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Wasserstoff-Gas-Turbine muss neu entwickelt werden

Physik, Chemie, Technik

(pte) –  Forscher der Universität Stavanger (UiS) http://uis.no haben eigenen Angaben nach erstmals eine Gasturbine mit 100 Prozent Wasserstoff betrieben. Normale Gasturbinen, die mit Erdgas befeuert werden, sind ohne einen Umbau dazu nicht geeignet, weil die Verbrennungstemperatur deutlich zu hoch ist. Die Schaufeln würden schmelzen. Das Problem lässt sich beispielsweise durch das Eindüsen von Wasser in den Brennraum lösen.

Strom und Wärme produziert

Die Turbine treibt einen Generator mit einer Leistung von 100 Kilowatt an. Der Strom wird in Institutsgebäuden genutzt, Überschüsse ins Netz des Stromversorgers Lyse eingespeist. Die Abgase der Turbine sind so heiß, dass ihre Wärmeenergie in einem Wärmetauscher genutzt wird, um warmes Brauchwasser für den Eigenbedarf herzustellen. Ein Teil fließt in das Fernwärmenetz vor Ort. Bei der Verbrennung von Wasserstoff in Gasturbinen entsteht im Wesentlichen Wasserdampf, wegen der hohen Temperaturen bei der Verbrennung allerdings auch Stickoxide, die in einem Katalysator zerstört werden.

„Wir haben einen Weltrekord bei der Wasserstoffverbrennung in Mikrogasturbinen aufgestellt. Niemand war bisher in der Lage, auf diesem Niveau zu produzieren“, sagt UiS-Forscher Mohsen Assadi. Der Wirkungsgrad sei zwar ein wenig geringer als bei der Verbrennung von Erdgas. Der Vorteil sei jedoch die Möglichkeit, die vorhandene Erdgas-Infrastruktur weiterhin benutzten zu können. Allerdings musste sie modifiziert werden, weil die winzigen Wasserstoffmoleküle durch Dichtungen schlüpfen können, die für Erdgasmoleküle undurchdringlich sind. „Zudem gibt es bei dieser Form der Energieumwandlung keinerlei CO2-Emissionen“, so Assadi.

Großturbinen bleiben das Ziel

Ziel ist es, Großturbinen, wie sie in GuD-Kraftwerken eingesetzt werden, ebenfalls mit Wasserstoff zu betreiben. Dieser Kraftwerkstyp zeichnet sich durch einen Wirkungsgrad von rund 60 Prozent aus. Die modernsten Kohlekraftwerke kommen auf knapp 50 Prozent. Die hohe Effektivität wird erreicht, weil der Brennstoff quasi doppelt genutzt wird. Die Abgase aus der Turbine sind noch so heiß, dass sie für die Erzeugung genutzt werden. Dieser lässt einen zweiten Turbogenerator rotieren, der zusätzlichen Strom erzeugt.

Krebs: Sexualhormone sind Gefahr für Männer

Klassische Medizin

(pte) – Männliche Sexualhormone beeinträchtigen die Fähigkeit des Körpers, eine Erkrankung mit Blasenkrebs zu bekämpfen. Dieser Umstand erklärt wahrscheinlich, warum Männer häufiger an dieser Krebsart erkranken und an den Folgen sterben, wie eine Studie von Cedars-Sinai Cancer http://www.cedars-sinai.edu zeigt. Die in „Science Immunology“ veröffentlichten Ergebnisse könnten einen entscheidenden Fortschritt bei der Erforschung der Ungleichheiten beim Auftreten, der Prognose und in der Behandlung von Frauen und Männern mit sich bringen.

Geschlecht sehr relevant

Männer erkranken eher an den meisten Arten von Krebs. Das zeigt sich vor allem bei Blasenkrebs. Männer erwischt diese Krebsart drei bis fünf Mal so wahrscheinlich wie Frauen. Laut Seniorautor Xue Li wurde in der Vergangenheit angenommen, dass Männer öfter aufgrund ihres Verhaltens, wie etwa dem Rauchen, erkranken. „Wir haben beobachtet, dass die Biologie des Geschlechts und nicht nur das Verhalten ein wichtiger Faktor bei der Entstehung von Krebs ist.“ Androgene sind die Sexualhormone, die bei Männern in größerer Menge produziert werden. Sie fördern die Entwicklung des Fortpflanzungssystems.

Die Forscher haben herausgefunden, dass Androgene das adaptive Immunsystem beeinträchtigen, das über Zellen verfügt, die sich daran erinnern, wie auf Krankheitserreger zu reagieren ist, mit denen der Körper bereits in Kontakt gekommen ist. Androgene scheinen die Aktivität der Tumore abtötenden CD8+T-Zellen zu blockieren. Das Team hat ein Modell von Blasenkrebs an Mäusen untersucht, bei denen die aggressiveren Tumore auch bei den männlichen Tieren auftreten, um das beim Menschen auftretende Krankheitsgeschehen nachzuahmen.

CD8+T-Zellen sequenziert

In der Studie wurde mit der Entfernung verschiedener Immunzellen bei Mäusen beider Geschlechter experimentiert. Nachdem das Team die CD8+T-Zellen entfernt hat, verschwanden auch die Unterschiede der Schwere der Erkrankung bei männlichen und weiblichen Tieren. Das legt nahe, dass die Art und Weise, wie Androgene mit den CD8+T-Zellen interagieren, zu den Geschlechtsunterschieden bei Blasenkrebs beiträgt. Außerdem hat sich bei Mäusen mit höheren Werten bei den Androgenen ein aggressiveres Wachstum der Tumore gezeigt.

Laut Li zeigt die genetische Sequenzierung der CD8+T-Zellen von Tumoren die größte Überraschung. „Die CD8+T-Zellen bei männlichen Mäusen zeigen aufgrund der Androgen-Aktivität mehr Anzeichen von Erschöpfung und Dysfunktion. Eine Androgendeprivationstherapie, die sonst häufig bei Prostatakrebs eingesetzt wird, war bei der Verkleinerung der Tumore aufgrund von Blasenkrebs bei männlichen Mäusen wirksam und verbesserte die Wirksamkeit der Immuntherapie.“ Diese Ergebnisse könnten zum Teil erklären, warum Patienten und Patientinnen unterschiedlich auf die Immuntherapie ansprechen, die den CD8+T-Zellen hilft, Krebszellen anzugreifen.

Dünnschicht-Photovoltaik: Effizient und vielseitig im Doppelpack

Physik, Chemie, Technik

(KIT) Perowskit-Solarzellen haben in nur zehn Jahren eine steile Entwicklung durchlaufen. Vom Wirkungsgrad her lassen sie sich bereits mit den seit langem etablierten Silizium-Solarzellen vergleichen. Bei Perowskiten handelt es sich um innovative Materialien mit einer speziellen Kristallstruktur. Forschende arbeiten weltweit derzeit daran, die Perowskit-Photovoltaik reif für die praktische Anwendung zu machen. Für die Endverbrauchenden sind Solarzellen desto attraktiver, je mehr Strom pro Flächeneinheit sie erzeugen.

Der Wirkungsgrad lässt sich durch das Stapeln von zwei oder mehr Solarzellen erhöhen. Wenn dabei jede Solarzelle besonders effizient einen anderen Teil des Sonnenlichtspektrums absorbiert, lassen sich inhärente Verluste reduzieren und der Wirkungsgrad steigt. Dieser gibt an, wie viel vom einfallenden Licht in Strom umgewandelt wird. Perowskit-Solarzellen eignen sich dank ihrer Vielseitigkeit hervorragend als Bestandteil solcher Tandems. So haben Tandem-Solarzellen aus Perowskiten und Silizium einen Rekordwirkungsgrad von über 29 Prozent erreicht – deutlich höher als der von Einzelzellen aus Perowskiten (25,7 Prozent) und Silizium (26,7 Prozent).

Kombination von Perowskiten mit CIS – Mobilität und Flexibilität

Zusätzliche Vorteile verspricht die Kombination von Perowskiten mit anderen Materialien, wie Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Dadurch werden flexible und leichte Tandem-Solarzellen möglich, die sich nicht nur an Gebäuden, sondern auch an Fahrzeugen und tragbaren Geräten anbringen lassen. Solche Solarzellen könnten sogar zur Aufbewahrung gefaltet oder gerollt und bei Bedarf ausgefahren werden, beispielsweise auf Jalousien oder Markisen, die vor Sonne schützen und gleichzeitig Strom erzeugen.

Einem internationalen Team aus Forschenden unter Leitung von Dr. Marco A. Ruiz-Preciado und Tenure-Track-Professor Ulrich W. Paetzold vom Lichttechnischen Institut (LTI) und Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT ist es nun gelungen, Perowskit/CIS-Tandem-Solarzellen mit einem Spitzenwirkungsgrad von 24,9 Prozent (23,5 Prozent zertifiziert) herzustellen. „Dies ist der höchste gemeldete Wirkungsgrad für diese Technologie und der erste hohe Wirkungsgrad überhaupt, der mit einer fast galliumfreien Kupfer-Indium-Diselenid-Solarzelle in einem Tandem erreicht wurde“, erklärt Ruiz-Preciado. Die Verringerung der Galliummenge führt zu einer schmalen Bandlücke von etwa einem Elektronenvolt eV, was dem Idealwert von 0,96 eV für die untere Solarzelle in einem Tandem sehr nahekommt.

CIS-Solarzellen mit schmaler Bandlücke – Perowskit-Solarzellen mit wenig Brom

Bei der Bandlücke handelt es sich um eine Materialeigenschaft, die denjenigen Teil des Sonnenspektrums bestimmt, den eine Solarzelle absorbieren kann, um Strom zu erzeugen. In einer monolithischen Tandem-Solarzelle müssen die Bandlücken so beschaffen sein, dass die beiden Zellen ähnliche Ströme erzeugen können, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen. Ändert sich die Bandlücke der unteren Zelle, muss die Bandlücke der oberen Zelle daran angepasst werden; umgekehrt ebenso.

Um die Bandlücke für eine effiziente Tandem-Integration einzustellen, werden üblicherweise Perowskite mit hohem Bromgehalt verwendet. Dies führt jedoch häufig zu Spannungsverlusten und Phaseninstabilität. Da die Forschenden am KIT und ihre Partner für ihre Tandems unten CIS-Solarzellen mit schmaler Bandlücke einsetzen, können sie die oberen Solarzellen aus Perowskiten mit niedrigem Bromgehalt herstellen, sodass sie effizienter und stabiler sind.

„Unsere Studie demonstriert das Leistungspotenzial von Perowskit/CIS-Tandem-Solarzellen und definiert die Basis für zukünftige Entwicklungen, die den Wirkungsgrad weiter verbessern können“, so Paetzold. „Erreicht haben wir diesen Meilenstein dank der hervorragenden Zusammenarbeit im EU-Projekt PERCISTAND und besonders dank der engen Kooperation mit der Netherlands Organisation for Applied Scientific Research.“ Wichtige Vorarbeiten gelangen zudem im nationalen Projekt CAPITANO, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). (or)

 

Weg mit dem Verbrennungsmotor – Gedanken von Jean Pütz

Gedanken

Gedanken zum Thema: Abschaffung des Verbrennungsmotors, koste es was es wolle, selbst dann wenn er mit regenerativen Treibstoff betrieben wird. Das hat soeben das Europäische Parlament beschlossen, Ende 2035 soll dieses Gesetz in Kraft treten.

Was wäre, wenn? Abschaffung des Verbrennungsmotors.

Ein Gedankenexperiment für jedermann:
Die moderne Menschheit verfügte nicht über die heutigen Möglichkeiten, mit Maschinen körperliche Arbeit zu verrichten.
Dazu mein persönlicher Kommentar:

Wir bewundern die Restbestände unserer Vorfahren. Sie sind uns sogar so wichtig, dass sogar die UNESCO viele zu Weltkulturdenkmälern erhoben.

Beispiel:  Ägypten vor mehr als 3.000 Jahren. Ich möchte nicht nur die Pyramiden erwähnen, sondern auch die riesigen Tempel, die die Pharaonen errichten ließen, um irgendwelche Götter gültig zu stimmen. Es gibt wenige Menschen, die sich Gedanken darüber machen, unter welchen enormen menschlichen Anstrengungen und Leiden diese entstanden sind.. Zunächst gab es damals keine technische Hilfen, alles musste per Hand geschafft werden. Die Pharaonen haben den Auftrag erteilt, aber eine ganze Hierarchie von Handwerkern und Architekten haben die Ideen geliefert und umgesetzt. Tatsächlich realisiert haben das Millionen von Sklaven, die meistens die Fertigstellung um wenige Jahre überlebten. Von Arbeitsschutz keine Spur.
Es ist kaum 300 Jahre her, dass auch unsere unmittelbaren Vorfahren sich körperlich schinden mussten, um das zu errichten worauf heute unser Wohlstand aufbaut. Damals gabs auch noch Sklaven, die z. B. unter unmenschlichen Umständen in den Bauch von Segelschiffen gepfercht, aus Afrika in die neue Welt Amerika verfrachtet wurden, wobei allein schon dabei viele nicht überlebten.
Selbst die Religionen haben diese Zustände akzeptiert, wenn nicht sogar gefördert, indem sie Missionare versandten, um angeblich europäisches Heil zu stiften.

Die USA und ganz Mittel- und Südamerika verdankt das Entstehen der heutigen Staaten diesen rechtslosen Menschen.

Wer glaubt, dass es heute nur aufgrund der Menschenrechte etwas moralischer geworden ist, der irrt. Es ist vor allen Dingen eine Erfindung, die entscheidend mitgeholfen hat, die Sklaverei abzuschaffen und diesen Menschen wieder ihre Würde zurück zugeben.

Liebe Leser, sie mögen das sarkastisch nennen, aber erst als die Mutter aller Maschinen erfunden wurde, hatten diejenigen eine Chance, die sich in diese verhängnisvolle Lage der Sklaven versetzten und ihr Mitleid in moralische Forderungen umsetzen
Das ist der Grund, weshalb ich dem Erfinder der Dampfmaschine, James Watt, nicht nur posthum den Nobelpreis für Physik verleihen möchte, sondern auch den Friedensnobelpreis. Plötzlich wurde Maschinenarbeit viel viel billiger als Sklavenarbeit. Sie lohnte sich einfach nicht mehr unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten.
Die Dampfmaschine war der erste Verbrennungsmotor, der bestenfalls zwei bis drei Prozent der eingesetzten Energie in Arbeit umsetzen konnte. Trotzdem nahm man die furchtbaren Abgase  billigend in Kauf, auch wenn sie mit der Eisenbahn mitten in die Städte verfrachtet wurden.

Menschlicher Erfindergeist hat das natürlich erheblich verbessert und aus den Maschinen wurden Alltagsgegenstände in Form von Motoren, die entweder von einem flüssigen Treibstoff versorgt wurden, oder von der später entdeckten Möglichkeit des Antriebs durch den elektrischen Strom. Das ermöglichte übrigens in den Fabriken, die Treibriemen abzuschaffen. Mechanische Energie wurde überall verfügbar, selbst dort, wo im Alltag Arbeitshilfen sinnvoll wurden – oder auch nicht. Und so sind unsere Kinder groß geworden. Dass auch dies Nebenwirkungen und Risiken mit sich brachte, beschreibt der kluge und lyrische Beitrag im Folgenden – sozusagen zum Nachdenken und der Gegenwart ins Gästebuch.
Ihr jean Pütz

Carlos Alexander Gebauer, deutscher Jurist, Publizist und Schriftsteller…

„Eine Generation, die nicht mehr weiß, was körperliche Arbeit ist, bekämpft den Motor und setzt auf Muskelkraft. Es ist die Generation Zentralheizung, die glaubt, Wärme komme einfach aus der Wand. Die Generation, die nie Kohle aus dem Keller in den fünften Stock geschleppt hat, um es warm zu haben. Ohne Aufzug.

Diese Generation, die nicht einmal mehr den Satz auf den Mülltonnen kennt „Keine heiße Asche einfüllen“. Eine Generation, die jeden erdenklichen Luxus – von der Waschmaschine über den Wäschetrockner bis zur Spülmaschine und von der elektrischen Zahnbürste über den Akkurasierer bis zum Kaffeevollautomaten – für naturgegeben hält. Es ist diese Generation, die nun ganze Städte zu Fußgängerzonen umbauen will, damit die alternde Bevölkerung ihre Wasserkästen möglichst nicht nach Hause transportieren kann, sondern Flasche für Flasche einkaufen muß; so wie sie auch jede einzelne Flasche aus dem Müll fischt, um das Pfand in Rente zu wechseln.

Die wohlstandsverwahrlosten Luxuskinder, denen der Schweiß bislang allenfalls im Fitnessstudio floss. All diese Entschleuniger und Natureinklangsfetischisten, die Life-Life-Balancierer und Lattemacchiato-Jonglierer werden lernen: Motorsägen und Elektrobohrer, Fahrstühle und Lkws, sie alle wurden nicht erfunden, um das Biotop des dreifach gefächerten Wildlurchs oder das Habitat der fluoreszierenden Zwerglaus zu stören, sondern um den endlosen Schmerz, die ächzende Pein und das zerrende Keuchen bei der Bewältigung alltäglichen Tuns zu reduzieren, um das Leben lebenswerter und die Welt freundlicher zu gestalten.

Ich wage vorauszusehen:
Erst wenn Ihr Euer letztes Bettgestell, Eure letzte Schrankwand, Euren letzten Bierkasten und Euren letzten Gartengrill im Nieselregen eines Herbstnebeltages auf dem Lastenfahrrad den Berg hochgezerrt habt, werdet Ihr begreifen, warum Opa froh war, ein Auto zu besitzen. Und wenn Ihr dann in einer anschließenden Zwischenphase wieder zwischen Bergen von Pferdeäpfeln über die Straßen gehüpft seid, dann kommt der Tag, an dem Ihr Euer Lastenfahrrad in einem glücktriefenden Moment zum Sperrmüll stellt. Sei’s drum: Jede Generation hat das Recht, aus ihrer eigenen Dummheit zu lernen. Schmerzen sind der beste Lehrer.“

Jean Pütz: Mein Fazit:
ich möchte mit einem ironischen Spruch aus den 50er 60er Jahren beginnen: wir brauchen keine Kraftwerke, unser Strom kommt aus der Steckdose. Genau vor dieser Alternative stehen wir heute, wer glaubt, dass die gesamte Primärenergie, das heißt auch die extrem aufwendige Wärme mit Hilfe des elektrischen Netzes bewerkstelligen zu können, selbst unter Nutzung der elektrischen Wärmepumpe, der ist ein Träumer. Das elektrische Netz wird durch immer mehr Inanspruchnahme völlig überfordert, und ein Prinzip der Elektrizität Energie bedeutet, wenn mehr angefordert wird als die Energieproduzenten liefern können, dann gibt es ein GAU: das heißt alle Räder stehen still

Die Sache mit dem Wasserstoff und seine Probleme

Gedanken, Videos

Auszug aus einem Brief an die neugegründete KIT-Forschungsfabrik Universität Karlsruhe.

Wenn wir das Klima in den Griff bekommen wollen, industrielle Anlagen bzw. nach Möglichkeit zu wenden, halte ich für großindustrielle Anlagen die Produktion von grünem Wasserstoff für dringend notwendig.

Nicht nur in Deutschland, sondern in weltweiter Produktion dort, wo Sonne und Wind regelmäßiger und intensiver zur Verfügung stehen. Aber Wasserstoff ist nur ein Zwischenprodukt und viel zu gefährlich im Alltag.

Deswegen muss dringendst die Forschung für nicht nur eine ebenso große Produktionsanlage für regeneratives Methanol folgen.

Gewiss, ein Recycling von CO2 wird dabei unbedingt erforderlich, doch trotzdem frage ich mich, warum die Politik, bisher nicht behindert durch die Wissenschaft, immer noch Wasserstoff als Retter des Energiehungers der Welt propagiert.

Ich selbst bin wie schon öfters gepostet, Dipl. Ingenieur der Elektrotechnik und Schmalspurphysiker und im Parallelstudium empirischer Soziologe. Ich kann also die Beziehungen zwischen Technologie und menschlichem Verhalten beurteilen. Daran scheitert z. B. die Versorgung mit regenerativer Energie ausschließlich aus Deutschland, dem Nichtvorhandensein von ausreichenden Speichern von elektrischer Energie und Methanol.

Viele Bürgerinitiativen lassen schön grüßen. Würde man dieses Problem lösen können und gleichzeitig eine Entwicklungspolitik in Augenhöhe mit den Ländern der 3. Welt ermöglichen.

Überall dort, wo die angesprochenen klimatischen Voraussetzungen gegeben sind, könnten dezentral in der nördlichen und südliche Hemisphäre Produktionsstätten für Methanol entstehen und vor allen Dingen die heutige Monopolisierung der Energieträger beenden. Eine globale und ökologische Marktwirtschaft würde dadurch möglich.

Da ich diese Idee schon öfters propagiert habe, doch niemand begrüßenswerte, neu gegründete Forschungsfabrik als Antwort bekam, bitte ich diese des KIT inständig, mir sachkundige Hilfe zu leisten.

Sind das Utopien oder ….? Warum bin ich ein einsamer Rufer in der Wüste? Warum sind nicht schon Tausende Wissenschaftler auf diese Idee gekommen ? Und Wenn doch, sollten wir schleunigst eine Forschungsgruppe gründen. In meiner Logik ist die einfachste Möglichkeit, ohne milliardenschwere Investitionen in die Infrastruktur, das Klima in den Griff zu bekommen.

Alle Einrichtungen für Transport und weltweite Verteilung dieses regenerativen Methanols sind weitgehend vorhanden, ausgehend von den bisherigen fossilen Energieträgern.

Nach dem Gesetz von Murphy ist die Behandlung reinen Wasserstoffs vom Sicherheitsstandpunkt her zu verantworten. Nicht nur Methanol kann sämtliche fossile Energieträger ersetzen und umgekehrt bei Bedarf wieder in Wasserstoffgas zurück geführt werden.

Ihr Jean Pütz

Die Sache mit dem Wasserstoff und der Klimarettung

Videos

Bitte schauen und hören Sie sich zunächst meine, das von mir frei moderierte Video an, in Ergänzung dazu der folgende Text:

Zunächst möchte ich das wichtigste Thema, dass mir seit jeher am Herzen liegt ihnen zur Diskussion stellen. Es geht um die einzige Möglichkeit irgendwann einmal regenerative Energien als Lösung der drängendsten Klimaprobleme und der enormen Kostensteigerung unseres täglichen Energiebedarfs anzusprechen, weg vom unerträglichen Wunschdenken der Politik. Ganz klar spielt da der regenerative Wasserstoff eine wesentliche Rolle, aber er ist nur eine Zwischenstufe, dafür ist er physikalisch zu kratzbürstig. Die enormen Kosten, die er für die Einrichtung einer Verteilungsnfrastruktur benötigt, lassen sich auf ein Minimum reduzieren.

Alle Welt redet vom Wasserstoff. Ich rede von daraus gewonnenem grünen Methanol, welcher dezentral auch in ärmeren Ländern produziert werden kann und deshalb jegliche Monopole wie bisher bei fossilen Energieträgern verhindert (Problem Russland). Dann erhält globale und soziale Marktwirtschaft im wahren Sinne sozial-ökologisch wieder eine Chance – eine Entwicklungshilfe in Augenhöhe. Dieser Wasserstoff im Gefolge Methanol kann überall dort (nördlichen und südlichen Breiten) gewonnen werden. Es handelt sich um Gebiete, die besonders vom Klimawandel durch die Ausweitung der Wüsten gebeutelt sind. Gestatten Sie mir ein wenig Utopie. Dieses regenerative Methanol wird der Energieträger der Zukunft sein. Es kann alle fossile Energieträger ohne Probleme ersetzen.

Es lässt sich preiswert weltweit transportieren ohne große Investitionen in die Infrastrukturen, und selbst bei Tankschiffskollisionen oder Tanklasterunfällen ist es wesentlich ökologisch unschädlicher als transportieren und verteilen von fossilen Energieträgern wie Erdöl usw. Zur Ergänzung und zur Vervollständigung habe ich noch weitere Gedanken im folgenden Linkbeigefügt: https://jean-puetz.net/die-sache-mit-dem-wasserstoff-und-seine-probleme

Folge 251, der Vernunft eine Chance

Hier geht’s zum Video

Darm und das Gehirn

Klassische Medizin

Wie steuern Signale aus dem Darm Erkrankungen des Gehirns?

(Uni Kiel) – Die Else Kröner-Fresenius-Stiftung verlängert Forschungsförderung zur Darm-Gehirn-Achse innerhalb des Clinician Scientist Programms EKFK an der Medizinischen Fakultät der Universität Kiel.

Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und Multiple Sklerose betreffen zwar Gehirn und zentrales Nervensystem, sie haben aber nicht nur eine neurologische Seite. Mittlerweile gibt es Befunde, die zeigen, dass auch Darmbakterien und das Darmimmunsystem chronische neurologische Erkrankungen mitbedingen oder verschlimmern können. Über welche Wege das geschehen kann, erforscht das Clinician Scientist-Programm Darm-Gehirn-Achse des Else Kröner-Forschungskollegs (EKFK) Kiel. Der Schwerpunkt liegt auf der wechselseitigen Beziehung von Darm und Gehirn vermittelt durch Mikrobiom und Entzündung. 2019 startete das Ausbildungsprogramm an der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) mit einer Förderung durch die Else Kröner-Fresenius-Stiftung für zunächst drei Jahre. Jetzt sagte die Stiftung auch die Finanzierung für weitere drei Jahre mit insgesamt 1,2 Millionen Euro zu. „Das Besondere an unserem Programm ist, dass hier Nachwuchsforscherinnen und -forscher aus unterschiedlichen Fachgebieten -– der Neurologie, der Inneren Medizin und der Radiologie – an einem übergeordneten Thema arbeiten. Es war nicht selbstverständlich, dass solch ein interdisziplinärer Ansatz gefördert wird. Die Else Kröner-Fresenius-Stiftung hat hier Mut bewiesen“, betont EKFK- Sprecherin Professorin Daniela Berg, Direktorin der Klinik für Neurologie am UKSH, Campus Kiel. „Die Forschung über systemweite Zusammenhänge bei neurodegenerativen und neuroimmunologischen Erkrankungen ist wesentlich, um zu einem tieferen Verständnis der Krankheitsmechanismen zu gelangen. Das EKFK baut auf einem hochklassigen Forschungskonzept mit international anerkannter Expertise im Bereich entzündlicher und neurodegenerativer Krankheiten auf. Wir freuen uns sehr, dass dieses zukunftsweisende Programm weiter gefördert wird“, sagt Professor Joachim Thiery, Dekan der Medizinischen Fakultät der CAU.

Kommunikation über die Darm-Gehirn-Achse

„Eine wichtige Frage ist, wie können Veränderungen von Darmbakterien oder des Darmmilieus überhaupt Einfluss auf Krankheitsprozesse haben, die sich über Jahre entwickeln ehe es zu Symptomen kommt, die eine Diagnose der Erkrankung erlauben. Hier scheint das Zusammenspiel zwischen Immunsystem, Entzündungsvorgängen und Neurodegeneration eine wichtige Rolle zu spielen“, erklärt Co-Sprecher Professor Thorsten Bartsch, Leitender Oberarzt an der Klinik für Neurologie am UKSH, Campus Kiel, und Mitglied im Exzellenzcluster „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI). Doch wie Entzündungs- oder Immunsystem-Botenstoffe das Gehirn beeinflussen, ist nicht geklärt. Denn eigentlich trennt die Blut-Hirn-Schranke das Gehirn streng vom restlichen Körper. Zusätzlich ist das Darmnervensystem wechselseitig mit dem Gehirn über den Vagusnerv verbunden, welcher an der Regulation der inneren Organe maßgeblich beteiligt ist. Über welche Wege nun neurologische Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und Multiple Sklerose durch das Darmmikrobiom und eine gastrointestinale Funktionsstörung beeinflusst werden, untersuchen zwei der sechs Clinician Scientists innerhalb des Forschungskollegs. In anderen Projekten kommen zum Beispiel neue bildgebende Techniken zum Einsatz. „Die zwei Kollegen aus der Radiologie wenden neue Bildgebungs- und Softwaretechniken an, um sowohl Gehirnvorgänge abzubilden als auch die gestörte Funktion und veränderte Motilität des Darmes zu untersuchen“, betont Berg. Der Hintergrund dazu ist: Eine veränderte Motilität (Bewegungsfähigkeit) des Darmes kann Ausdruck einer Vorläuferphase der Parkinsonerkrankung sein bevor klinische Beschwerden einsetzen. Bei einer Untergruppe von Parkinsonpatientinnen und -patienten beginnen die neurodegenerativen Veränderungen im Darm und breiten sich von dort in das Gehirn aus, wie Untersuchungen gezeigt haben. „Daher ist es so wichtig, dass ein Projekt aus der Neurogastroenterologie mit einer neuartigen Endoskopietechnik untersucht, ob bei Menschen mit Parkinson oder Multipler Sklerose, das Darmnervensystem verändert ist. Dieser interdisziplinäre Ansatz wird noch durch ein weiteres Projekt der Inneren Medizin unterstrichen, welches den Zusammenhang zwischen Entzündung eines spezifischen Gehirnareals (Hypothalamus), der Adipositas und des Darmmikrobioms untersucht.“

Kombination aus strukturierter Facharztweiterbildung und klinischer Forschung

Das EKFK ist eins von fünf Programmen für forschungsinteressierte Ärztinnen und Ärzte mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten, die die Medizinischen Fakultät der CAU mit dem Exzellenzcluster PMI und dem UKSH etabliert haben. Die Programme ermöglichen eine strukturierte Facharztweiterbildung, sichern die klinische und wissenschaftliche Qualifizierung und bieten gleichzeitig Freiraum für die Forschung. „Mit diesen Programmen begegnet die Universitätsmedizin in Schleswig-Holstein dem enormen Bedarf an forschenden und klinisch tätigen Ärztinnen und Ärzten“, betont Medizindekan Thiery. „Clinician Scientists sind unverzichtbar, weil sie die Brücke zwischen Labor und Klinik schlagen. Sie tragen wesentlich zur Translation von Forschungsergebnissen in die Klinik bei.“ Eine Besonderheit der Clinician Scientist Programme in Schleswig-Holstein ist, dass sie in Zusammenarbeit mit der Landesärztekammer entwickelt wurden. Die Weiterbildungscurricula sind offiziell von der Ärztekammer Schleswig-Holstein zertifiziert. Die Weiterzubildenden haben Planungssicherheit. Am Ende des Programms, das je nach Fachgebiet bis zu acht Jahre dauert, haben sie ausreichend Forschungszeiten, und sie haben auch alle Inhalte erworben, die sie für die jeweilige Facharztprüfung benötigen.

Über EKFK
Das Else Kröner-Forschungskolleg Kiel (EKFK) mit dem Titel „Darm-Gehirn-Achse: Relevanz für die Entzündungsmedizin und Neurodegeneration“ wird gemeinsam von der Medizinischen Fakultät der Universität Kiel und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) organisiert und von der Else Kröner-Fresenius-Stiftung gefördert. Die Forschung umfasst krankheitsübergreifende Entstehungsmechanismen und Einflussfaktoren innerhalb der wechselseitigen Beziehung zwischen Mikrobiom, Entzündung und Gehirn bei neurologischen und internistischen Erkrankungen. Das Programm bietet forschungsinteressierten jungen Ärztinnen und Ärzten die Möglichkeit, parallel zu ihrer klinischen Qualifikation zur Fachärztin oder zum Facharzt ein eigenständiges, Forschungsprojekt zu verfolgen und zur Habilitation zu führen. Dafür werden die Clinician Scientists als Teil ihres modularen Curriculums von der jeweiligen Klinik für die wissenschaftliche Tätigkeit freigestellt. Im Rahmen eines begleitenden, strukturierten Ausbildungsprogramms erhalten sie die Möglichkeit, umfangreiche methodische Kompetenzen und wichtige Schlüsselqualifikationen zu erwerben.

Else Kröner-Fresenius-Stiftung
Die gemeinnützige Else Kröner-Fresenius-Stiftung widmet sich der Förderung medizinischer Forschung und unterstützt medizinisch-humanitäre Projekte. Die Stiftung wurde im Jahr 1983 von der Unternehmerin Else Kröner gegründet und zu ihrer Alleinerbin eingesetzt. Die Else Kröner-Forschungskollegien geben forschungsstarken Universitätskliniken die Möglichkeit, wissenschaftlich talentierten jungen Ärztinnen und Ärzten ein optimales Umfeld zur vertieften wissenschaftlichen Arbeit in einem spannenden Themenfeld zu bieten.

Die wahren Kosten der Russland-Sanktionen

Politik Gesellschaft

Putin hat eines seiner wichtigsten Kriegsziele erreicht, ohne eine Rakete abzuschießen. Mit den verhängten Wirtschaftssanktionen, schädigt sich der Westen selbst. Die Moral von der Geschicht: Emotionaler Aktivismus reißt die Wirtschaft in die Krise.  Zögern und Nachdenken, was man dem Kanzler Olaf Scholz nachsagt, gerät zur Tugend.

Ihr Jean Pütz

(Morning Briefing) – Die Wirtschaftssanktionen gegenüber Russland haben (erwartungsgemäß) nicht den Krieg beendet, aber sie haben erstens Putin und zweitens dem Westen selbst einen schweren ökonomischen Schlag verpasst. Die unbequeme Wahrheit ist diese: Man zielte auf Russland und hat dabei auch sich selbst ins Knie geschossen.

Im Grunde war alles, was jetzt passiert, ökonomisch vorhersehbar: In einer Welt der freien Warenströme und der Geschäftsbeziehungen zum gegenseitigen Vorteil kann kein Partner sich einseitig zurückziehen, ohne zugleich sich massiv selbst zu schaden.

Politiker, die den schnellen politischen Effekt wollten – um damit weniger Putin, als vielmehr ihre Wähler zu beeindrucken – haben damit ihre eigenen Volkswirtschaften unter Stress gesetzt. Weltweit – und eben nicht nur in Russland – reagiert die Wirtschaft mit Fieberschüben und Schüttelfrost.

 

 

 

Meerwasser-Entsalzung revolutioniert

Erde, Klima, Umweltschutz

(pte) – Mittels Fluor-Nanoröhrchen lässt sich Meerwasser 1.000 Mal schneller entsalzen als mit etablierten Verfahren. Außerdem ist der Energieaufwand deutlich geringer, wie Yoshimitsu Itoh vom Institut für Chemie und Biochemie der Universität Tokio http://www.u-tokyo.ac.jp/en zeigt. Die Entwicklung seines Teams ist dem Experten nach ein wichtiger Schritt, um die zunehmende Knappheit an Trinkwasser in weiten Teilen der Welt zu bekämpfen.

Besser, schneller, sparsamer

Itoh hat sich von einer erprobten Technik inspirieren lassen. Wasser und Abwasser fließt leichter durch Rohre, wenn diese innen mit einer Fluor-Verbindung beschichtet sind. Das müsste sich auch auf Nanoröhrchen übertragen lassen, dachte er und machte sich an die Arbeit. „Wir wollten herausfinden, wie effektiv ein Fluor-Nanokanal verschiedene Komponenten einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser und Salz, selektiv filtert“, so Itoh. Nach einigen komplexen Computersimulationen entschied er sich dafür, Prototypen der Fluor-Nanoröhrchen herzustellen.

Die gefertigten Nanoringe haben einen Durchmesser von ein bis zwei Nanometer. Daraus erschufen die Forscher eine Membran. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist fast 100.000 Nanometer breit. Da Fluor elektrisch negativ ist, stößt es negative Ionen wie das im Salz enthaltene Chlor ab, sodass es die Membran nicht passieren kann. Zudem löst es sogenannte Wasser-Cluster auf, so dass diese die Kanäle schneller passieren. Die fluorbasierten Wasserentsalzungsmembranen des Teams sind effektiver, schneller, benötigen weniger Energie für den Betrieb und sind auch sehr einfach zu bedienen.

Ein-Meter-Membran als Ziel

„Derzeit ist die Art und Weise, wie wir unsere Materialien synthetisieren, allerdings relativ energieintensiv. Wir sind jedoch zuversichtlich, dass wir hier Einsparungen erreichen“, sagt Itoh. Angesichts der Langlebigkeit der Membranen und der niedrigen Betriebskosten seien die Gesamtkosten pro Liter Trinkwasser jedoch jetzt schon niedriger als bei etablierten Techniken. So würden die Gesamtenergiekosten viel niedriger ausfallen als bei den derzeitigen Methoden.

Bisher hat das japanische Forscher-Team mit einzelnen Nanokanälen im Labor experimentiert. Ihr Nahziel, so die Wissenschaftler, ist es mittelfristig, daraus Membranen mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter zu formen, um den Durchlauf drastisch zu erhöhen, wie es heißt.

Revisierbares Konzept, alle Länder mit regenerativer Energie zu versorgen

Physik, Chemie, Technik

Antwortbrief an die Fa. Bosch, die in einer Pressemitteilung ankündigte, sich besonders um die Produktion regenerativen Wasserstoffs zu kümmern (blieb bisher unbeantwortet)

Schon als junger Ingenieur habe ich im Übergang der 50er zur den 60er Jahren die Komponenten von Bosch und deren Qualität verwendet, sie haben mir das Konstruieren von elektrischen Schaltungen und ihrer Logik leichter gemacht. Später, im Wissenschaftsjournalismus, schätzte ich die Qualitäten für unseren Nachwuchsförderung. Einen Ihren Stipendiaten habe ich sogar als festangestellten Redakteur eingesetzt.

Ich gestehe Ihnen, dass ich auch heute noch sehr beeindruckt von dem Konzept von Robert Bosch und deren Stiftung bin. Sie haben mit dazu beigetragen, dass der Anteil  von  Technologie und Wissenschaft unsere Gesellschaft zum Wohlstand geführt hat. Leider wird das in den Medien völlig vernachlässigt und hat sich nicht in der Schwarmintelligenz der Deutschen niedergeschlagen. Dafür schätze ich Ihre heutigen Aktivitäten für Umwelt und Klimaschutz umso mehr. Allerdings glaube ich, das die derzeitigen Lösungsansätze der Politik sich im Wunschdenken und Wolkenkuckucksheimen verloren haben.

Gerade war ich beim KIT und habe dort einen Workshop geleitet, der dieses Thema zum Inhalt hatte. Nur als Beispiel: Obwohl der Schwerpunkt des CO2-Ausstoßes in Deutschland eindeutig aus der Energieversorgung von Gebäuden herrührt (35 – 40%), wurden unsere privaten Autos schwerpunktmäßig für die Misere verantwortlich gemacht. Da wiehert der Populismus, denn der unbedarfte Bürger glaubt ja, wenn am Auspuff hinten nichts rauskommt, muss das ja umweltfreundlich sein. Dass das derzeitige schwere Elektroauto (ich nenne das einmal Typ Tesla) von der Ökobilanz her nicht besser ist als ein Verbrenner, wird bewusst übersehen. Es geht dabei nicht nur um die Rohstoffe für die Batterie, sondern es nur mit Ökostrom laden zu können, ist natürlich eine Illusion. Der Strommix wird sich  in den nächsten 20 Jahren immer zu Ungunsten der regenerativen Energie darstellen. Hinzu kommt, dass das etwa 250 kg schwerere Elektro-Auto durch den Reifenabrieb wesentlich mehr Feinstaub und Mikroplastik erzeugt.

Im Übrigen: Nicht wenige Anhänger der ‚Grün-Ideologen‘ glauben, dass die regenerative Erzeugung von elektrischer Energie alle Probleme löst. Keiner beantwortet mir die Frage, wie tausende von Terawatt-Stunden gespeichert werden sollen, wenn Sonne und Wind nicht mitspielen. Motto: ‚Wir brauchen keine Kraftwerke, unser Strom kommt aus der Steckdose‘.

Beim KIT, in einem von mir geleiteten Workshop,  hat mein Konzept der globalen Energieversorgung mit über  Wasserstoff gewonnenes grünes Methanol auch als Entwicklungshilfe der 3. Welt beeindruckt.

Das möchte ich noch einmal präzisieren:

  1. Ich propagiere eine Elektromobilität, die auch für den ‚kleinen‘ Mann erschwinglich ist und trotzdem ein Minimum an Energie erfordert, um von A nach B zu kommen. Das funktioniert zwar auch mit fossilen Treibstoffen (der Prototyp Hyper-Hybrid benötigt nur 1,5 Liter auf 100 Kilometer) und einem Motor mit grünem Methanol noch viel weniger bei einem konkret erreichbaren Wirkungsgrad von 56%.

(s. dazu den Link, die Sendereihe ‚NANO‘ hat dazu einen Bericht ausgestrahlt, der das sehr gut beschreibt):

https://www.3sat.de/wissen/nano/220524-eauto-nano-100.html

Ich möchte noch hinzufügen, dass der Lademotor immer in gleicher Drehzahl im optimalen Wirkungsgrad-Bereich des Motors läuft. Er startet nur dann, wenn die Batterie einen gewissen Ladezustand unterschreitet oder die Elektromotoren zusätzliche Energie anfordern. Die verhältnismäßig leichtere Batterie ist mir einem Handgriff austauschbar und hat nur ein elektrisches Fassungsvermögen von 17 kWh. Das reicht aber aus, um den elektrischen Antriebsmotoren  beim Anfahren und Beschleunigen genügend Power zu verleihen, so dass das Auto in 4 Sekunden 100 Kilometer in der Stunde erreicht. Die dabei eingesetzte elektrische Energie kann durch rekuperieren  der erreichten genetischen Energie beim dynamischen Bremsen jederzeit fast vollständig zurück gewonnen werden. Trotzdem hat es vollgeladen wegen des geringen Gewichtes  eine Reichweite von über 70 Kilometer. Das heißt, in der Stadt kann es voll elektrisch fahren, der Lademotor läuft erst bei höheren Geschwindigkeiten an, die sich in der Stadt sowieso erübrigen. HInzu kommt auch die geringere Reibung ohne viel Feinstaub und Mikroplastik. Kurzum, man benötigt mit dem Hyper-Hybrid ein Minimum an Treibstoff – elektrisch oder flüssig – um von A nach B zu kommen. Damit übertrifft es alles bisherigen automobilen Fahrzeuge.

  1. Überall in der Welt – auf der Nord- und Süd-Halbkugel – wo die klimatischen Voraussetzungen von Wind und Sonne viel besser sind als bei uns hier im Norden, und durch den Klimawandel viele verödete Flächen entstanden sind, steht preiswerter Boden zur Verfügung, um riesige Fotovoltaik- oder Wind-Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff mit anschließender direkter Umwandlung in den H2-Speicher Methanol  (flüssig) umzusetzen. Dieser Energieträger bedarf keinerlei unbezahlbare Investitionen in die Infrastruktur zur sonstigen  Wasserstoff-Gas-Verteilung und Anwendung. Alles ist bereits aus dem fossilen Zeitalter vorhanden. Es bedarf noch nicht einmal der teuren Forschung von Brennstoffzellen, der Verbrennungsmotor erbringt gleiche Effizienz-Ergebnisse.

Das Ganze hat aber noch einen Riesen-Vorteil. Da der Energiegehalt von Wasserstoff und Methanol vom Gewicht her vergleichbar ist, kann die Umwandlung von Wasserstoff in Methanol und umgekehrt von Methanol in Wasserstoff unter Mitwirkung von bereits erforschten Katalysatoren ohne höheren Energieeinsatz erfolgen. Dabei gibt es ein Problem, welches aber preiswert lösbar ist. Um Wasserstoff in Methanol zu verwandeln, benötigt man ein Kohlenstoff-Atom. Das kann, wie im Film über das Hyper-Hybrid-Auto geschildert, aus der Luft gewonnen werden. Das ist jedoch sehr aufwendig und teuer, deshalb benötigt man einen CO2-Kreislauf. Das heißt, in den größeren Verbrauchern wie den in Zukunft unentbehrlichen Kraftwerke, betrieben mit Erdgas im Übergang und später mit grünem Methanol, lässt sich CO2 aus den Abgasen leicht heraus filtern, um es in Form von Kohlensäure transportfähig zu machen. Diese Kohlensäure lässt sich als Rückfracht wieder dorthin transportieren, woher das Methanol kommt.

Alle Welt redet von Wasserstoff, ich rede von Methanol, welches dezentral auch in ärmeren Ländern produziert werden kann und deshalb jegliche Monopole wie bisher bei fossilen Energieträgern verhindert. Dann erhält globale Marktwirtschaft im wahren Sinne sozial-ökologisch wieder eine Chance – eine Entwicklungshilfe in Augenhöhe.

Gestatten Sie mir ein wenig Utopie, sie ist aber glaubwürdiger als die Wolkenkuckucksheime, die derzeit in der Diskussion sind. Zur Ergänzung und zur Vervollständigung habe ich noch weitere Gedanken im folgenden Link hinzugefügt.

Energiehunger

Jean Pütz

Die Hoffnung stirbt zuletzt