Köln an der Entstehung eines so hochkarätigen neuen Radioteleskops mitgewirkt haben zeigt, dass sich unsere Forschung in diesem Bereich auf Spitzenniveau bewegt. In der Astrophysik, und ganz besonders für unseren neuen Exzellenzcluster DYNAVERSE, wird das neue Teleskop wertvolle Daten und Erkenntnisse liefern. Ich gratuliere allen beteiligten Kolleginnen und Kollegen dazu, dass ihr Einsatz diesen Erfolg möglich gemacht hat“, sagt Professor Dr. Joybrato Mukherjee, Rektor der Universität zu Köln.

Für Professor Michael I. Kotlikoff, Präsident der Cornell University, markiert die Einweihung den Höhepunkt einer jahrzehntelangen Zusammenarbeit über Kontinente hinweg. „Dank der Entschlossenheit, strategischen Weitsicht und visionären Kraft unserer geschätzten Kooperationspartner konnte ein einzigartiges wissenschaftsgeleitetes Vorhaben realisiert werden“, sagt Kotlikoff. „Der Geist der Zusammenarbeit und Kooperation, der diesen Meilenstein möglich gemacht hat, wird durch neue Partnerschaften und Entdeckungen fortgeführt.“

Das Teleskop verfügt über ein innovatives optisches Design, das es den Astronom*innen ermöglicht, bei jeder Belichtung ein großes Sichtfeld zu beobachten und so den Himmel schnell und effizient zu kartieren. FYST arbeitet im Submillimeterwellenlängenbereich des Lichts und wird Filmaufnahmen des Sternenhimmels – eine Art „himmlische Kinematographie“ – in einem bislang unerforschten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ermöglichen.

„FYST bildet den Höhepunkt des jahrzehntelangen Engagements der Universität zu Köln in der Submillimeterwellen-Astrophysik in Chile. Gemeinsam mit unseren Partner*innen an der Cornell University freuen wir uns, diesen Meilenstein in der Technologieentwicklung zu präsentieren, der unseren Blick auf den Himmel in diesem wichtigen, aber wenig erforschten Wellenlängenbereich revolutionieren wird – von einem Standort aus, dessen Beobachtungsbedingungen nur vom Vakuum des Weltraums übertroffen werden“, sagt CCAT-Vorstandsmitglied Dominik Riechers, Professor für Astrophysik an der Universität zu Köln.

In einer Höhe von 5.640 Metern über dem Meeresspiegel – höher als das Basislager des Mount Everest – liegt FYST oberhalb der meisten atmosphärischen Schichten, die Submillimeterwellen daran hindern, den Erdboden zu erreichen. Die extrem trockene Luft der Atacama-Wüste sorgt dabei für ideale Bedingungen, da Wasserdampf die Signale kaum beeinträchtigt.

„FYST wird ein weltweit einzigartiges Observatorium schaffen, das neue Maßstäbe in der Submillimeter-Astronomie setzen wird“, sagt CCAT-Vorstandsmitglied Frank Bertoldi, Professor für Radioastronomie an der Universität Bonn. „Wir sind stolz auf die Beteiligung der Universität Bonn an diesem Projekt und blicken mit Spannung auf die Ergebnisse der Himmelskartierungen, die neue Einblicke in die Entstehung von Sternen und Galaxien, die Entwicklung kosmischer Strukturen und den Ursprung des Universums ermöglichen werden.“

Der Bau eines großen Teleskops in dieser Höhe war eine besondere Herausforderung. Der Atmosphärendruck auf dem Gipfel des Cerro Chanjantor ist weniger als halb so hoch wie auf Meereshöhe, weshalb die am Bau Beteiligten und alle Besucher*innen einer strengen körperliche Untersuchung unterzogen wurden und auf dem Gipfel zusätzlichen Sauerstoff nutzten.

FYST ist nach dem Cornell-Absolventen Fred Young benannt. Neben seiner finanziellen Unterstützung beteiligte sich Young auch aktiv am Planungsprozess.

Das von der Universität zu Köln entwickelte CCAT Heterodyne Array Instrument (CHAI) ist ein hochauflösendes Spektrometer, mit dem der Kreislauf der interstellaren Materie in der Milchstraße und in nahen Galaxien untersucht werden kann. Dank seiner großen Anzahl von Pixeln, hohen Empfindlichkeit und Spektrallinienauswahl kann CHAI erstmals die Ströme des interstellaren Gases erfassen, um zu untersuchen, wie sich die Sternentstehung in unterschiedlichen galaktischen Umgebungen verändert.

Die Prime-Cam-Kamera des Teleskops wurde von Michael Niemack, Professor für Physik und Astronomie (A&S) an der Cornell University, entwickelt. Sie kann bis zu sieben austauschbare Module aufnehmen und verleiht FYST damit eine unvergleichliche Flexibilität als Plattform für neue Technologien. Dadurch bietet das Instrument beispiellose spektroskopische und breitbandige Messmöglichkeiten, um grundlegende Fragen der Astrophysik und Kosmologie zu beantworten.

„Ein Forschungsgerät dieser Größe ist etwas ganz Besonderes für uns. Die Universität zu Köln leistet seit vielen Jahren aus Landesmitteln einen Beitrag zu den Kosten von CCAT, und wird dies auch in der nun anstehenden Betriebsphase weiter tun“, sagt Karsten Gerlof, Kanzler der Universität zu Köln, bei der Eröffnungszeremonie in Chile.

Die Konstruktion des Teleskops wurde von deutscher Seite auch von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Max-Planck-Institut für Astrophysik finanziell unterstützt.

Das Duisburger Unternehmen CPI Vertex Antennentechnik GmbH schließlich entwarf und fertigte die Teleskopstruktur, einschließlich der Antriebs- und Steuerungssysteme. Das Unternehmen investierte mehr als 250.000 Arbeitsstunden in Konstruktion, Werkstofftechnik, Simulation, Fertigung, Qualifizierung und Projektkoordination und trug damit zu den technologischen Rekordergebnissen bei, die das System weltweit einzigartig machen.

Aufgrund der Herausforderungen, die die Arbeit in dieser extremen Höhe mit sich bringt, bauten die Ingenieure das Teleskop zunächst in Deutschland zusammen. Das Bauwerk wurde anschließend in große Teile zerlegt und per Lastkahn sowie Frachtschiff nach Chile gebracht. Dort transportierten Lastwagen die bis zu sechzig Tonnen schweren Komponenten den Berg hinauf – ein logistisches Meisterwerk.

Datensicherheit der Zukunft gefährdet durch Quantencomputer – aber es gibt Lösungen

Computer, TV, Medien
(KIT) – Das Problem: „Die rasanten Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputern sind eine Bedrohung für die Datensicherheit und verschlüsselte Kommunikation“, sagt Laurent Schmalen, Professor am Institut für Nachrichtentechnik des KIT. „Denn die gebräuchlichen Verschlüsselungsverfahren basieren auf der Schwierigkeit, große Zahlen in ihre Primfaktoren zu zerlegen – also in Zahlen, die nur durch eins und sich selbst teilbar sind.“ Dieser Prozess sei für herkömmliche Computer extrem umständlich und zeitaufwendig, für Quantencomputer aber nicht, erklärt der Experte. „Und wer die Primfaktoren einer großen Zahl kennt, kann die Verschlüsselung brechen.“
Klassische Verfahren schützen vor Angriffen der Zukunft
Die Lösung: Quantenangriffe lassen sich dennoch mit klassischen Kryptografie-Verfahren abwehren, nämlich mit symmetrischer Verschlüsselung. Hierbei müssen beide Parteien vor dem Aufbau der verschlüsselten Verbindung einen virtuellen Schlüssel austauschen, um die übertragenen Daten später wieder decodieren zu können. Das ist zwar abhörsicher, bislang sind dafür aber komplizierte und teure Geräte notwendig. Jetzt haben die Forschenden hingegen lediglich herkömmliche Hardware eingesetzt: „Wir konnten den Quantenschlüsselaustausch mit Standardhardware aus der Glasfaserkommunikation durchführen, wie sie beispielsweise bei Glasfaseranschlüssen in Häusern und Wohnungen verwendet wird, und nicht mit kostspieligen Spezialgeräten“, sagt Schmalen. Dadurch sei binnen fünf Jahren ein flächendeckender Einsatz möglich. „So können wir das globale Telekommunikationsnetz abhörsicher machen.“
Erfolgreiche Demonstration
Am vergangenen Donnerstag, 27. März 2025, hat das Projektteam das Verfahren in Echtzeit an der Ludwig-Maximilians-Universität München demonstriert. Dabei wurde eine Videoübertragung über eine Glasfaser am Campus realisiert, die mit dem Quantenschlüsselaustausch geschützt war. Die Forschenden des KIT haben dafür neuartige Algorithmen zum Schlüsselabgleich entwickelt. Diese stellen sicher, dass beide Parteien, die eine verschlüsselte Verbindung aufbauen wollen, einen absolut identischen Schlüssel besitzen und dabei trotzdem die Verbindung abhörsicher ist. „Unsere neuen Algorithmen zum Schlüsselabgleich sind ein entscheidender Schritt, um abhörsichere Verbindungen zu gewährleisten. Sie passen sich dynamisch an wechselnde Bedingungen an und verhindern, dass Angreiferinnen und Angreifer Informationen aus dem Schlüsselaustausch gewinnen können“, erläutert Schmalen.
Tobias Fehenberger, Director R&D bei ADVA Network Security, ergänzt: „Das Projekt markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Entwicklung quantensicherer Verschlüsselung. Durch die erfolgreiche Validierung eines modularen, leistungsstarken Systems beweist es, dass Quantensicherheit mit kommerziellen Komponenten und einer offenen Architektur praxistauglich eingesetzt werden kann.“
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte das Projekt „Entwicklung hochperformanter Übertragungskomponenten für quantensichere Kommunikation über Glasfaserleitungen in Metro- und Weitverkehrsnetzen“ (DE-QOR) mit 3,4 Millionen Euro. Davon erhielt das KIT rund 350 000 Euro. Projektpartner neben dem KIT und der ADVA Network Security GmbH sind die Ludwig-Maximilians-Universität München, die Leibniz Universität Hannover sowie Microwave Photonics GmbH und Creonic GmbH. (mex)

Porsche: Abstieg mit Signalwirkung

Politik Gesellschaft

(Pioneer Briefing) Am 22. September verliert die Porsche AG ihren Platz im deutschen Leitindex Dax und rutscht in den Nebenwertindex MDax ab. Der einstige Börsenliebling ist zum Sorgenkind geworden.

Schon jetzt strebt Porsche-Chef Oliver Blume eine baldige Rückkehr in den Leitindex an:

Der Frankfurter Allgemeinen Zeitung sagte er, Porsche gehöre dank Marktkapitalisierung und Strahlkraft weiter zu den großen börsennotierten Unternehmen Deutschlands.

Die Zahlen:

  • Im ersten Halbjahr 2025 erzielte Porsche einen Umsatz von 18,2 Milliarden Euro, was einem Rückgang um 6,7 Prozent gegenüber dem Vorjahr entspricht.
  • Der operative Gewinn sank im gleichen Zeitraum um 67 Prozent auf rund eine Milliarde Euro, die Marge liegt nur noch bei 5,5 Prozent statt 15,7 Prozent im Vorjahr.
  • Die Marktkapitalisierung beträgt aktuell rund 40 Milliarden Euro, liegt damit etwa 60 Prozent unter dem Höchststand nach dem Börsengang 2022.

Die Gründe: Absatzschwäche bei E-Autos, ein schwacher China-Markt und US-Zölle belasten massiv. Hinzu kommen hohe Investitionen in neue Modelle, die kurzfristig auf die Rendite drücken. Auch die Abhängigkeit von China – über ein Drittel der Auslieferungen – macht Porsche anfällig. ETFs, die den Dax abbilden, müssen die Aktie nun verkaufen – zusätzlicher Druck.

Fazit: Der Dax-Rauswurf ist mehr als Symbolik – Porsche steht für die tiefe Margenkrise deutscher Premiumhersteller. Für Anleger bleibt die Aktie eine spekulative Wette auf ein Comeback von Luxus und E-Mobilität.

Roboter bewegt Objekte mit gesamtem Körper

Klassische Medizin

(pte) – Forscher des Toyota Research Institute haben den von Boston Dynamics zur Verfügung gestellten Roboter „Punyo“ darauf trainiert, große Objekte mit seinem gesamten Körper zu handhaben, ähnlich wie ein Mensch. Für diesen ist es ein Leichtes, etwas Schweres auf die Schulter oder eine große Kiste auf den Rücken zu hieven, vorausgesetzt er hat die Kraft dazu. Er nutzt nicht nur seine Hände, sondern auch andere Körperteile wie Oberarme, Hüfte und Oberschenkel als Stützen und Hebel.

Krug auf der Schulter

Punyo kann einen großen Wasserkrug auf seine Schulter befördern oder eine große Kiste anheben und festhalten. Um seine Bewegungen zu steuern, stützt sich der Roboter auf Rückmeldungen seiner weichen, druckempfindlichen Haut und seiner Gelenksensoren.

Schlüssel zum Erfolg sind die Weichheit seines Körpers und die Flexibilität seiner Gelenke. „Das Hinzufügen jeglicher Art von Anpassungsfähigkeit ist vorteilhaft und führt zur Steigerung der Erfolgsquote um durchschnittlich 206 Prozent“, so die Entwickler. Sie stellten Punyo kürzlich in der Fachzeitschrift „Science Robotics“ vor.

Viel Übung erforderlich

Darüber hinaus sind nur minimale Lernprozesse nötig, um Punyo seine ungewöhnlichen Fähigkeiten beizubringen. Die Forscher haben das sogenannte „example-guided reinforcement learning“ eingesetzt. In einer virtuellen Umgebung hat das Team ihm mit nur einer Demonstration gezeigt, was zu tun ist. Der Roboter übte dann selbstständig, bis er herausgefunden hatte, wie es funktioniert.

„Eine einzige ferngesteuerte Demonstration, die in einer Simulation aufgezeichnet wurde, reicht aus, um Strategien für stilisierte, kontaktreiche Bewegungen zu trainieren“, fügt das Team hinzu. Diese Technologie sei ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Entwicklung von Robotern, die den Alltag vieler Menschen erleichtern.

Sie können beispielsweise bei Umzügen große, unhandliche Gegenstände wie Möbel in die Wohnung schaffen oder schwere Pakete im Lager sicher und zuverlässig transportieren. Auch im Pflegebereich seien sie hilfreich, um Menschen aus dem Bett zu heben und um sie zu waschen. Und die Roboter müssten nicht akribisch programmiert werden, da sie menschenähnliche Fähigkeiten anhand einer einzigen Demonstration erlernen, heißt es abschließend.

Astroteilchenphysik: Neutrinos sind leichter als 0,45 Elektronenvolt

Physik, Chemie, Technik
(KIT) – Das internationale KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat erneut Maßstäbe gesetzt: Aus den aktuellen Daten lässt sich eine Obergrenze von 0,45 Elektronenvolt/c2 (entspricht 8 x 10-37 Kilogramm) für die Masse des Neutrinos ableiten. Damit stellt KATRIN, das die Neutrinomasse mit einer modellunabhängigen Methode im Labor vermisst, erneut einen Weltrekord auf. Die Ergebnisse haben die Forschenden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht
Neutrinos gehören zu den rätselhaftesten Teilchen des Universums. Sie sind allgegenwärtig, reagieren aber äußerst selten mit Materie. In der Kosmologie beeinflussen Neutrinos die Entwicklung großräumiger Strukturen, während sie in der Teilchenphysik aufgrund ihrer winzigen Masse als Indikatoren für bisher unbekannte physikalische Prozesse dienen. Die präzise Messung der Neutrinomasse ist daher essenziell für ein vollständiges Verständnis der fundamentalen Gesetze der Natur.
Genau hier setzt das KATRIN-Experiment mit seinen internationalen Partnern an. KATRIN nutzt den Beta-Zerfall von Tritium, einem instabilen Wasserstoffisotop, um mithilfe der Energieverteilung der entstehenden Elektronen die Neutrinomasse zu messen. Um dies zu erreichen, sind hochentwickelte technische Komponenten notwendig: Das 70 Meter lange Experiment beherbergt eine intensive Tritiumquelle sowie ein hochauflösendes Spektrometer mit einem Durchmesser von zehn Metern. Diese Technologie ermöglicht eine bislang unerreichte Präzision bei der Messung der Neutrinomasse.
Mit den aktuellen Daten aus dem KATRIN-Experiment konnten die Forschenden für die Neutrinomasse eine Obergrenze von 0,45 Elektronenvolt/c2 (das entspricht 8 x 10-37 Kilogramm) ableiten. Gegenüber den letzten Ergebnissen aus dem Jahr 2022 konnten sie die Obergrenze damit fast um einen Faktor zwei senken.
 
Auswertung der Daten
Die Qualität der ersten Datensätze seit dem Start der Messungen im Jahr 2019 konnte über die letzten Jahre kontinuierlich verbessert werden. „Wir haben fünf Kampagnen mit gut 250 Messtagen aus dem Zeitraum von 2019 bis 2021 analysiert – das entspricht etwa einem Viertel der insgesamt mit KATRIN erwarteten Datennahme“, erklärt Professorin Kathrin Valerius vom Institut für Astroteilchenphysik des KIT, eine der beiden Co-Sprecherinnen des Experiments. „In jeder Messkampagne haben wir dazugelernt und die experimentellen Bedingungen weiter optimiert“, ergänzt Professorin Susanne Mertens vom Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) und der Technische Universität München (TUM).
Die Auswertung der komplexen Daten stellte für das internationale Datenanalyseteam eine Herausforderung dar. „Die Analyse der KATRIN-Daten ist hochanspruchsvoll, da eine bisher noch nie erreichte Genauigkeit benötigt wird“, betont Dr. Alexey Lokhov vom Institut für Experimentelle Teilchenphysik des KIT, Co-Analysekoordinator. „Wir benötigen den Einsatz hochmoderner Analysemethoden, wobei insbesondere Künstliche Intelligenz eine entscheidende Rolle spielt“, fügt Dr. Christoph Wiesinger vom MPIK und der TUM, ebenfalls Co-Analysekoordinator, hinzu.
Ausblick auf künftige Messungen
 
„Unsere Messungen zur Neutrinomasse werden noch bis Ende 2025 andauern. Durch die kontinuierliche Verbesserung des Experiments und der Analyse, sowie durch eine größere Datenmenge erwarten wir eine noch höhere Sensitivität – und möglicherweise bahnbrechende neue Erkenntnisse“, blickt das KATRIN-Team optimistisch in die Zukunft. Schon jetzt führt KATRIN das weltweite Feld der direkten Neutrinomassenmessung an und hat mit den ersten Daten die Ergebnisse früherer Experimente um das Vierfache übertroffen. Das aktuelle Resultat zeigt, dass Neutrinos mindestens eine Million Mal leichter sind als Elektronen, die leichtesten geladenen Elementarteilchen. Diesen enormen Massenunterschied zu erklären, bleibt eine Herausforderung für die Theoretische Teilchenphysik.
Neben der präzisen Neutrinomassenmessung plant KATRIN bereits die nächste Phase. Ab 2026 wird ein neues Detektorsystem, TRISTAN, installiert. Dieses Upgrade des Experiments ermöglicht die Suche nach sogenannten sterilen Neutrinos im Kiloelektronenvolt/c2-Massenbereich. Sterile Neutrinos sind bisher hypothetische Elementarteilchen, die nochmals deutlich schwächer interagieren als die bekannten Neutrinos und geeignete Kandidaten für die Dunkle Materie sind. Darüber hinaus wird mit KATRIN++ ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm initiiert, um Konzepte für ein Experiment der nächsten Generation zu erarbeiten, das eine noch präzisere direkte Messung der Neutrinomasse ermöglichen soll.

2025/04/12: Soest Fachhochschule Südwestfalen Experimente & Podiumsdiskussion

Pützmunter-Show Termine

„Pützmunter-Experimente-Show“ mit Jean Pütz

12.04.2025 | 13.15 Uhr | Audimax

Jetzt anmelden für die Pützmunter-Experiment-Show!

Die Plätze sind begrenzt! Hier besteht die Möglichkeit sich Tickets zu reservieren. Kartenreservierungen sind bis zum 11.04.2025 möglich. Reservierte Tickets bitte am Tag der Veranstaltung bis 45 Minuten vor Veranstaltungsbeginn am Infostand in Gebäude 11 abholen.

Hier geht’s zur Anmeldung

12.04.2025 | 16.15 Uhr | Audimax

Den Abschluss der Open Days bildet eine Podiumsdiskussion zum Thema „Umweltschutz und Wachstum müssen sich nicht ausschließen“. Prominente Experten und Wissenschaftler erörtern innovative Wege, um Umweltschutz und wirtschaftliches Wachstum in Einklang zu bringen. Mit dabei sind Jean Pütz (Wissenschaftsjournalist), Prof. Dr. Thomas Papenkort (Fachgebiet Energieversorgung), Jörg Malzon-Jessen (Unternehmenssprecher Infineon) und Prof. Dr. mult. Alexander Prange (Rektor Fachhochschule Südwestfalen). Moderiert wird die Diskussion von Dirk Hildebrand (Lopodio; früher: Radio Hellweg). Diese Gelegenheit sollte nicht verpasst werden!

Ohne Liberalismus keine Demokratie – Die FDP als Prügelknabe der ignoranten Koalition

Politik Gesellschaft

(Pioneer) – Im Feudalismus gab es für jeden heranwachsenden Prinzen einen Prügelknaben. Das war ein Junge niedrigeren Ranges, wie man damals sagte, der mit dem Prinzen gemeinsam aufwuchs und stellvertretend für den Prinzen geprügelt wurde, wenn dieser sich schlecht benahm.

Die Idee des Prügelknaben war es, den Prinzen zu bestrafen, ohne ihn körperlich zu züchtigen. Dadurch, dass der Prinz den Prügelknaben persönlich kannte, hoffte man, seine Empathie zu entwickeln sowie sein Verhalten zum Positiven zu beeinflussen.

Warum das wichtig ist: Im politischen Geschäft von heute hat der Prügelknabe überlebt. Der Unterschied: Es geht härter zu als im Feudalismus. Die Strafe wird vor Millionenpublikum verabreicht und das Mitgefühl hat sich über die Jahrhunderte auch verflüchtigt. Die Strategen der Parteien sprechen von der „Charakter-Attacke“, die darauf abzielt, die Reputation des Gegners zu zerstören.

So wird denn im Bundestag und in den TV-Studios mitleidlos drauflos geprügelt, derzeit vor allem auf den FDP-Vorsitzenden Christian Lindner.

Dabei hätte die eigentliche Strafe König Olaf verdient. In nur drei Jahren fuhr er seine Regierung vor die Wand und wird in allen Meinungsumfragen nach unten durchgereicht. Seine Geschichte ist auserzählt.

Sein bemitleidenswerter Zustand liegt weniger an der eisernen Sparsamkeit des ehemaligen Finanzministers Lindner, die er jetzt so hart kritisiert, als an der Selbstherrlichkeit von Scholz. Der hat sich als „cool“ und als „Respekt-Kanzler“ bezeichnet, um dann Friedrich Merz als „doof“ und den schwarzen Kultursenator von Berlin, Joe Chialo, auf einer privaten Party als „Hofnarr“ der CDU zu beleidigen.

Aber weil Scholz sich für seine gesammelten Respektlosigkeiten nicht selbst bestrafen kann und schon die Fähigkeit zur Selbstkritik bei ihm nicht sonderlich ausgeprägt ist, muss immer wieder der Prügelknabe Lindner ran.

Kurzerhand setzte der Kanzler den Minister vor die Tür. Lindner fehle „die sittliche Reife für ein Ministeramt“, und überhaupt sei er ein „Saboteur“ der Koalition, ging Scholz auf jenen Mann los, der ihm drei Jahre die Bücher geführt hat. Scholz ist nichts Positives aufgefallen, sagt er:

„Zu oft hat Bundesminister Lindner Gesetze sachfremd blockiert. Zu oft hat er kleinkariert parteipolitisch taktiert. Zu oft hat er mein Vertrauen gebrochen.

Auch Robert Habeck braucht dringlich den Prügelknaben, denn sein Sündenregister ist lang. Die Wirtschaft stagniert, die Arbeitslosigkeit steigt, und die wichtigste Konstante seiner Amtszeit waren die falschen Prognosen zum Wirtschaftswachstum.

So kam er auf die Idee, sich das fehlende Wirtschaftswachstum an den Kreditmärkten dazuzukaufen. Weil ihm das Bundesverfassungsgericht und die Schuldenbremse im Grundgesetz einen Strich durch die Rechnung machten, musste der Prügelknabe gerufen werden. Denn die hohen Richter konnte Habeck schließlich nicht angreifen.

Habeck sagte über seinen ehemaligen Kabinettskollegen Anfang des Jahres beim Hamburger Abendblatt:

„Es gehört auch dazu als Partei der demokratischen Mitte, dass man nicht nur verantwortungswillig, sondern auch verantwortungsfähig ist. Die FDP hat eindrucksvoll bewiesen, dass sie in dieser Aufstellung unter dieser Parteiführung nicht fähig zur Regierungsverantwortung ist. “

Und weil zwei Schläge besser sitzen als einer, schob er einen weiteren Hieb hinterher:

„Im Moment ist die FDP zu nichts zu gebrauchen. “

Anders als im Feudalismus, wo jeder Prinz seinen eigenen Prügelknaben besaß, wird Christian Lindner auch an verfeindete Machthaber weitergereicht. Als ob Friedrich der Große sich keinen eigenen Prügelknaben leisten könnte, muss Lindner auch beim CDU-Fürsten den Allerwertesten hinhalten.

Dabei gehen alle Missstände, die der Unions-Kanzlerkandidat in diesem Wahlkampf beklagt, von der überbordenden Bürokratie über die hohen Steuern bis zum Zustrom der Migranten seit 2015, auf das Konto der langjährigen Kanzlerin Angela Merkel. Aber ihr Gesäß ist tabu. Und das nicht aus Frömmigkeit, sondern aus Gründen der Parteiräson.

Die Dame kann, das hat sie in der Migrationsdebatte deutlich gemacht, giftig werden, wenn es um ihr Erbe geht. Sie ist die Einzige, die sich nicht den Lindner schnappt, sondern frontal auf Friedrich den Großen losgeht. Mutti bestraft auch im Ruhestand mit harter Hand, wie der Kanzlerkandidat feststellen musste.

Da Merz trotzdem nicht auf Merkel einprügeln darf, musste Lindner erneut ran. „Vier Prozent sind vier Prozent zu viel für die FDP“, sagte Friedrich Merz über jene Partei, mit der die Union insgesamt 36 Jahre auf Bundesebene regiert hat.

Im TV-Duell mit Scholz wird Merz vor rund zwölf Millionen Zuschauern deutlicher als deutlich. Ein Bundestag ohne die FDP sei „ärmer, aber durchaus lebensfähig“. Olaf Scholz gluckste vor Vergnügen.

Die einstigen Duzfreunde Friedrich und Christian sind jetzt erbitterte Gegner. Merz will die Lindner-FDP nicht schwächen, sondern aus dem Bundestag eliminieren.

Dass es sich dabei nicht um eine Privatfehde zwischen Merz und Lindner handelt, beweist Unions-Vize Dorothee Bär im Pioneer-Podcast In herabsetzender Absicht geht auch sie auf Lindners Partei los:

„Jedes Wort von Markus Söder ist wichtiger als jeder Parteitagsbeschluss der FDP. “

Fazit: So erleben denn der FDP-Vorsitzende und seine Partei eine dunkle Zeit. Alle wollen die Demokratie retten und keiner den Liberalismus, auch wenn die Demokratie ohne ihn gar nicht lebensfähig ist. Der nahe Verwandte des Prügelknaben ist der Sündenbock.