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Excellent-Universitäten entdecken neue Untaten des Coronas

Klassische Medizin

(Uni Kiel) – Ein Forschungsteam mit Beteiligung des Exzellenzclusters PMI hat bestimmte Zelltypen im Blut identifiziert, die auf schwere Krankheitsverläufe bei COVID-19 hindeuten.

Bei schweren Verläufen einer COVID-19-Erkrankung spielen nicht nur die üblicherweise als Immunzellen bezeichneten Zelltypen eine Rolle. Insbesondere unreife Vorläuferzellen im Blut, die normalerweise nur im Knochenmark vorkommen und die dort erst durch Reifung zu Blutzellen werden, weisen auf einen besonders schweren Verlauf der Erkrankung hin und könnten zu vielen der klinischen Komplikationen bei COVID-19 beitragen, wie ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Exzellenzclusters „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI) zeigen konnte. Die neuen Erkenntnisse haben die Forschenden der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), des Universitätsklinikums Schleswig-Holsteins (UKSH) und der Universitäten Bonn, Köln, Lübeck, Tübingen und Nijmegen sowie des Forschungszentrums Borstel – Leibniz Lungenzentrum und des Deutschen Zentrums für neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen des nationalen DFG Forschungsverbundes „Deutsche COVID-19 OMICS Initiative“ (DeCOI) am Donnerstag (26.11.2020) im renommierten Fachmagazin Immunity publiziert.

Auf der Suche nach einem Biomarker für einen schweren COVID-19-Verlauf
Infektionen mit dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV2 nehmen sehr unterschiedliche klinische Verläufe. Während viele mild oder sogar symptomlos verlaufen, können sie insbesondere bei älteren Menschen auch lebensbedrohlich werden. In diesen schweren Formen, die einen Krankenhausaufenthalt notwendig machen, können neben einer Lungenentzündung auch weitere Organe wie das Herz oder die Niere mitbetroffen sein. Hierbei spielt eine fehlgeleitete Entzündungsreaktion eine wichtige Rolle. Darüber hinaus deuten immer mehr Befunde darauf hin, dass Schäden an kleinen Blutgefäßen und eine zu starke Blutgerinnung entscheidende Faktoren für schwere Verläufe sind. So sind Blutgerinnsel in der Lunge eine der häufigsten direkten Todesursachen bei COVID-19.

„Trotz zahlreicher Studien wissen wir immer noch relativ wenig darüber, was den Krankheitsverlauf und die Schwere der Erkrankung beeinflusst. Welche Zelltypen spielen hier wann eine wichtige Rolle? Und können wir auf diese Weise bestimmte molekulare Fingerabdrücke im Blut identifizieren, die schon früh auf einen schweren Verlauf hinweisen? Das waren Fragen, die wir uns am Anfang gestellt haben. Letztlich haben uns genau diese Serienaufnahmen der Krankheit zu vorher unbeachteten Zelltypen geführt, die charakteristisch für eine schwere COVID-19-Erkrankung sind“, erklärt einer der federführenden Autoren der Studie, Professor Philip Rosenstiel, Direktor des Instituts für klinische Molekularbiologie (IKMB) der CAU und des UKSH und Vorstandsmitglied im Exzellenzcluster PMI.

Zwei unreife Blutzelltypen charakteristisch für schweren Verlauf
Untersucht hat das Team dazu Blutproben von Patientinnen und Patienten, die an den Universitätskliniken in Kiel, Bonn, Köln und Nijmegen wegen einer COVID-19-Erkrankung stationär behandelt wurden. Bei einer Gruppe von 14 Erkrankten wurden die im Blut vorkommenden Zellen in einer Zeitserie, also zu verschiedenen Zeitpunkten während der Erkrankung, analysiert. Als Vergleichsgröße dienten Blutproben gesunder Personen. „Das Besondere ist, dass wir mithilfe der sogenannten Einzelzellgenomik Hunderttausende Zellen durch Sequenzierung parallel analysiert haben und damit auch seltenere Zelltypen identifizieren konnten“, erklärt Dr. Joana Pimenta Bernardes, Nachwuchswissenschaftlerin des Exzellenzclusters PMI und Postdoc am IKMB, die gemeinsam mit den anderen beiden jungen Forschenden Dr. Florian Tran, Clinician Scientist des Exzellenzclusters PMI, und Dr. Neha Mishra Erstautorin der Studie ist. Mishra, die als Postdoc ebenfalls am IKMB forscht, erklärt weiter: „Zusammen mit anderen Daten wie klinischen Laborwerten und Messungen von Entzündungsbotenstoffen konnten wir eine Art Fingerabdruck, eine Signatur, der veränderten Funktionsweise dieser Zellen, erstellen und über die Zeit verfolgen.“

Signaturen von zwei unreifen Zelltypen sind demnach für die COVID-19-Erkrankung besonders charakteristisch: von Vorläuferzellen von Blutplättchen, sogenannten Megakaryozyten, und von unreifen roten Blutkörperchen. „Das ist vor allem überraschend, weil diese Vorläuferzellen sich normalerweise nicht im Blut, sondern im Knochenmark befinden“, erklärt Tran. „Wir kennen solche Ausschwemmungen von Vorläuferzellen ins Blut von schwerkranken Patientinnen und Patienten, etwa bei einer bakteriellen Sepsis (Blutvergiftung). Für COVID-19 ist dies bisher so nicht beschrieben worden“, so Tran weiter.

„Mithilfe unserer Analysen konnten wir ein sehr detailliertes Bild von den zellulären Veränderungen während des gesamten Krankheitsverlaufs zeichnen. Während bisher vor allem die Immunzellen Beachtung fanden, konnten wir mit den Vorläuferzellen nun auch Zelltypen finden, die bisher übersehen worden sind“, sagt einer der Senior-Autoren Joachim Schultze, Professor an der Universität Bonn und Direktor für Systemmedizin am Deutschen Zentrum für neurodegenerative Erkrankungen (DZNE).

Mögliche Erklärung für Gerinnungsprobleme bei COVID-19 gefunden
Besondere Einblicke bekamen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch eine Gruppe von 39 COVID-19-Patientinnen und -Patienten, die in Nijmegen auf der Intensivstation behandelt worden waren, also besonders schwere Verläufe hatten. Auffällig war hier, dass bei den Personen, die an der Erkrankung verstarben, während des Krankheitsverlaufs die Signatur der Megakaryozyten und der Vorläuferzellen der roten Blutkörperchen deutlich stärker ausfiel, als bei den Personen, die die Intensivstation später wieder verlassen konnten. „Die Megakaryozyten spiegeln ein bekanntes COVID-19-Problem wieder: Blutplättchen sind zuständig für die Blutgerinnung und eine der häufigsten direkten Todesursachen bei COVID-19 sind Gerinnungsprobleme. Die aktivierten Megakaryozyten im Blut bringen möglicherweise Blutplättchen hervor, die leichter aggregieren und damit zu den Gerinnungsproblemen führen“, sagt Rosenstiel. Die Zunahme der Vorläuferzellen der roten Blutkörperchen deutet auf einen Sauerstoffmangel hin und ist als Notfallreaktion bei schweren Lungenerkrankungen bekannt.

Gemeinsam zum Erfolg
Die Studie wurde durch das bundesweite Konsortium, der „Deutschen COVID-19 OMICS Initiative“ (DeCOI), ermöglicht und entstand unter Mitwirkung von Partnern aus dem „Human Cell Atlas“, einem internationalen Konsortium zur Einzelzellanalyse. „Nur durch diese Teamarbeit konnten die komplexen Analysen und die Interpretation der Daten überhaupt in der kurzen Zeit bewältigt werden“, sagt Schultze, der auch Koordinator von DeCOI ist.

„Durch die vorliegende Arbeit haben wir eine Grundlage für diagnostische Testverfahren geschaffen, die anhand von Blutproben bereits früh einen schweren Krankheitsverlauf erkennen. Damit könnte die Versorgung besonders schwer betroffener Patientinnen und Patienten gezielt verbessert werden“, betont einer der Senior-Autoren Professor Stefan Schreiber, Direktor der Klinik für Innere Medizin I, UKSH, Campus Kiel, Direktor am IKMB, Sprecher des Exzellenzclusters PMI. „Besonders freut es mich, dass drei Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler des Exzellenzclusters PMI als Erstautorinnen und -autoren maßgeblich an dieser Arbeit beteiligt waren, darunter auch einer unserer Clinician Scientists. Das zeigt, wie gerade die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der nächsten Generation exzellente Forschung mit Relevanz für die Gesellschaft leisten.“

Über DeCOI
DeCOI ist ein nationales Netzwerk zahlreicher Genomforschenden von mehr als 45 Institutionen, die in dem Konsortium ihre Expertise und Sequenzierinfrastruktur bündeln, um einen wissenschaftlichen Beitrag zur Bewältigung der COVID-19-Pandemie zu leisten. DeCOI basiert auf dem von der DFG geförderten Netzwerk von Next-Generation-Sequencing (NGS)-Kompetenzzentren, das Expertise in der Sequenzierung und NGS-Datengenerierung zusammenführt. Das Deutsche Humangenomphänomen-Archiv (GHGA) und das NFDI4Microbiota-Konsortium sind die anderen großen Gründungskonsortien von DeCOI, die erweiterte Expertise in Datenmanagement und Datenanalyse anbieten.

Kaum zu glauben: Radio Maria in Italien mit Verschwörungstheorien – Mit einer Einführung von Jean Pütz

Klassische Medizin, Politik Gesellschaft

Dass Italien wieder extrem von der Corona-Pandemie erwischt worden ist, geht auch auf einen Ordensbruder zurück, der Corona als Strafe Gottes bezeichnet und jedem, der reinen Herzens ist verspricht, er brauche sich nicht dagegen zu schützen.
Der faschistische ehemalige Minister Matteo Salvini unterstützt den Sender ebenso wie tausende katholischer Christen, die das alles glauben. Das ist in Deutschland vergleichbar mit der eigenartigen Querdenker-Bewegung, die sich offenbar – mit Rückgriff auf das Mittelalter – ähnlich gebärdet wie früher Verschwörungsmeister in den Religionen. Es handelt sich hier um einen Rundfunk-Kommentar des WDR, der hörenswert ist.

Ihr Jean Pütz

Verheerender Einfluss der Verschwörungsmythen auf unsere Demokratie – Ein Briefwechsel

Politik Gesellschaft

Die verantwortliche Redakteurin im ZDF, Christiane Götz-Sobel, die u. a. auch für die Sendungen von Professor Harald Lesch initiiert und betreut, die ich sehr hoch schätze, hat mir zu dem Thema einen persönlichen Brief geschrieben, den ich den Besuchern meiner Homepage nicht vorenthalten möchte. Gleichzeitig finden Sie anschließend meine persönliche Antwort. Vielleicht regt das auch Sie zum Nachdenken an.
Ihr Jean Pütz

Lieber Jean,

danke für Deine Mail.

Gestern war ich auch zeitweise in der von Rainer Korbmann organisierten Videokonferenz. Allerdings saß ich zu der Zeit im Zug und hatte den einen oder anderen Aussetzer in der Übertragung.
Du hast auch dort Deine Sorge bezüglich der Verbreitung von Verschwörungsideologien geäußert.

Ich teile Deine Einschätzung, dass es eine Gefahr für die Demokratie wäre, wenn sich die Mehrheit der Bürgerinnen und Bürger von jedweder demokratisch legitimierten Autorität abwenden würden.
Aber jemand, der sich schon weit auf dem Gleis einer Verschwörungsideologie vom „common sense“ entfernt hat, ist nach aller Erfahrung kaum mehr zu bekehren. Im Gegenteil Jede Argumentation drängt diejenigen noch weiter in ihren Verschwörungsglauben. Schließlich wollen sich diese Menschen ihr Weltbild nicht kaputt machen lassen – und sich aber auch nicht die Mühe machen, andere Sichtweisen zu prüfen.

Wir arbeiten aber gemeinsam daran, den „gesunden Menschenverstand“ zu stärken, um möglichst viele Menschen immun zu machen gegenüber solchen Ideologien.

Sei herzlich gegrüßt und bleib gesund!
Christiane

Liebe Christiane,
ich wusste, dass wir am selben Strick ziehen und wir müssen aufpassen, dass uns der Henker nicht erwischt. Gerade komme ich von einem sehr intelligenten Zahnarzt, der alle Möglichkeiten der modernen Technik nutzt. Wir waren uns einig, dass diese enorme Kreativität, die von der Wissenschaft in Form von Techniken entwickelt wurde, kaum jemand noch verstehen kann. Das ist – glaube ich – einer der Ursachen, dass die Menschen das zwar nutzen, aber alles als Selbstverständlich empfinden, weil sie sowieso keine Chance haben, es zu verstehen bzw. glauben, keine Zeit zu haben, sich damit zu beschäftigen. Diese Selbstverständlichkeiten sind das große Problem, so dass Populisten uns das Blaue vom Himmel versprechen bzw. Ängste schüren können, weil das Wissen um naturwissenschaftliche Gesetze immer mehr verschwindet und die Notwendigkeit von Wissenschaft, die unseren gesamten Wohlstand bestimmt, missachtet wird. So entstehen diese Verschwörungsmythen, die Schwarmintelligenz der Deutschen ist über das Wissen des Mittelalters noch nicht weit hinausgekommen. Leider gilt das auch für viele europäische Länder und Amerika – Brexit lässt grüßen. Das ist der Hauptgrund, weshalb ich mich bei Facebook engagiere. Doch Du kannst mir glauben, dass ich so manchen Shitstorm über mich ergehen lassen muss.
Als Beispiel möchte ich Dir einen Link von mir zusenden. Titel: Entscheidet Corona die amerikanischen Wahlen – Donald Trump in der Bredouille.

Facebook Beitrag mit über 1600 schriftlichen Antworten. Thema entscheidet Corona die amerikanischen Wahlen, Donald Trump in der Bredouille.

Ich weiß nicht, ob Du Facebook abonniert hast, aber einer von Deinen Mitarbeitern kann Dir bestimmt helfen.
Da habe ich über 1600 schriftliche Kommentare bekommen, wobei die Hälfte in die Kategorie Shitstorm einzuordnen ist. Versöhnt haben mich die Emotions. Da habe ich wenigstens eine Zustimmung von ‚Daumen hoch‘ und ‚Herz‘ von 80%.
Daran kannst Du aber auch erkennen, wie sich unsere Gesellschaft immer mehr spaltet. Diejenigen, die besonders laut sind, sind die Anhänger der Verschwörungstheorien oder mit faschistoiden Vorlieben. Hitler ist bereits mit viel weniger Anhängern gestartet.
Was mich besonders bedrückt ist, dass der Mainstream bezgl. notwendiger Klimarettung zwar das Problem im Auge hat, aber auch die Maßnahmen sich weit vom Prinzip Ursache und Wirkung entfernen und daher kontraproduktiv sind. Auch dazu habe ich ein stringentes Konzept entwickelt, welches garantiert verhindern hilft, dass unsere Industrie hops geht, doch der CO2-Gehalt nicht gebremst wird. Die Menschen in einer Demokratie durch Verbote nicht überzeugt werden können, höchstens eine Minderheit, die sich dann Klimaschützer inkl. ‚Friday for Future‘ nennen.
Wenn Du einmal eine Redaktionskonferenz hast, wie ich das früher mit meinen Sendungen auch gemacht habe, bin ich gerne bereit, einmal dazu zu kommen. Halte mich nicht für Größenwahnsinnig, aber ich 100%ig davon überzeugt, dass dies auch ohne Milliarden Subventionen zum Erfolg führt – Beispiel Verkehr, wo unsere privat-PKWs durch eine Schimäre gebeutelt wird, obwohl diese nur einen CO2-Anteil von 6-8% bedeuten. Die mehr als 40% die unsere Gebäude an Energie verschlingen, sind immer vernachlässigt worden, weil die Bürger nicht begreifen, dass die Wärme einen höheren Energiebedarf hat als die Bewegung. Deswegen können die Grünen mit Ersterem so viele Anhänger rekrutieren. Das alles lässt sich 100% belegen, ebenso wie die Maßnahmen, die Abhilfe schaffen können.

Herzliche Grüße
Dein Jean

 

Corona einmal lustig und historisch gesehen – Mit einem Vorwort von Jean Pütz

Klassische Medizin

Der Autor, Professor Dr. Helmut Schatz, ist ein persönlicher Freund von mir. Er ist Internist an der Universitätsklinikum Bochum und Endokrinologe, das heißt Fachmann für die Steuerung des menschlichen Körpers durch Hormone und Drüsen und Organe, die diese produzieren.  Regelmäßig steigt er von seinem Elfenbeinturm herunter und schreibt interessante Artikel verständlich für jedermann in der Fachzeitschrift für Endokrinologie. Auf meiner Homepage profitiere ich davon.

Dass er auch eine gute Portion Humor besitzt, beweist er in folgendem Artikel.

Viel Spaß, Ihr Jean Pütz

Die Weltgesundheitsorganisation WHO definiert mit COVID-19 die „Corona Virus Disease 2019“.  Wussten Sie, dass in der 37. Ausgabe von ASTERIX in Frankreich (2017) im Comic-Heft „Asterix in Italien“ der Bösewicht „Coronavirus“ hieß? Coronavirus war als Kontrahent von Asterix und Obelix ein unbeliebter Wagenlenker, als die Gallier nach Italien einfielen.

Die frühchristliche Märtyrerin St. Corona wird im deutschen Sprachraum in mehreren Kirchen verehrt: In Niederösterreich in St. Corona am Wechsel, in St. Corona am Schöpfl, dem höchsten Berg des Wienerwaldes, und in Niederbayern liegt im Ortsteil Staudach der Gemeinde Massing die Wallfahrtskirche St. Corona. Die Heilige Corona ist Schutzpatronin auch gegen Seuchen.

Der Referent bastelte aus aktuellem Anlass ein „Marterl“, wie man in seiner österreichischen Heimat ein Votiv- oder Heiligenbild in freier Natur nennt, und hängte es neben seine Haustür in Bochum, wo heute so gut wie auf jeder Seite der Zeitungen und in allen Nachrichtensendungen „Corona“ vorkommt.  Die 16-jährige christliche Märtyrerin wurde im Jahre 177 n.Chr. in Syrien wegen ihres Glaubens an zwei niedergebeugte Palmen gekettet und beim Emporschnellen der Bäume in der Luft zerrissen. Ihre Reliquien liegen heute im Dom zu Aachen.

Und jeder spricht von „Quarantäne“. Ich befragte viele Bekannte in meiner Umgebung – man glaubt es nicht: Kaum einer konnte mir Auskunft geben, woher der Ausdruck stammt. Dabei ist der Wortstamm recht klar. Quaranta Giorni – vierzig Tage. Präventive Isolierung von Menschen, Tieren und Pflanzen gab es schon lange seit der galloromanischen Zeit. Heimkehrende Schiffe auch der venezianischen Flotte aus Gebieten mit Pest, Fleckfieber und anderen Seuchen durften nicht in die Häfen einfahren, erstmals wohl nicht nach Ragusa, seit 1374 nach einem Erlass des Dogen auch nicht in den venezianischen Hafen. Die Mitglieder der Besatzung und Passagiere mussten in Seuchenhäusern in Dubrovnik oder in Venedig auf der Insel Lazzaretto Vecchio in der Lagune vierzig Tage ausharren, bevor sie in die Stadt gelassen wurden.

Ein Zeitraum von 40 Tagen in Abgeschiedenheit findet sich übrigens schon in der Bibel. Vergleichsweise ist bei Verdacht auf die Möglichkeit einer Infektion die 14-tägige Quarantänezeit jetzt bei uns für COVID-19 recht gering.

Helmut Schatz

Wie breiten sich Corona-Viren über die Luft aus ?

Klassische Medizin

(IUTA) – Dass Viren sich über Aerosolpartikel ausbreiten können, zeigen inzwischen viele wissenschaftliche Studien. Aber was genau ist eigentlich ein Aerosol? Als Aerosol bezeichnet man ein Gemisch aus Luft mit festen oder flüssigen Partikeln. Und es ist wendig, verändert sich ständig, ist kaum in den Griff zu bekommen. Besonders als Transporteur von Coronaviren sind Aerosolpartikel in der Öffentlichkeit bekannt geworden. Aber wie geht man mit diesem Wissen um und wie soll man sich verhalten? Die Gesellschaft für Aerosolforschung, in der sich das JRF-Institut IUTA – Institut für Energie- und Umwelttechnik engagiert, hat nun mit Unterstützung von mehr als 185 internationalen Expertinnen und Experten den aktuellen Wissensstand und Empfehlungen zum Schutz vor dem Virus zusammengetragen:

  • Keine Maßnahme kann für sich alleine funktionieren! Das Zusammenspiel der verschiedensten Maßnahmen ist nach derzeitigem Wissensstand der beste Weg zur Minimierung des Infektionsrisikos.
  • Abstand halten ist wichtig, denn mit zunehmendem Abstand werden direkt ausgeatmete Viren verdünnt, und die Wahrscheinlichkeit sich anzustecken sinkt. Zudem gibt man großen Tropfen die Möglichkeit, zu Boden zu sinken. Der vielfach vorgeschriebene Mindestabstand kann als Anhaltspunkt dienen, sollte aber insbesondere bei längeren Zusammenkünften und auch in Innenräumen mit verringerter Luftbewegung vergrößert und durch weitere Maßnahmen ergänzt werden.
  • Masken helfen, einen Teil der exhalierten Partikel (und Viren) zu filtern. Dadurch sinkt die Konzentration der exhalierten Partikel (und Viren) in einem Raum und damit das Infektionsrisiko. Hierbei ist zu beachten, dass die ausgeatmeten Aerosolpartikel durch anhaftende Feuchtigkeit relativ groß sind und somit auch von einfachen Masken effizient zurückgehalten werden können. Da diese Partikel aber mit längerer Verweilzeit in der Raumluft schrumpfen, sind einfache Mund-Nasen-Bedeckungen für den Selbstschutz weniger effizient. Hierfür sind Atemschutzmasken erforderlich, die auch für feine Partikel eine hohe Abscheidung zeigen, z. B. der Klassen FFP2, N95 oder KN95. Diese sind sowohl für den Selbst- als auch den Fremdschutz effizient, sofern sie über kein Ausatemventil verfügen. Masken mit Ausatemventil dienen hingegen nur dem Selbstschutz und widersprechen daher dem Solidaritätskonzept, dass Mitmenschen durch kollektives Maskentragen geschützt werden.
  • Gesichtsvisiere, die ohne zusätzliche Verwendung von Masken eingesetzt werden, sind hinsichtlich Aerosolpartikeln weitgehend nutzlos, da die Luft mit Partikeln (und Viren) ungefiltert um die Visiere herumströmt. Gesichtsvisiere werden im klinischen Alltag zusätzlich zu Masken getragen, um Tröpfcheninfektion über die Schleimhäute der Augen zu verhindern. Ebenfalls weitgehend unwirksam gegen die Aerosolverbreitung in Innenräumen sind mobile oder fest installierte Plexiglasbarrieren. Diese können nur kurzfristig die kleinräumige Ausbreitung eines Aerosols, z. B. im Kassenbereich eines Supermarkts, verhindern, bieten aber längerfristig keinen Schutz. Gesichtsvisiere und Plexiglasscheiben dienen im Wesentlichen als Spuck- und Spritzschutz gegenüber großen Tröpfchen.
  • Im Freien finden so gut wie keine Infektionen über das Aerosol statt. In geschlossenen Räumen ist Lüften unerlässlich, um die ausgeatmete Luft in einem Raum durch frische Luft von draußen zu ersetzen. Stoß- und Querlüften sind dabei vergleichbar effektiv wie dauernd das Fenster vollständig geöffnet zu lassen. Aus energetischer Sicht ist Stoß- oder Quer-lüften insbesondere im Winter allerdings effizienter. CO2-Monitore können bei der Überwachung der Luftqualität in Innenräumen helfen. Sie zeigen beim Lüften an, wann gelüftet werden sollte und wann die Luft in einem Raum während des Lüftens ausreichend gewechselt ist. Sie können jedoch nur als Indikator verwendet werden und verhindern selbst bei Einhaltung der vorgeschlagenen CO2-Grenzkonzentrationen keine direkte Infektion durch unmittelbar benachbarte Personen.
  • Luftreiniger können einen sinnvollen Beitrag leisten, um die Partikel- und Virenkonzentration in einem Raum zu reduzieren. Bei der Beschaffung von Luftreinigern muss darauf geachtet werden, dass diese für den angedachten Raum aus-reichend dimensioniert sind, um die Partikel- und Virenlast auch wirklich signifikant zu verringern. Der Luftdurchsatz des Gerätes ist hier wichtiger als die Effizienz des Filters. Fest verbaute Lüftungsanlagen können ebenso sinnvoll sein, sofern sie die Luft filtern, um die Partikel- und Virenlast in einem Raum zu verringern, wenn sie mit 100 % Frischluftzufuhr betrieben werden.

Mit diesem Papier möchte die GAeF einen Beitrag dazu leisten, den momentan so häufig anzutreffenden Begriff „Aerosol“ sowie die relevanten Aerosolprozesse anschaulich darzustellen und zu erläutern. Dabei wird im Rahmen dieses Papiers nur auf die wesentlichen Grundlagen eingegangen.

Bleiben unsere Stromnetze stabil, wenn sie nur mit regenerativen Energien gespeist werden ?

Erde, Klima, Umweltschutz

(KIT) – Im Zeitalter erneuerbarer Energien wird die Netzfrequenz ein immer wichtigerer Indikator für die Stabilität der Stromversorgung. Ein interdisziplinärer Forschungsverbund analysiert unter Federführung der Helmholtz-Gemeinschaft Frequenzfluktuationen in zwölf synchronen Netzgebieten auf drei Kontinenten. Für die Datenaufzeichnung haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) einen tragbaren, GPS-synchronisierten Rekorder mit einer neuen Messtechnik entwickelt. Über erste Ergebnisse berichtet das Team nun in der Fachzeitschrift Nature Communications. (DOI: 10.1038/s41467-020-19732-7)

Die Netzfrequenz und ihre Schwankungen liefern Forschenden unterschiedlicher Disziplinen spannende Informationen für das Stromnetz. Sie zeigen vor allem, ob und in welchem Maß das Netz stabil ist, also inwieweit Erzeugung und Nachfrage sich die Waage halten. Sie lassen unter anderem aber auch Rückschlüsse darauf zu, wie sich Störungen und Ausfälle auswirken oder auch welchen Einfluss die Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen hat. Internationale Expertinnen und Experten aus Mathematik, Physik und den Ingenieurwissenschaften haben nun Frequenzdaten in Europa, den USA und Afrika gemessen und genauer unter die Lupe genommen.

Electrical Data Recorder: Frequenzdaten mit hoher Auflösung
Ein Forschungsteam des Instituts für Automation und angewandte Informatik (IAI) am KIT stellte für diese großangelegte Messkampagne von insgesamt rund 430 Tagen mehrere neuartige Aufnahmegeräte zur Verfügung. Der am IAI entwickelte Electrical Data Recorder (EDR) verwendet einen GPS-Empfänger zur Zeitsynchronisation und ermöglicht die Aufzeichnung von Roh- und Frequenzdaten mit sehr hoher Auflösung. Das Gerät ist tragbar und in der Lage, die Rohdaten über einen sicheren VPN-Tunnel direkt in die Datenbank „Large Scale Data Facility“ am Steinbuch Centre for Computing des KIT zu übertragen, wo sie für Forschungszwecke weiterverarbeitet werden. „Unser Rekorder ist nicht nur hochleistungsfähig, sondern auch praktisch zu handhaben“, erläutert Dr. Heiko Maaß vom IAI. Um die Messungen an einem bestimmten Ort zu starten, braucht der EDR nur eine Steckdose. Wenn kein Internet zur Verfügung steht, kann er die Daten über mehrere Wochen lokal speichern.

Je größer, desto stabiler: Frequenzschwankungen hängen von der Netzgröße ab
Für die Verbundforschungen sind die Geräte mittlerweile um die halbe Welt gereist. Die insgesamt 1,27 Gigabyte Frequenzdaten aus dem 50 Hertz- bzw. 60 Hertz-Bereich, die der aktuellen Veröffentlichung in Nature Communications zugrunde liegen, wurden an 17 Stationen in insgesamt zwölf unterschiedlichen, synchronen Netzgebieten von Kontinentaleuropa über die USA und Südafrika bis nach Island und die Färöer Inseln erfasst. Der Vergleich zwischen den heterogenen Gebieten zeigt: In kleineren Netzen sind die Frequenzfluktuationen deutlich höher als in großen. „Je größer das Stromnetz, desto stabiler“, erklärt Richard Jumar vom IAI. „Dieser Befund bestätigt unsere bisherigen Annahmen, dass die Intensität der Frequenzschwankungen von der Größe des Netzes abhängt. Insbesondere ist damit das zugrunde liegende entsprechende Skalierungsgesetz bestätigt“.

Das mittels der EDR-Messungen entstandene Datenmaterial wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über den Verbund hinaus der internationalen Forschungscommunity zur Verfügung stellen. „Unsere Untersuchungen bieten großes Potenzial – nicht nur für die Entwicklung statistischer Modelle zur Frequenzdynamik, sondern später auch für die bessere Regulierung der Stromversorgung, die sich immer mehr aus volatilen Energiequellen speist“, betont Professor Veit Hagenmeyer, Institutsleiter des IAI.

Die Studie wurde unter Federführung der Helmholtz-Gemeinschaft (KIT und Forschungszentrum Jülich) durchgeführt. Konsortialpartner sind darüber hinaus die Queen Mary University in London, die Technische Universität Dresden und die Universität Istanbul.

Nachhaltigkeit im Blick: Lithium aus dem Oberrheingraben

Physik, Chemie, Technik

(KIT) – Weltweit steigt der Bedarf an Lithium: Vor allem für die E-Mobilität ist der Rohstoff heiß begehrt. Um den tendenziell weiter steigenden Bedarf decken zu können, wird seit einigen Jahren auch die Produktion von Lithium aus Anlagen der Tiefengeothermie diskutiert, vereinzelt sind bereits Pilotprojekte in der Umsetzung – unter anderem im Oberrheingraben. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert nun das Verbundprojekt UnLimited, bei dem die EnBW Energie Baden-Württemberg AG als Kooperationsführer gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und den Partnern BESTEC, HYDROSION und Universität Göttingen eine Pilotanlage im Geothermiekraftwerk in Bruchsal einrichten wird.

Deutschland deckt seinen Bedarf an Lithium bislang vollständig über Importe, doch die Nachfrage steigt stetig, da Lithium-Ionen-Batterien auch für mobile und tragbare Anwendungen sehr gefragt sind. Weltweit zeigen auch Geothermieanlagen zum Teil beachtliche Gehalte an Lithium im Tiefenwasser – die Frage ist, wie es extrahiert werden kann. Das Projekt UnLimited („Untersuchungen zur Lithiumproduktion aus heißen Tiefenwässern in Deutschland“) setzt sich zum Ziel, die notwendigen technischen und wirtschaftlichen Grundlagen für eine Lithiumproduktion aus heißem Tiefenwasser in Deutschland zu entwickeln.

Heimische Produktion eröffnet Alternativen für Lieferketten
„Das in Bruchsal erbohrte Wasser ist mit rund 150 mg Lithium pro Liter Wasser relativ reich an Lithium“, so Professor Jochen Kolb, Leiter der Abteilung Geochemie und Lagerstättenkunde am Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT. Es werde zwar nicht die bundesweit benötigte Menge liefern, doch diese heimische Produktion eröffne Alternativen für Lieferketten und reduzierte Umwelteinwirkung. „Kurze Transportwege, Flexibilität gegenüber anderen Anbietern, Versorgungssicherheit und erweiterte Lieferketten: Wir nutzen den Rohstoff Geothermalwasser effizienter“, sagt Kolb, „und das hat den Nebeneffekt, dass es auch einen ökonomischen Boost für die Geothermie geben könnte.“
In der Geothermieanlage Bruchsal, welche die EnBW gemeinsam mit den Stadtwerken Bruchsal seit 2010 betreibt, wird Tiefenwasser für Wärme und Strom gefördert und nach der thermischen Nutzung wieder in das Reservoir zurückgeführt. Mit dem Wasserdurchsatz werden dabei überschlägig rund 800 Tonnen Lithiumchlorid pro Betriebsjahr ungenutzt gefördert und zurückgeführt. Im Rahmen eines Projekts entwickelte die EnBW gemeinsam mit dem KIT ein Verfahren, mit dem sich im Labormaßstab das im Tiefenwasser gelöste Lithium nachhaltig gewinnen lässt.
„Die Laboruntersuchungen stimmen uns optimistisch. Wir haben belegen können, dass es technisch grundsätzlich machbar ist. Jetzt gilt es, in einem nächsten Schritt die technische Umsetzung unter Realverhältnissen zu prüfen und die Wirtschaftlichkeit auch im größeren Maßstab zu bestimmen“, betont Dr. Thomas Kölbel, Konzernexperte Geothermie bei der EnBW. „Unsere Bruchsaler Anlage arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf. Das bedeutet, dass weder Gase noch Flüssigkeiten an die Umwelt abgegeben werden. Und nun wollen wir zeigen, dass wir auch im industriellen Maßstab eine nachhaltige und umweltverträgliche Produktion umsetzen können.“

Lithiumgehalt in Thermalwässern effizient nutzen
Bisherige Untersuchungen zeigen, dass es im Norddeutschen Becken und im Oberrheingraben erhöhte Lithiumgehalte in Thermalwässern gibt. Aus Schichten zwischen 3 000 und 5 000 Metern Tiefe wird das zwischen 160 und 180 Grad Celsius heiße Tiefenwasser erbohrt, das dann durch einen Wärmetauscher geht. Dort setzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an – parallel zum Geothermiebetrieb – und bringen ein Ionensieb ein. „Ein wirtschaftlich sinnvolles Extraktionsverfahren bietet die Chance, die Profitabilität solcher Anlagen zu verbessern“, so Kolb. Im Labor laufen die Prozesse mit etwa 85- bis 95-prozentiger Effizienz, angestrebt ist eine Effizienz im Reallabor von etwa 70 Prozent.

In Bruchsal könnte Lithium für 20 000 Batterien gewonnen werden
Ziel ist, am Ende des Verbundprojekts im Pilotmaßstab Lithium aus Geothermalwasser bei gleichzeitigem Anlagenbetrieb zu gewinnen. Rund 30 bis 70 Liter Wasser werden pro Sekunde in jeder Geothermieanlage des Oberrheingrabens nach oben gebracht. „Da wäre in rund 40 Minuten die Menge Lithium zum Beispiel für eine Batterie zusammen“, erläutert Kolb. „In etwa zwei Minuten die Menge für ein E-Bike.“ So könnte bei rund 8 000 Betriebsstunden jährlich in der Geothermieanlage in Bruchsal eine Lithiummenge gewonnen werden, die ausreichend ist für die Produktion von etwa 20 000 Batterien.
„Mit einer intensiven Reservoiranalyse wollen wir zusammen mit den Projektpartnern die Nachhaltigkeit und damit auch die Wirtschaftlichkeit der Lithiumextraktion aus dem Tiefenwasser nachweisen“, erklärt Dr. Jochen Schneider, Geschäftsführer der HYDROSION GmbH. „Ein weiterer wichtiger Punkt ist aber auch die Qualität des Lithiums und dass keine schädlichen Abfälle in die Umwelt gelangen.“ Lithiumgewinnung aus einem erneuerbaren Energieträger müsse höchsten Umweltstandards genügen und die Öffentlichkeit müsse transparent über das Verfahren informiert werden.

Für die Abschätzung der Lithium-Ressource im geologischen Untergrund ist es essenziell, die Freisetzungsprozesse für Lithium im Geothermalreservoir und die Größe des Reservoirs (von der Zirkulation erfasstes Volumen) zu kennen. Zur Quantifizierung der Lithiumfracht setzen die Angewandten Geowissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Universität Göttingen Methoden ein, die die hydrogeochemischen Vorgänge an der Grenze zwischen Festgestein und zirkulierendem Fluid untersuchen. Dazu wird insbesondere die Verteilung der stabilen Isotope des Lithiums verwendet.

Die Projektkosten liegen bei rund 3,4 Millionen Euro. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt UnLimited mit einem Betrag von 2,7 Millionen Euro.

Wir werden immer älter – was folgt daraus?

Klassische Medizin

(Leopoldina) – Die durchschnittliche Lebenserwartung in Deutschland ist in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Mit dieser Entwicklung sind neue Herausforderungen verbunden. So gilt es, die hohe Lebensqualität, Produktivität und Innovationsfähigkeit in einer Gesellschaft des längeren Lebens zu erhalten. Mit diesen Herausforderungen befasst sich die Alterns- und Lebensverlaufsforschung. Insbesondere sollte in Deutschland die Zusammenarbeit der einzelnen Disziplinen gestärkt werden. Gegenwärtig bleibt das Forschungsfeld noch hinter seinen Möglichkeiten zurück, schreiben Expertinnen und Experten der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina im heute erschienenen Zukunftsreport Wissenschaft „Forschung für die gewonnenen Jahre: Zukunft der Alterns- und Lebensverlaufsforschung“.

Bislang wurden in der Alterns- und Lebensverlaufsforschung vor allem jene Projekte gefördert, die sich mit der Entstehung und Behandlung von vorwiegend im Alter auftretenden Krankheiten beschäftigen. Diese Ausrichtung muss überdacht werden, so die Autorinnen und Autoren des Reports. Förderanreize sollten künftig neben biomedizinischen Aspekten auch sozial- und verhaltenswissenschaftliche Perspektiven einbeziehen. Eine breit aufgestellte, interdisziplinäre Alterns- und Lebensverlaufsforschung kann Antworten darauf geben, wie ein längeres Leben für einzelne und die Gesellschaft als Ganzes besser gestaltet werden kann. Der Zukunftsreport zeigt auf, wie Forschungspotenzial erschlossen und die internationale Wettbewerbsfähigkeit verbessert werden kann:

  • Disziplinäre Alternsforschung stärken: Disziplinen, die bisher in der Alterns- und Lebensverlaufsforschung unterrepräsentiert sind, sollten gezielt gefördert werden. Dazu gehören die Sozial-, Verhaltens- und Geisteswissenschaften, aber auch bestimmte Bereiche der Lebenswissenschaften. Für alle Disziplinen gilt, dass mit der Forschungsförderung ein breiteres thematisches Spektrum als bisher abgedeckt werden sollte.
  • Förderprogramme auf Interdisziplinarität ausrichten: Um der Komplexität des Themas gerecht zu werden, sollten gesonderte Förderformate Anreize für interdisziplinäre Kooperationen schaffen. Ein besonderes Augenmerk sollte dabei auf Förderinstrumente mit längeren Zeithorizonten und einem Portfolio verschiedener Vorhaben gelegt werden.
  • Ausbildung und Training ausbauen: Nach der Promotion sollte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die in diesem Forschungsfeld arbeiten, ein Training in interdisziplinärer Forschung angeboten werden, das auf die Alterns- und Lebensverlaufsforschung zugeschnitten ist.
  • Modelle und Qualitätskriterien erarbeiten: Um die Datenerhebung zu vereinheitlichen und die Begutachtung interdisziplinärer Projekte zu erleichtern, sollten Qualitätskriterien entwickelt werden. Dafür werden neue Modelle benötigt, welche die komplexen Phänomene im Themenfeld der Alternsforschung beschreiben.
  • Datenerhebungen und -auswertungen ausweiten: Die langfristige Förderung von Kohortenstudien birgt Innovationspotenzial. So sollte beispielsweise die Erwachsenenkohorte des Nationalen Bildungspanels bis ins hohe Alter fortgesetzt werden. Für kohortenvergleichende Längsschnittstudien empfiehlt sich die Einrichtung eines nationalen Verbunds. Dieser würde neben der gemeinsamen Datenauswertung auch die Kompetenzentwicklung von Forscherinnen und Forschern fördern.
  • Nutzen anwendungsorientierter Forschung nachweisen und zugänglich machen: Um Politik evidenzbasiert zu gestalten, sollten gewonnene Erkenntnisse der Forschung systematisch aufbereitet, bewertet und öffentlich zugänglich gemacht werden.

Der Zukunftsreport Wissenschaft wird von den Autorinnen und Autoren heute in einer Online-Präsentation vorgestellt. Im Rahmen der Veranstaltung werden ebenfalls Herausforderungen thematisiert, die sich aus der Coronavirus-Pandemie für die Alterns‐ und Lebensverlaufsforschung ergeben.

Angeblich: Deutsche wollen angeblich ab 2025 auf Fernsehen verzichten

Computer, TV, Medien

(pte) – Im Jahr 2025 werden nur noch 52 Prozent der deutschen Verbraucher klassisches Fernsehen nutzen. Schon jetzt schauen nur noch 79 Prozent herkömmliches TV, im Jahr 2018 waren es noch 83 Prozent. Dagegen ist der Anteil der Bundesbürger, die Streaming-Dienste wie Netflix verwenden, in den vergangenen zwei Jahren von 34 Prozent auf 56 Prozent gestiegen, zeigt eine Umfrage der dänischen Marktforschungsfirma AudienceProject.

„Fernsehen steht unter Druck“
„Klassisches Fernsehen steht zweifellos unter Druck, allerdings hat sich sein Niedergang in diesem Jahr etwas verlangsamt. Jedoch sind Werbungen für viele Zuschauer zu häufig und nicht relevant genug, außerdem haben sie vor, in Zukunft mehr zu streamen. Das klassische Format wird es deswegen im kommenden Jahr schwer haben“, heißt es von AudienceProject.

Die Umfrage hat nicht nur in Deutschland stattgefunden, sondern auch in den USA, Großbritannien, Dänemark, Schweden, Norwegen und Finnland. Außer in Finnland ist klassisches Fernsehen in allen untersuchten Staaten auf dem absteigenden Ast. In Deutschland schauen die meisten Menschen (72 Prozent) hauptsächlich TV, um Nachrichten zu sehen.

Amazon schließt zu Netflix auf
Ein großes Problem von altmodischem Fernsehen sind repetitive Werbungen. Drei Viertel der deutschen Befragten haben die gleichen Anzeigen schon zu oft gesehen. Ein Viertel sieht die Clips auch als für sie wenig relevant. Jetzt schon benutzen 64 Prozent neben dem Fernseher einen anderen Bildschirm. 37 Prozent streamen 2020 mehr als zuvor.

Insgesamt 15 Prozent der Deutschen sind reine Streaming-Seher. Jedoch benutzen mehr als die Hälfte dafür noch ihren Fernseher. Der beliebteste Streaming-Dienst ist Netflix (70 Prozent). Jedoch schließt der Konkurrent Amazon Prime Video allmählich an, 65 Prozent der Deutschen haben dort ein Abonnement.