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Kontrolle von Brücken und Gebäuden wird sicherer

Physik, Chemie, Technik, Wissenschaft

Mit Verfahren der additiven Fertigung lassen sich komplexe Bauteile passgenau und kostengünstig herstellen. Das ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Teile in geringer Stückzahl benötigt werden. Da die Technologie noch jung ist, fehlt es allerdings bislang an geeigneten Verfahren zur Qualitätsprüfung während der Fertigung. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) schauen daher in den Prozess: Sie entwickeln Verfahren, mit denen sie während der Herstellung überwachen können, ob Fehler am Bauteil entstehen. So lassen sich zukünftig aufwendige Qualitätskontrollen nach der Fertigung und die Ausschussproduktion verringern. Die Herstellung von Bauteilen, beispielsweise für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder in der Medizintechnik, wird damit schneller und kostengünstiger werden.

Die BAM nimmt im Projekt „Prozessmonitoring in der additiven Fertigung“ (ProMoAM) die Herstellung von Bauteilen aus metallischen Ausgangsmaterialien unter die Lupe. Dazu gehören unter anderem Bauteile, die per selektivem Laserschmelzen im Pulverbettverfahren entstehen. Bilden sich zum Beispiel Gasporen oder entstehen Risse? Und wenn ja: Was ist die Ursache und wie lässt sich die Entstehung von Qualitätsmängeln vermeiden?

Um das herauszufinden, entwickelt das Projektteam Verfahren der Spektroskopie und der zerstörungsfreien Prüfung zur Kontrolle des Herstellungsprozesses. „Da im Pulverbettverfahren die Bauteile lagenweise gefertigt werden, bildet jede Schicht irgendwann im Fertigungsprozess einmal die Oberfläche und kann dann von uns gut überwacht werden“ erklärt Projektleiter Dr. Simon Altenburg. „Diesen Vorteil nutzen wir für das sogenannte In-situ-Monitoring“. Zum Einsatz kommen dabei beispielsweise thermografische und optische Verfahren.

Die einzelnen Messergebnisse werden schließlich zu einem 3D-Datensatz zusammengefügt, der der Geometrie des Bauteils entspricht. Der komplette Datensatz liefert den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern umfangreiche Informationen über das Innere des Bauteils und somit die Qualität. Zudem sind Rückschlüsse möglich, an welchen Stellen das additive Fertigungsverfahren verbessert werden kann.

Das Projektteam nutzt für seine Arbeit die umfangreiche Erfahrung der BAM in der forschungsbasierten und industrienahen Entwicklung von zerstörungsfreien und chemischen Analyseverfahren in industriellen Prozessen.

Die Qualität additiv gefertigter Teile muss stimmen, vor allem wenn sie für den sicheren Betrieb von Industrieanlagen oder Motoren eine wichtige Rolle spielen. „Unser Ziel ist es, zukünftig die Herstellung von Bauteilen während des Prozesses so zuverlässig zu überwachen, dass nach der Fertigung keine Prüfungen mehr erforderlich sind“, so Altenburg.

Die Qualitätskontrolle im laufenden Prozess wird die additive Fertigung von komplexen Teilen einfacher und schneller machen. So unterstützt die BAM mit ihrem Know-how den erfolgreichen Einsatz additiver Fertigungsverfahren in der Praxis.

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Haben Sie schon einmal etwas von Spintronik gehört? Eine neue Sparte tut sich auf

Physik, Chemie, Technik

Bloß kleine Wellen schlagen

(HZDR) Die Spintronik gilt als vielversprechendes Konzept für die Elektronik der Zukunft. Sie könnte schnellere Computer und sparsamere Smartphones möglich machen. Einem Forscherteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es nun gelungen, sogenannte Spinwellen deutlich einfacher und effektiver zu erzeugen als bislang bekannt. Die Forscher stellen ihre Resultate in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters (DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.117202) vor.

Heutige Computerchips basieren darauf, dass elektrische Ladungen transportiert werden: Bei jedem Schaltprozess fließt in einem elektronischen Bauteil ein Strom von Elektronen, die dabei einen Widerstand verspüren und unerwünschte Abwärme erzeugen. Und je kleiner die Strukturen auf einem Chip sind, umso schwieriger wird es, diese Wärme abzuführen. Die ladungsbasierte Architektur ist auch zum Teil der Grund, warum die Taktraten der Prozessoren seit Jahren nicht mehr signifikant steigen. Die Zeiten, in denen die Chips mit schöner Regelmäßigkeit schneller und leistungsfähiger werden, neigen sich dem Ende zu. „Die bestehenden Konzepte stoßen allmählich an ihre Grenzen“, erklärt Dr. Sebastian Wintz vom Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR. „Deshalb arbeiten wir an einer neuen Strategie, den Spinwellen.“

Bei diesem Ansatz werden keine Ladungen mehr transportiert, sondern lediglich der Spin, der „Eigendrall“ von Elektronen in einem magnetischen Material. Die Elektronen bleiben dabei an ihren Plätzen, lediglich die Ausrichtung der Spins verändert sich. Da sich die Spins benachbarter Elektronen gegenseitig spüren, kann sich eine Änderung auf die Nachbarn übertragen. Das Resultat ist ein magnetisches Signal, das als Welle durchs Material läuft – eine Spinwelle. Der Vorteil: Bauteile, die mit Spinwellen arbeiten, würden kaum Abwärme erzeugen und könnten deshalb deutlich weniger Energie verbrauchen – interessant unter anderem für mobile Endgeräte wie Smartphones. Auch eine weitere Miniaturisierung der Bauteile ist für bestimmte Anwendungen denkbar, weil Spinwellen erheblich kürzere Wellenlängen besitzen als vergleichbare elektromagnetische Signale zum Beispiel im Mobilfunk. Dann würden noch mehr Schaltkreise auf einen Chip passen als heute.

Per Magnetwirbel zur Spinwelle

Zuvor ist allerdings noch einiges an Grundlagenforschung nötig. Wie zum Beispiel lassen sich Spinwellen möglichst effizient erzeugen? Seit längerem versuchen das die Fachleute, indem sie mikrometerkleine Metallstreifen auf dünne Magnetschichten aufbringen. Fließt ein Wechselstrom durch diesen Streifen, erzeugt er ein Magnetfeld, das auf engsten Raum begrenzt ist. Dieses Feld ruft dann in der Magnetschicht eine Spinwelle hervor. Die Methode hat jedoch einen Nachteil: Die Wellenlänge der erzeugten Spinwellen kann nur schwer kleiner werden als die Breite des Metallstreifens – ungünstig für die Entwicklung von hochintegrierten Bauteilen mit nanometerfeinen Strukturen.

Doch es gibt eine Alternative: Hat das magnetische Material die Form einer Kreisscheibe, entstehen Magnetwirbel, deren zentraler Kern nur etwa zehn Nanometer misst. Dieser Wirbelkern lässt sich durch ein Magnetfeld in Schwingung versetzen, wodurch in der Schicht eine Spinwelle entsteht. „Vor einiger Zeit konnten wir das mit relativ komplexen, aus mehreren Lagen bestehenden Materialien realisieren“, berichtet Wintz. „Jetzt ist es uns gelungen, Spinwellen über Wirbelkerne in einem sehr einfachen Material auszusenden.“ Hierbei wird eine etwa 100 Nanometer feine Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung genutzt – ein Material, das einfach herzustellen ist.

Unerwartet kurze Längen

Bemerkenswert war dabei die Wellenlänge der erzeugten Spinwellen – sie betrug gerade mal 80 Nanometer. „Für die Fachwelt war neu und überraschend, dass das mit einem solch simplen Material möglich ist“, erzählt Dr. Georg Dieterle, der das Phänomen in seiner Doktorarbeit am MPI-IS untersucht hat. „Auch wir hatten nicht damit gerechnet, dass man damit bei Frequenzen im unteren Gigahertzbereich so kurze Wellen erzeugen kann.“ Den Grund für diese Kurzwelligkeit sehen die Fachleute in der Form der Ausbreitung. So hat die Spinwelle etwa in der Mitte der Nickel-Eisen-Schicht eine Art „Knoten“, in dem sich die magnetische Richtung lediglich auf und ab bewegt und nicht wie sonst üblich im Kreis schwingt.

Sichtbar machen konnte das Team die Phänomene mit einem speziellen Röntgenmikroskop am Elektronenspeicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin. „Nirgendwo sonst auf der Welt stehen die nötigen Orts- und Zeitauflösungen in dieser Kombination zu Verfügung“, betont Prof. Gisela Schütz, Direktorin am MPI-IS. „Ohne dieses Mikroskop hätte man diese Effekte nie beobachtet.“ Nun hoffen die Fachleute, dass das Ergebnis bei der weiteren Entwicklung der Spintronik hilft. „Unsere Wirbelkerne könnten zum Beispiel als lokale, gut kontrollierbare Quelle dienen, um die grundlegenden Phänomene zu erforschen und neue Konzepte mit Spinwellen-basierten Bauelementen zu entwickeln“, gibt Dieterle einen Ausblick. „Die von uns beobachteten Spinwellen könnten zukünftig für hochintegrierte Schaltungen interessant sein.“

Essbare Verpackungen aus Algen und Milchproteinen

Ernährung Genussmittel

(BZfE) – Lebensmittel werden häufig in Kunststoff verpackt. Da die
Plastikflut Umwelt und Meere belastet, sind weltweit nachhaltige Lösungen
gefragt. Für eine essbare und biologisch abbaubare Verpackung kommen
verschiedene Ausgangsstoffe wie zum Beispiel Algen und Milchproteine in
Frage.

In Deutschland hat die Hochschule Bremerhaven gemeinsam mit dem
Alfred-Wegener-Institut und einer Fisch-Fastfood-Kette ein Projekt
gestartet, um in den kommenden zwei Jahren einen nachhaltigen Behälter
für Snacks zum Mitnehmen zu entwickeln. Die kompostierbare Verpackung soll
ausschließlich aus Algen der Nordsee hergestellt werden. Eine
Herausforderung wird sein, dass die essbare Schachtel nicht nach Algen
schmeckt, verfärbt oder schnell aufweicht, erklären die Wissenschaftler.
In einem ersten Schritt werden die Algen gezüchtet und analysiert, welche
Gruppe für diesen Zweck besonders geeignet ist.

Eine weitere innovative Idee ist die essbare Wasserflasche als
umweltfreundliche Alternative zu Plastikflaschen. Das Start-Up-Unternehmen
Skipping Rocks Lab aus London hüllt Wasser in eine biologisch abbaubare
Membran, die geschluckt und verdaut werden kann. Sie besteht aus einem
Seetang-Extrakt und ist in vier bis sechs Wochen vollständig verrottet. In
Zukunft soll der essbare Wasserbehälter in verschiedenen Größen bei
Veranstaltungen wie Festivals und Marathonläufen angeboten werden. Es kann
ein Loch in die Membran gestochen oder der ganze Wasserballon geschluckt
werden. Auch Limonade und alkoholische Getränke könnten theoretisch auf
diese Weise verpackt werden.

In Indonesien stehen biologisch abbaubare Verpackungen aus Algen offenbar
kurz vor der Markteinführung. Dieses Land verursacht nach China den
meisten Plastikmüll im Meer. Das Unternehmen Evoware hat ein bekömmliches
Material aus Seetang entwickelt, in das unter anderem Burger,
Instantnudeln, Kaffeepulver und Gewürze gehüllt werden. Die
Algenbehälter lösen sich in heißem Wasser auf. Ein Problem sind die
relativ hohen Kosten, da der Herstellungsprozess noch mit viel Handarbeit
verbunden ist.

Auch Milcheiweiße haben das Potenzial zur kompostierbaren und essbaren
Verpackung. Das Protein Casein ist ein natürlicher Bestandteil der Milch
und gibt zum Beispiel Käse seine feste Form. Es ist gelungen, die Proteine
zu vernetzen und einen durchsichtigen, biegsamen und dünnen Film zu
entwickeln. Nach Aussage der Wissenschaftler von der American Chemical
Society lässt sich mit diesem Film die Haltbarkeit von frischen
Lebensmitteln erhöhen.

Umweltschützer sehen den Einsatz von biologisch abbaubaren Behältern
allerdings nicht unbedingt positiv. Sie befürchten, dass manche
Konsumenten kompostierbare Verpackungen noch leichtfertiger in die Natur
werfen. Ein weiteres Problem ist, dass industrielle Kompostieranlagen
biologisch abbaubare Verpackungen oft aussortieren, weil sie längere Zeit
zum Verrotten brauchen, sodass sie schließlich doch verbrannt werden.

Heike Kreutz

Späte Vaterschaft birgt Risiken für Mutter und Kind ? Mit einer Anmerkung von Jean Pütz

Klassische Medizin

Das muss nicht sein, ich habe diese persönliche Erfahrung nicht gemacht. Ich bin Vater einer wunderbaren kerngesunden 8-jährigen Tochter, die viele meiner Eigenschaften besitzt.

Auch Spermien altern: Späte Vaterschaft birgt Risiken für Mutter und Kind

(DGE) Die verbreitete Annahme, dass Spermien nicht altern, ist überholt. Neuere Forschungen belegen: Auch männliche Keimzellen unterliegen Alterungsprozessen. Studien weisen darauf hin, dass die DNA der Samenzellen über die Jahre Schaden nehmen kann. Die Folge: das Risiko von Fehlbildungen und Entwicklungsstörungen des Nachwuchses. Ebenso erleiden die Partnerinnen häufiger Komplikationen ihrer Schwangerschaft. Die neuen Erkenntnisse, die Andrologen zur Fruchtbarkeit des älteren Mannes haben, und was dies für ältere Paare mit Kinderwunsch bedeutet, diskutieren Experten.

Mütter und Väter werden immer älter. Das Durchschnittsalter einer Frau bei der Geburt des ersten Kindes steigt an: 2007 waren die Frauen im Schnitt 29,8 Jahre alt, für 2017 gibt das Statistische Bundesamt das Alter von 31,2 Jahren an. „Mögliche Risiken einer späten Elternschaft wurden lange Zeit hauptsächlich in Bezug auf das Alter der Frau betrachtet. Der Einfluss des Alters des Vaters wurde bislang vernachlässigt“, berichtet Universitätsprofessor Dr. rer. nat Stefan Schlatt, Direktor des Centrums für Reproduktionsmedizin und Andrologie am Universitätsklinikum Münster. Während der lebenslange Keimzellen-Pool von Frauen, bestehend aus rund 400 000 unreifen Eizellen pro Eierstock, bereits zum Zeitpunkt der Geburt angelegt ist und ab diesem Datum altert, produzieren Männer im Laufe ihres Lebens Millionen von Spermien täglich immer wieder neu. „Daraus leitete sich die Annahme ab, männliche Keimzellen würden nicht altern“, erklärt Schlatt. Dabei würde jedoch nicht berücksichtigt, dass auch bei älteren Männern die Integrität der Spermien-DNA beeinträchtigt sein könnte, etwa durch genetische und epigenetische Veränderungen. „Das dadurch verursachte veränderte Ablesen von Genen könnte sowohl die Embryonal- als auch die Plazentaentwicklung beeinträchtigen“, so Professor Schlatt.

Eine aktuell im British Medical Journal veröffentlichte populationsbasierte Kohortenstudie untersuchte, welche Auswirkungen das Alter der Eltern für die Gesundheit von Mutter und Kind hat. Die Forscher werteten die vorliegenden Daten von mehr als 40,5 Millionen Lebendgeburten in den USA zwischen 2007 und 2016 aus. Sie erfassten neben verschiedenen Angaben zur Person (wie soziale Herkunft, Schulbildung, Nationalität) auch das Alter der Väter. Registriert wurden Ereignisse wie Frühgeburtlichkeit (Schwangerschaftsdauer unter 37 Schwangerschafts­wochen), ein geringes Geburtsgewicht (unter 2 500 Gramm), Atemhilfe nach Geburt, Aufnahme auf eine neonatologische Intensivstation, Antibiotikagabe sowie das Auftreten von Krampfanfällen. Bei der Gesundheit der Mütter wurde vor allem nach Schwangerschaftsdiabetes und -vergiftung (Präeklampsie sowie Eklampsie) geschaut. Das Ergebnis zeigt, dass die Schwangerschaften mit den ältesten Vätern den ungünstigsten Verlauf nahmen. Ein Alter des Vaters ab 45 Jahren ging im Vergleich zum Referenzalter zwischen 25 und 34 Jahren mit einem signifikant höheren Risiko für eine Frühgeburt sowie für ein niedriges Geburtsgewicht einher. Die Kinder der ältesten Väter benötigten auch deutlich häufiger eine Atemunterstützung nach der Geburt und mussten öfter auf eine neonatologische Intensivstation aufgenommen werden.

Das Risiko für die Frau, einen Schwangerschaftsdiabetes zu entwickeln, nahm bei einem Vater im Alter zwischen 45 und 54 Jahren um 28 Prozent und bei einem Alter des Mannes ab 55 Jahre um 34 Prozent zu. Das Risiko für die schwerwiegenden Schwangerschaftskomplikationen Präeklampsie und Eklampsie bei der Mutter war mit alten Vätern jedoch nicht höher. „Diese Studie macht deutlich, dass ein höheres Alter des Vaters Komplikationen beim Kind und der Mutter begünstigt. Andere frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Erkrankungen wie Autismus und Schizophrenie ebenfalls mit dem Alter des Vaters assoziiert sind“, ergänzt Schlatt.

Ob und welche Risiken in der alternden Keimzelle genau auftreten, werde zurzeit intensiv erforscht, berichtet der Androloge. Bis mehr Studienergebnisse vorliegen, sollten andere Strategien verfolgt werden. Professor Dr. med. Heide Siggelkow, DGE-Kongresspräsidentin und Ärztliche Leiterin MVZ ENDOKRINOLOGIKUM Göttingen, wünscht sich mehr Beratung und Aufklärung: „Es gibt hierzulande einen Trend zu später Elternschaft bei beiden Elternteilen. Da die gesundheitlichen Folgen für Mutter und Kind gravierend sein können, sollten Paare mit Kinderwunsch darauf hingewiesen werden, dass mit steigendem väterlichem Alter die Spermaqualität ab- und die Gefahr weiterer altersbedingter Risikofaktoren zunimmt. Unter diesem Gesichtspunkt sollten Männer unter 40 Jahren darüber nachdenken, ob das Einfrieren ihrer Spermien (Kryokonservierung) eine Option sein könnte“, sagt die Kongresspräsidentin.

 

Reinigungsanlagen mit Kohlefilter als Option

Erde, Klima, Umweltschutz
Im Kampf gegen Luftverschmutzung und Fahrverbote sind Reinigungsanlagen mit Kohlefilter eine Option. Technisch funktioniert das erstaunlich gut.

(FAZ) Wo hinten weniger rauskommt als vorn hineingeht, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Filter im Spiel. Das gilt für den Dieselmotor genauso wie für den Pollenfilter. Warum dieses bewährte Prinzip nicht anwenden, um die Feinstaubbelastung dort zu senken, wo ihr anders nicht beizukommen ist? Das fragten sich einige Ingenieure aus der Region Stuttgart. In der Landeshauptstadt hat es eine Kreuzung bar jeder touristischen Attraktivität zu bundesweiter Bekanntheit gebracht. Das Neckartor gehört zu jenen wenigen Messstationen, an denen die Grenzwerte für Feinstaub trotz großer Verbesserungen regelmäßig überschritten werden. Und wenn man schon Luftreinigungsanlagen installiert, so der nächste Gedanke, können die dann nicht gleich auch das Stickoxid aus der Luft fischen?

Technisch funktioniert das erstaunlich gut, wie sich am Beispiel einer Testinstallation von Mann+Hummel am Neckartor nachweisen lässt. Sie besteht im Kern aus 17 unscheinbaren Säulen, die aus drei gestapelten Würfeln von etwa einem Meter Kantenlänge aufgebaut sind. In jedem Würfel saugt ein Ventilator die den Filter durchströmende Luft von der Straßenseite an und spuckt sie gereinigt zum Bürgersteig hin wieder aus. Eine elektronische Regelung passt die Leistung des Ventilators permanent an den Schadstoffeintrag an. Selbst wenn die Anlage mit voller Leistung von 1500 Watt arbeitet, ist der Stromverbrauch nicht höher als bei einem Haushaltsstaubsauger. Der maximale Lärmpegel beträgt dabei weniger als 54 Dezibel, das ist deutlich leiser als jedes vorbeifahrende Auto.

Strömt die Luft ins Innere des Würfels, trifft sie zunächst auf das Filtermedium, ein Vlies aus Mikrofasern. Auch wenn die eigentlich filternde Schicht nur zwei bis drei Millimeter misst, ist das Vlies so geschickt gefaltet, dass die gesamte wirksame Oberfläche in einem einzigen Würfel rund 60 Quadratmeter beträgt. Die in der Luft schwebenden Partikel werden in den sich nach hinten verjüngenden Poren des Vlieses aufgefangen. Dort bleiben sie, bis die Durchlässigkeit des Filters nachlässt. Nach aktuellem Wissenstand muss der etwa alle zwei Monate ausgetauscht werden, abhängig natürlich davon, welche Schadstofflast wirklich auftritt. Die bisher am Neckartor durchgeführte Erprobung zeigt laut Mann+Hummel, dass sich die Feinstaubimmission durch die Säulen um 10 bis 30 Prozent vermindern lässt, je nachdem, in welchem Abstand zur Säule die Messung erfolgt. „Das entspricht der gleichen Minderung, die durch ein um 40 Prozent geringeres Verkehrsaufkommen erzielt würde“, erläutert ein Sprecher. Wer sich über die Zahlen wundert, dem sei in Erinnerung gerufen, dass der Straßenverkehr selbst an hochbelasteten Stellen wie dem Neckartor maximal für die Hälfte der Feinstaubbelastung verantwortlich ist.

Doch Anwohnern und von Fahrverboten bedrohten Autofahrern machen die feinen Stäube in den meisten deutschen Städten längst weniger Sorgen als die Stickoxide. Die schweben nämlich als einzelne Moleküle in der Luft und sind viel zu klein, um sie mit einem Filter einzufangen. Doch auch dafür will Mann+Hummel eine Lösung haben. Sie basiert auf einer hinter den Filter gelegten Schicht aus Aktivkohle. Dieses Material, das Rucksackreisende gern für die Trinkwasseraufbereitung nutzen, besteht aus reinem Kohlenstoff, der eine hochporöse Struktur aufweist. Dadurch lässt sich eine sehr große innere Oberfläche herstellen, konkret beträgt diese bei der Stuttgarter Lösung rund 600 Quadratmeter für jedes Gramm aktiven Materials. Trifft ein Stickoxidmolekül auf diese Oberfläche, bindet diese das Molekül über Van-der-Waals-Kräfte, die aus der ungleichen Verteilung elektrischer Ladungsträger in beiden Stoffen resultieren. Da es sich bei dem Anhaften nicht um eine chemische Reaktion handelt, wird dafür auch keine Energie benötigt. Dass die Stickoxidreinigung auf diese Weise funktioniert, ist an Kombifiltern für Auto-Klimaanlagen nachgewiesen. Diese Filter werden, unter anderem von Mann+Hummel, jährlich millionenfach produziert. Den konkreten Nachweis am Stuttgarter Neckartor will der Zulieferer mit der auf 23 Säulen erweiterten Testinstallation beweisen. Man geht von einer Verringerung der Stickoxidimmission um 20 Prozent aus.
Nicht nur Schwaben sind pfiffig. In Kiel erregte eine Demonstrationsanlage des Fünf-Mann-Unternehmens Purevento große Aufmerksamkeit. Was die eigentliche Luftreinigung betrifft, setzt das Start-up ebenfalls auf die Kombination von Vliesstoff-Filter und Aktivkohle. Der Unterschied liegt vor allem in der Verpackung: Hier kommt ein Container zum Einsatz, maximal zweieinhalb Meter breit und rund drei Tonnen schwer. Damit soll er auf einem Auto-Anhänger zu transportieren sein. Allerdings hatte es in Kiel schon während der ersten Demonstrationsphase Proteste gegen den Container gegeben, weil er die Verkehrsfläche für Fußgänger und Radfahrer einschränkt.

Universität des Saarlandes bietet bundesweites Start-up-Programm

Politik Gesellschaft

Damit Gründungen schneller und erfolgreicher ablaufen, bietet die IT Inkubator GmbH an der Universität des Saarlandes ein neues, bundesweites Start-up-Programm an. So sollen nicht nur mehr der auf dem Saarland Informatics Campus entwickelten Ideen und Erfindungen in Produkte, Dienstleistungen und Spin-offs verwandelt werden. Auch Studierende und Forscher von anderen Universitäten und Forschungsinstituten können mithilfe des neuen Programms Firmen gründen oder ihre Technologie so weit vorantreiben, dass etablierte Industrieunternehmen Lizenzen dafür erwerben. Dafür müssen sie jedoch ins Saarland kommen.

„Das neue standardisierte Programm vereinfacht den Prozess und damit den Zugang der Gründer zu einer Finanzierung in der Gründungsvorbereitung“, erklärt Björn Maurer. Seit 2016 ist er als Inkubationsmanager beim IT Inkubator an der Universität des Saarlandes tätig, zuvor hat er auf ähnlichen Positionen in Berlin und München gearbeitet und beispielsweise Start-ups wie Flixbus betreut. Für das neue Programm müssen sich künftige Gründerinnen und Gründer bewerben. Ist ihre Vorstellung erfolgreich, erhalten sie die Möglichkeit, die drei Phasen des Programms in Saarbrücken zu durchlaufen, die jeweils bis zu drei Monate in Anspruch nehmen und insgesamt mit bis zu 65.000 Euro über eine Förderung der Staatskanzlei des Saarlandes finanziell unterstützt werden.

Die erste Phase gilt unter anderem der Herausforderung, ein passendes Gründungsteam zu finden. „Wer an einer Firmengründung interessiert ist, kann auch alleine zu uns kommen, wir helfen ihm dann über unser Netzwerk bei der Teamergänzung“, erklärt Maurer. In der zweiten Phase geht es darum, ein erfolgsversprechendes Geschäftsmodell zu entwickeln, gezielt Kunden auszuwählen und einen Prototypen fertigzustellen. Gleichzeitig absolvieren die Gründer bis zu zwölf Workshops, die in Zusammenarbeit mit dem „Saarland Accelerator“ der Kontaktstelle für Wissens- und Technologietransfer (KWT) der Saar-Uni angeboten werden. „Diese Phase ist in der Regel sehr intensiv“, sagt Axel Koch, der Geschäftsführer des IT Inkubators. Danach startet die Finanzierungsphase, also die Suche nach Investoren und das Coaching beim sogenannten Pitchen, das heißt der Vorstellung der Geschäftsidee bei potenziellen Kapitalgebern.

„Mit diesem neuen sehr bürokratiearmen Programm schließen wir eine Lücke im Saarland – vor allem im Hinblick auf die schnelle Validierung der entwickelten Geschäftsmodelle und das Mentoring der oft vertriebsunerfahrenen Gründer bei der Akquise der ersten Kunden“, so Koch. Interessierte können sich jederzeit beim IT Inkubator für das Programm bewerben.

IT Inkubator GmbH

Wir verbrauchen viel Wasser –Länder mit Trockenheit leiden darunter, das muss nicht sein

Landwirtschaft, Tier- Pflanzenwelt

Zum Weltwassertag von Zu gut für die Tonne!

(BZfE) – Alle Produkte, die wir kaufen und konsumieren, benötigen in
der Herstellung Wasser. Man spricht hier von virtuellem Wasser. Jeder
Deutsche verbraucht am Tag statistisch rund 3.900 Liter in Form von
Nahrungsmitteln und landwirtschaftlichen Gütern.

Dieses Wasser stammt längst nicht nur aus Deutschland. Weit mehr als die
Hälfte importieren wir aus anderen Ländern – zum Beispiel durch Tomaten
aus Spanien, Fleisch aus den Niederlanden oder Viehfutter aus Brasilien.
Die Art, wie wir uns ernähren, hat also einen großen Einfluss auf die
Ökosysteme weltweit.

Was aber können wir tun, um Ressourcen zu schonen und unseren
Wasserfußabdruck zu verkleinern? Tipps, wie wir mit unserer
Ernährungsweise helfen können, kostbares Wasser zu sparen, gibt die
Initiative Zu gut für die Tonne!:
https://www.zugutfuerdietonne.de/schwerpunkte/artikel/article//kein-wasser/

Krebsmittel am Lebensende bringen nichts

Klassische Medizin

pte20190325013 Medizin/Wellness, Forschung/Technologie

Krebsmittel am Lebensende bringen nichts

Wissenschaftliche Erhebung aus Schweden: Nebenwirkungen steht kaum Nutzen gegenüber

(pte013/25.03.2019/10:30) – Vorbeugende Medikamente werden laut einer Studie des Karolinska Institutet http://ki.se/en häufig älteren Krebspatienten während des letzten Jahres ihres Lebens verschrieben, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass sie Vorteile bringen. Diese Mittel werden unter anderem zur Blutdruck- oder Cholesterin-Senkung oder der Knochengesundheit eingesetzt. Die in „Cancer“ veröffentlichten Ergebnisse weisen auf die Notwendigkeit hin, die Belastung mit Mitteln mit nur eingeschränkten klinischen Vorteilen am Ende des Lebens zu reduzieren.

Eingeschränkte Vorteile

Zahlreiche Ältere nehmen mehrere Medikamente gleichzeitig ein. Damit erhöht sich auch das Risiko schwerwiegender Nebenwirkungen. Bei älteren Krebspatienten nimmt der Vorteil jedes weiteren Medikaments schrittweise ab. Gleichzeitig erhöht sich das Risiko eines Schadens, wenn die Krankheit fortschreitet und sich die Prognose verschlechtert.

Die Vorteile dürften vor allem bei vorbeugenden Medikamenten eingeschränkt sein, da es häufig Jahre dauert, bis sie ihre Wirkung wirklich entfalten. Bei einer fortgeschrittenen Krebserkrankung ist der Nutzen solcher Medikamente oder deren fortgesetzter Einsatz fraglich, da die verbleibende Lebenserwartung zu kurz sei könnte.

Es stehen nur eingeschränkte Informationen über das Ausmaß zur Verfügung, in dem derartige Medikamente Patienten mit fortgeschrittenem Krebs vor ihrem Tod verschrieben werden. Das Team um Lucas Morin hat die Daten von älteren Krebspatienten untersucht, die zwischen 2007 und 2013 in Schweden gestorben waren. Zusätzlich wurden die direkten Kosten derartiger vorbeugender Medikamente geschätzt.

Hohe Kosten, kaum Nutzen

Bei den 151.201 Patienten erhöhte sich die durchschnittliche Zahl der Medikamente im letzten Jahr ihres Lebens von 6,9 auf 10,1. Der Anteil der Personen, die zehn oder mehr Medikamente einnahmen, steigert sich von 26 auf 52 Prozent. Vorbeugende Mittel wie Blutdrucksenker, Thrombozytenaggregationshemmer, gerinnungshemmende Mittel, Statine und orale Antidiabetika wurden häufig bis zum letzten Monat des Lebens weiter verabreicht.

Die durchschnittlichen Medikamentenkosten während des letzten Lebensjahres beliefen sich pro Person durchschnittlich auf 1.482 Dollar, rund 1.300 Euro. Darin enthalten waren 213 Dollar für vorbeugende Medikamente. Auf diese entfiel rund ein Fünftel der Gesamtkosten der verschriebenen Medikamente. Dieser Anteil nahm mit dem nahenden Tod nur geringfügig ab. Die Kosten für vorbeugende Medikamente waren bei älteren Erwachsenen besonders hoch, die an Bauchspeicheldrüsenkrebs, Brustkrebs oder gynäkologischen Krebserkrankungen starben.

Einsatz kritisch hinterfragen

Die Studienergebnisse legen nahe, dass die Verringerung des Einsatzes derartiger Medikamente sowohl nicht notwendige Nebenwirkungen verringern als auch die finanzielle Belastung der Patienten. Laut Moran ist der Einsatz dieser Medikamente bei der Allgemeinbevölkerung in den meisten Fällen pharmakologisch und klinisch angemessen. Ihr Einsatz sollte jedoch im Kontext einer eingeschränkten Lebenserwartung sowie mit palliativen Zielen der Pflege kritisch hinterfragt werden.

Die Forschungsergebnisse hätten gezeigt, dass sie bei älteren Erwachsenen mit einer schlechten Prognose genauso wahrscheinlich im letzten Monat des Lebens verschrieben wurden, wie bei Patienten mit weniger aggressiven Erkrankungen. Von einer schlechten Prognose betroffen waren Patienten mit einer Krebserkrankung von Gehirn, Lunge, Leber und Bauchspeicheldrüse. Hier gebe es Spielraum für eine Verringerung der Verschreibungen.

26.03.2019 Antwort auf den Brief der Präsidenten der vier Forschungsorganisation an die Regierung

Gedanken

Sehr geehrte Kollegen von der Presse der vier Forschungsorganisationen,

die Forderung der Präsidenten der vier außeruniversitären Forschungsorganisationen unterstütze ich. Allerdings habe ich einen entscheidenden Verbesserungsvorschlag. Dabei frage ich mich, warum die Politiker noch nicht auf diese Idee gekommen sind.

Ich schlage vor, folgende Bereiche aus der notwendigen Schuldenbremse von 3% herauszunehmen und dafür die Grenze auf 2% zu reduzieren, und zwar gehören dazu unbedingt die für Deutschlands Zukunft entscheidenden Bereiche: Wissenschaft, Forschung, Bildung und Infrastruktur. Diese dürfen auf keinen Fall – auch in Zeiten von Rezessionen – gekürzt werden. Jeder Betrieb, sei er noch so klein, der die Zukunftsinvestitionen vernachlässigt, verliert recht bald seine Konkurrenzfähigkeit und wird insolvent. Ich halte die sogenannte ’schwarze Null‘ für notwendig, aber welchen Schaden sie angerichtet hat, sieht man nicht nur in der Bildung mit dem Lehrermangel und den maroden Schulgebäuden, sondern auch in der Infrastruktur was Straßen- und Brücken-Erhaltung und -Neubau anbelangt, sondern auch im Schienennetz der Bahn und der mangelnden Breitband-Versorgung im IT-Bereich. Gleiches gilt für Aufgaben in der Forschung und Wissenschaft.

Was Bildung anbelangt, so bin ich ein persönliches Beispiel: Ich machte in den 50er Jahren eine Lehre als Elektromechaniker – heute Mechatroniker genannt – mit Abschluss Gesellenprüfung, arbeitete anderthalb Jahre in einem Eisenhüttenwerk, beides  in Luxemburg. Nach einer Sonderbegabtenprüfung absolvierte ich ein Studium zum Dipl.-Ingenieur für Energie- und Nachrichtentechnik, nach einem Externen-Abitur ein Doppelstudium an der Universität zu Köln als Lehrer für Mathematik und Physik mit 1. und 2. Staatsexamen für das Lehramt und parallel dazu ein 8-jähriges Studium der empirischen Soziologie und Volkswirtschaft ebenfalls an der Universitä zu Köln.

Diese Studien wurden mir nur durch eine staatliche Förderung im Rahmen des Lastenausgleichs und Honnefer-Modell (Barfög) ermöglicht. Insgesamt erhielt ich 35.000 Mark.

Nach Beginn meiner Berufstätigkeit konnte ich in 5  Jahren in Form von Rückzahlung und Steuern meine Schulden begleichen. Seitdem erzielt der Deutsche Staat von mir durch Steuern eine Rendite von mindestens 500% auf die geförderte Summe. Das beweist meiner Ansicht nach, wie sehr sich Investitionen in die Bildung langfristig rentieren. Das gilt für alle drei anderen Bereiche.

Deshalb halte ich es für unbedingt notwendig, dass diese Bereiche aus dem Schuldenkanon herausgenommen werden, im Interesse der Zukunft unserer Kinder und Kindeskinder.

Das schreibe ich nur, um ein Argument dafür zu liefern, wie katastrophal sich eine Einsparung auf diesem Gebiet auswirkt. Bitte teilen Sie das Ihren Präsidenten mit, vielleicht ist das ein Anstoß – insbesondere jetzt, wo sich eine Rezension anzubahnen scheint.

Diese Methode würde auch den ost- und südeuropäischen Staaten helfen, ihre Schuldenbremsen besser zu bewältigen. Denn dort sehe ich die Demokratie grundsätzlich in Gefahr. Wenn man bedenkt, dass z. b. im italienischen Apulien eine Jugendarbeitslosigkeit von über 40% herrscht im Gegensatz zu uns in Deutschland und in allen Staaten, in denen ein geniales duales Ausbildungssystem eingeführt wurde. Das in den Problem-Staaten zu initiieren, halte ich für unbedingt notwendig – auch in Anbetracht des Handwerkermangels, der sich in Europa immer mehr abzeichnet.

Ich hoffe, dass Ihre Präsidenten mit ihrer Beziehung zur Politik das in die Diskussion mit einbringen.

Ihr Jean Pütz

Geheimnisse unserre Planeten Neptun und Uranus im falschen Licht

Erde, Klima, Umweltschutz

In Planeten wie Neptun oder Uranus könnte es deutlich weniger freien Wasserstoff geben als angenommen. Um die hohen Temperaturen und Drücke im Inneren der Eisriesen nachzuahmen, haben Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) Schockwellen durch zwei Arten Kunststoff getrieben und mit ultrastarken Röntgenlasern die Wirkung auf die Proben untersucht. Das unerwartete Ergebnis: Statt aufzubrechen, hielt die Kristallstruktur einer Kunststoffart dem extremen Druck stand. Weil das hochdichte Innere der Planeten ähnliche Bestandteile wie der Kunststoff aufweist, müssen nun auch Planetenmodelle teilweise neu überdacht werden, wie die Forscher in der Fachzeitschrift Scientific Reports (doi: 10.1038/s41598-019-40782-5) berichten.

Kohlenstoff und Wasserstoff gehören zu den häufigsten Elementen im Universum. Die Eisriesen Neptun und Uranus bestehen zu großen Teilen aus diesen Zutaten – beispielsweise in Form von Methangas. Tiefer im Inneren der Planeten bilden sich durch den hohen Druck komplexere Strukturen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Ganz innen befindet sich ein fester Kern. Welche Zustände die Materie dazwischen annimmt, ist eine der großen Fragen der Planetenforschung.

Um den Aufbau der Eisriesen besser zu verstehen, hat ein internationales Team um die beiden HZDR-Forscher Dr. Nicholas Hartley und Dr. Dominik Kraus zwei Arten Kunststoff in einem Laborexperiment näher untersucht: Polystyrol und Polyethylen. Diese Materialien ähneln in ihrer Chemie dem Kohlenwasserstoff im Inneren der Planeten. Im SLAC National Accelerator Laboratory in den USA setzten die Wissenschaftler die Proben Bedingungen aus, wie sie etwa zehntausend Kilometer unter der Oberfläche von Neptun und Uranus vorhergesagt werden. Dort ist der Druck fast so hoch wie im Kern der Erde und zwei Millionen Mal höher als der Luftdruck auf der Erdoberfläche.

Extrem hohe Drücke

Die Forscher erwarteten, dass sich in beiden Materialien bei den sehr hohen Temperaturen und Drücken alle kristallartigen Strukturen auflösen würden. Tatsächlich beobachteten sie aber für das Polyethylen selbst bei sehr hohem Druck noch stabile Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff. „Dieses Ergebnis hat uns sehr überrascht“, meint Hartley. „Wir haben nicht geglaubt, dass der unterschiedliche Anfangszustand so einen großen Unterschied unter Hochdruck macht. Bis vor kurzem konnten wir diese Materialien nicht untersuchen, weil die Röntgenquellen nicht lichtstark genug waren. Wir waren die ersten, die das überhaupt für möglich gehalten haben – und es war möglich.“

Da sich die extremen Bedingungen im Inneren der Eisriesen auf der Erde nur als Momentaufnahme simulieren lassen, benötigen die Forscher blitzschnelle Messmethoden. Diese gibt es weltweit an wenigen ultraschnellen Röntgenlasern, an denen Zeit für Messungen rar und begehrt ist. Kraus und Hartley gelang es, ihrem Team insgesamt drei Mal zwölf Stunden für ihre Experimente zu sichern. Die Forscher nutzten jede Minute, um möglichst viele Messdurchgänge durchzuführen. Der eigentliche Schlüsselmoment, in dem sie die Proben mit dem Röntgenlaser beschießen, dauert dabei nur wenige Milliardstel Sekunden.

Eine unerwartete Struktur erscheint

Bereits während der Experimente konnten die Forscher erste Ergebnisse erkennen: „Wir waren sehr aufgeregt, weil sich für Polystyrol wie erhofft diamantartige Strukturen aus Kohlenstoff bildeten. Für Polyethylen aber sahen wir bei den in diesem Experiment erreichten Bedingungen keine Diamanten. Stattdessen war da eine neue Struktur, die wir uns anfangs nicht erklären konnten“, erinnert sich Hartley. Polyethylen in dieser Form beobachteten sie zuvor nur bei einem Fünftel des Drucks und der Raumtemperatur.

Die Entdeckung des Forscherteams zeigt, wie wichtig es ist, die Chemie und die Temperatur- und Druckbedingungen im Inneren der Eisriesen besser zu kennen, um deren Aufbau und physikalische Eigenschaften zu verstehen. Modelle für Uranus und Neptun gehen davon aus, dass die ungewöhnlichen Magnetfelder dieser Planeten durch den freien Wasserstoff entstehen. Die neuen Ergebnisse legen jedoch nahe, dass es weniger freien Wasserstoff geben dürfte als bislang angenommen. Im nächsten Schritt wollen die Forscher für ihre Experimente Sauerstoff zu der Mischung hinzufügen, um der Chemie im Inneren der Planeten noch besser zu entsprechen.

Neben den HZDR-Forschern waren an den Untersuchungen auch Wissenschaftler des SLAC National Accelerator Laboratory, der Osaka University, der TU Dresden, der TU Darmstadt, des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, des Lawrence Livermore National Laboratory, der University of California in Berkeley, der University of Warwick, des European XFEL, des LULI an der École Polytechnique in Paris und der Universität Rostock beteiligt.

Publikation:

N.J. Hartley, S. Brown, T.E. Cowan, E. Cunningham, T. Döppner, R.W. Falcone, L.B. Fletcher, S. Frydrych, E. Galtier, E.J. Gamboa, A. Laso Garcia, D.O. Gericke, S.H. Glenzer, E. Granados, P.A. Heimann, H.J. Lee, M.J. MacDonald, A.J. MacKinnon, E.E. McBride, I. Nam, P. Neumayer, A. Pak, A. Pelka, I. Prencipe, A. Ravasio, M. Rödel, K. Rohatsch, A.M. Saunders, M. Schölmerich, M. Schörner, A.K. Schuster, P. Sun, T. van Driel, J. Vorberger, D. Kraus: Evidence for crystalline structure in dynamically compressed polyethylene up to 200 GPa, in Scientific Reports, 2019 (DOI: 10.1038/s41598-019-40782-5)