Archiv der Kategorie: Physik, Chemie, Technik

Probleme mit dem Auto der Zukunft

Meine persönliche Bemerkung:

Das
Automobil  steht am Scheideweg. Die Schlüsselindusrie in Deutschland
ist in größter Gefahr. Eifrige Umweltschützer setzen ausschließlich auf
das Elektroauto, obwohl eine Ökobilanz fehlt oder sehr ungünstig
ausfällt. Für mich persönlich ist das Elektroauto nur dann eine
Alternative, wenn es im modifizierten Hybridmodus entwickelt wird.
Modifiziert heißt: Ein nur auf das Laden konzipierter Dieselmotor bei
gleichmäßiger Tourenzahl im optimalen Wirkungsgrad läd eine Batterie
auf, die nur eine halb so große Kapazität haben muss, wie beim reinen
Elektroauto. Die eigentliche Innovation bringt der Elektromotor, denn er
ist so flexibel, dass auf ein Getriebe verzichtet werden kann. Diesel
übrigens deshalb, weil er von allen Verbrennungsmotoren bei gleicher
Leistung den geringsten Verbrauch bzw. CO2-Ausstoß besitzt. Moderne
Dieselmotoren können ohne Stickoxyd-Abgabe konstruiert werden. Für
Skeptiker: Der Motor kann innerhalb sensibler Lokalitäten, z. B. in 
Innenstädten, über JPS gezielt abgeschaltet und auf reinen
Batteriebetrieb umgestellt werden. Ein so konzipiertes Auto kann vom
Gewicht viel leichter werden und hat daher einen minimale Verbrauch.
Selbst größere PKWs können so auf maximal 2 – 3 Liter kommen und
jederzeit an Elektro-Tanksäulen oder auch zu Hause geladen werden.

Ihr Jean Pütz

Der  Autosektor  ist  der  mit  weitem  Abstand  größte 
Industriezweig in Deutschland. Die Titel im DAX gehö-
ren aber in diesem Jahr zu den schwächsten. Nicht nur
der  globale  Handelsstreit  setzt  ihnen  zu,  auch  die 
Umstellung auf Elektroautos, die vor allem in China
immer  stärker  gefordert  werden.  Aber  wie  umwelt

freundlich sind diese Fahrzeuge tatsächlich? Bei aus

ländischen Autobauern steht der französische Herstel-
ler PSA im Fokus, der sogar einen alten Konkurrenten
wieder überflügeln konnte.
Nicht nur beim Blick auf den Chart dürfte es Daimler-Chef Dieter
Zetsche mulmig werden. Die Aktie ist in diesem Jahr im Rück

wärtsgang und zuletzt sogar in die Nähe des Fünf-Jahres-Tiefs
abgerutscht. Zetsche hat alle Hände voll zu tun, um den weltgröß

ten Premiumhersteller in eine aussichtsreiche Zukunft zu führen.
Um das zu schaffen, hat der Vorstandschef den größten Konzern-
umbau der Unternehmensgeschichte auf den Weg gebracht. Dazu
soll der Konzern ab dem Jahr 2020 in drei eigenständige Sparten
aufgespalten werden, darüber werde es die Daimler AG als Dach-
gesellschaft mit übergreifenden Funktionen geben: Pkws und Vans
sollen unter Mercedes-Benz gebündelt werden, Lastwagen und
Busse unter Daimler Truck und die Finanzdienstleistungssparte
unter Daimler Mobility.
Das Management verspricht sich von selbstständigen Sparten
mehr Beweglichkeit. Die Aktionäre sollen auf der Hauptversamm-
lung im Mai 2019 über die neue Struktur abstimmen. „Daimler for

miert sich technologisch, kulturell und jetzt auch strukturell best

möglich für die Zukunft“, sagte Zetsche
1
. Das Unternehmen stecke
viel Geld in die Entwicklung von Elektroautos und autonomem
Fahren. Der Konzern muss die Abgasemissionen erheblich senken,
Titelstory
 Autoindustrie setzt auf E-Autos

2
) im vergangenen
Jahr im Pkw-Geschäft auf 125 Gramm pro Kilometer gestiegen ist;
das entspricht einem Verbrauch von fünf Litern. Ab 2020 gilt in der
EU allerdings ein Grenzwert von lediglich 95 Gramm CO
2
/km, was
weniger als vier Litern gleichkommt.
Zetsche schraubt Prognose für das Pkw-Geschäft 
nach unten
Die aktuelle Geschäftsentwicklung zeigt, vor welch großen Her

ausforderungen Daimler steht, weshalb eine energische Reorga-
nisation notwendiger ist denn je. „Der Gegenwind ist enorm“,
sagte  Zetsche  bei  der  jüngsten  Vorlage  der  Halbjahreszahlen 
unmissverständlich. Zwar hat der Konzern im zweiten Quartal den
Absatz  ein  wenig  gesteigert,  allerdings  war  der  Umsatz  leicht 
gesunken. Zudem war der Gewinn vor Zinsen und Steuern (Ebit)
um 30 Prozent eingebrochen. Daimler musste in China höhere
Rabatte gewähren, weil Kunden die sinkenden Zölle auf Autos aus
Europa für Preisverhandlungen genutzt hatten, die Marge im Pkw-
Geschäft fiel auf 8,4 Prozent. Das Unternehmen hat zudem damit
zu kämpfen, dass es bei Pkws und kleinen Nutzfahrzeugen bei der
Umstellung auf die neuen WLTP-Abgastests (Worldwide Harmo-
nized Light Vehicles Test Procedure) hinterherhinkt
2
. Dieses neue
Prüfverfahren soll den tatsächlichen Spritverbrauch besser ermit

teln können als vorherige Tests. Durch die Verzögerung bei der
Umstellung werden einige Modelle im dritten Quartal nicht verfüg

bar sein, erst im vierten Quartal soll Besserung eintreten. Das Ebit
Discount-Zertifikat

Titelstory
 Autoindustrie setzt auf E-Autos
des Pkw-Geschäfts werde im dritten Quartal „deutlich“ unter dem
Vorjahresniveau liegen, sagte Zetsche
3
.
Nachdem er Ende Juni Investoren bereits mit einer Gewinnwar

nung geschockt hatte, wurde bei der aktuellen Vorlage der Halb-
jahreszahlen die Prognose für den Pkw-Absatz für das Gesamtjahr
gesenkt. Die Verkäufe sollen nur noch auf dem Niveau des Vorjah

res stagnieren, nachdem die Stuttgarter zuvor noch einen leichten
Anstieg vorhergesagt hatten. Zudem werde der Gewinn vor Zinsen
und Steuern des Konzerns leicht unter das 2017er-Niveau von
14,7 Mrd. Euro sinken. Der bisherigen Einigung zwischen den USA
und Europa, wonach US-Strafzölle auf in Europa gebaute Autos
erst  einmal  vom  Tisch  sind,  traut  Zetsche  nicht.  Wenn  es  so 
komme, sei es eine sehr erfreuliche Nachricht, doch die Nachrich-
tenlage habe sich zuletzt häufig geändert.
BMW spürt Margendruck
Im Gegensatz zu Daimler hat der zweitgrößte Premiumhersteller
BMW keine wesentlichen Probleme mit WLTP
4
 und hat zuletzt die
Gewinnprognose bestätigt, was kurzfristig für Erleichterung bei
Anlegern gesorgt hat. So soll der Absatz im Pkw-Bereich leicht
gesteigert werden, wozu vor allem ein Absatzplus in China von
fünf bis zehn Prozent beitragen werde. Gleichzeitig will der Kon

zern beim Gewinn vor Steuern das Vorjahresniveau von 10,7 Mrd.
Euro erreichen. Finanzchef Nicolas Peter warnte allerdings, dass
er bei einer Verschlechterung des Umfelds Effekte auf den Aus

blick nicht ausschließen könne. Damit sind neue Strafzölle im Han

Capped Bonus-Zertifikat
Basiswert

delsstreit zwischen den USA und China gemeint, die die Perspek-
tiven für die chinesische Wirtschaft und damit die Weltwirtschaft
weiter eintrüben, was auch den weltweiten Autosektor und damit
BMW belasten würde.
Nachdem China am 6. Juli die Strafzölle auf in den USA herge

stellte Autos auf 40 Prozent erhöht hatte, hob BMW Ende Juli die
Preise in China für die in den USA produzierten SUV-Modelle X5
und X6 um vier bis sieben Prozent an. Da BMW damit allerdings
bei Weitem nicht den Zolleffekt wettmachen kann, werde dieser
den Gewinn im laufenden Jahr um einen niedrigen bis mittleren
Titelstory
 Autoindustrie setzt auf E-Autos
dreistelligen Millionenbetrag drücken. BMW baut im Werk in Spar

tanburg (South Carolina) die Geländewagen der X-Reihe. Davon
gingen 2017 rund 100.000 nach China, auf die nun mehr Zoll zu
zahlen ist. Außerdem belasten die gestiegenen Rohstoffpreise auf
Stahl und Aluminium, die durch den Handelskonflikt in die Höhe
getrieben  wurden,  den  Konzern.  Daraufhin  ging  die  operative 
Marge im Pkw-Bereich im zweiten Quartal 2018 auf 8,6 Prozent
zurück.
BMW will durch eine asiatische Produktion den chinesischen Straf

zöllen ausweichen. So baut der Hersteller in seinem Werk in Thai-
land die Modelle der 3er, 5er und 7er Serie aus importierten Teile-
sätzen und Bauteilen aus lokaler Produktion zusammen. Zudem
will der Konzern in diesem Jahr die Investitionen in neue Techno-
logien, wie Elektroautos und autonomes Fahren, von 6,1 Mrd. auf
rund 7 Mrd. Euro steigern. „Wir bereiten uns konsequent auf die
Anforderungen der Zukunft vor“, sagte Vorstandschef Harald Krü

ger. Der Titel hat in diesem Jahr zwar weniger stark gelitten als
Daimler, aber auch bei der BMW-Aktie ist der Rückwärtsgang ein

geschaltet.
Volkswagen mit angezogener Handbremse
Wie Daimler hat der weltgrößte Autobauer Volkswagen erhebliche
Probleme mit WLTP,
5
 was die Auslieferungen und den Gewinn im
laufenden Quartal belastet. „Wir werden über drei Monate voraus

sichtlich 30 bis 50 Prozent weniger Varianten anbieten können“,
Aktienanleihe

6
.  Die  Belastung  durch  die 
WLTP-Umstellung könnte sich im laufenden Jahr auf mehr als 1
Mrd. Euro belaufen. „In den kommenden Quartalen liegen große
Anstrengungen vor uns – vor allem im Hinblick auf die Umstellung
auf den neuen WLTP-Prüfzyklus. Auch der wachsende Protektio-
nismus stellt die global vernetzte Automobilindustrie vor große
Herausforderungen“, betonte der Firmenlenker. Das spiegelt sich
auch im Aktienkurs wider, der in diesem Jahr bisher ein sattes
zweistelliges Minus eingefahren hat.
Titelstory
 Autoindustrie setzt auf E-Autos
Volkswagen muss ebenfalls kräftig in Elektroautos und schadstoff

ärmere Verbrennungsmotoren investieren, liegt der Konzern doch
im Schnitt noch immer mehr als 20 Gramm CO
2
 über den Vorga-
ben der EU für 2020. „Das ist eine enorme Belastung, die in die
Milliarden geht“, sagte Diess. Volkswagen will in den nächsten
Jahren insgesamt 34 Mrd. in Elektromobilität, autonomes Fahren
und Digitalisierung investieren, das wird auf die Profitabilität drü-
cken. Der Konzern möchte 2020 eine operative Marge von 6,5 bis
7,5 Prozent erwirtschaften. Im laufenden Jahr soll der gleiche Wert
erreicht  werden,  allerdings  vor  Sonderfaktoren,  vor  allem  den 
Belastungen aus der Diesel-Affäre.
Doch nicht nur die drei großen deutschen Autobauer stehen vor
enormen Herausforderungen aufgrund gestiegener Regulierungs

anforderungen oder dem Trend zu immer mehr Elektroautos. Laut
einer Studie der Beratungsfirma KPMG steht das Thema ganz oben
auf der Agenda des Managements führender Automobil-Unter

nehmen, also auch der Zulieferer. „In der kommenden Dekade und
danach durchläuft die Automobilindustrie weltweit den größten
und tiefgreifendsten Wandel ihrer über 130 Jahre alten Geschichte“,
sagte etwa Elmar Degenhart zuletzt, der Chef von Continental.
„Wir gehen diesen Wandel frühzeitig und vorausschauend an“, so
der Firmenchef. Dazu wird die Antriebssparte zum Anfang des
Jahres 2019 abgespalten, ein Teilbörsengang sei ab Mitte 2019
möglich. Sie enthält die Technik rund um Verbrennungsmotoren,
aber auch Teile für die Elektroantriebe. „Conti zieht damit den Ste-
Aktienanleihe
Basiswert

Quelle: www.hsbc-zertifikate.de, 24.08.2018
cker  beim  Verbrennungsmotor“,  sagte  Autoexperte  Ferdinand 
Dudenhöffer vom Center Automotive Research. Der Umbau bei
Continental sei auch ein Weckruf für andere Zulieferer. China ist
hier seit Jahren ein Vorreiter in Bezug auf E-Autos. So sollen ab
2019 Mindestziele für alle Hersteller mit nennenswerten Umsätzen
verpflichtend sein. Wer diese Quoten nicht erfüllt, muss empfind-
liche Strafen zahlen.
Titelstory
 Autoindustrie setzt auf E-Autos
Wie umweltfreundlich sind Elektroautos?
Allerdings kritisieren etliche Experten, dass Elektroautos nicht so
umweltfreundlich seien wie häufig erwartet. Wenn der Strom für
den Betrieb der Fahrzeuge statt aus erneuerbaren Energien mit

hilfe fossiler Brennstoffe, wie Kohle, produziert wird, wird dadurch
die Umwelt nicht entlastet. Ein weiteres wichtiges Problem ist die
Produktion der Akkus für Elektroautos, die deutlich umweltschäd-
licher sein können als bislang angenommen. Laut einer Studie
7
des schwedischen Umweltministeriums entstehen bei der Herstel

lung pro Kilowattstunde Speicherkapazität rund 150 bis 200 Kilo
Kohlendioxid-Äquivalente, die ebenfalls der Umwelt schaden. Bei
den Batterien eines Tesla Model S wären das rund 17,5 Tonnen
CO
2
. Das ist ein sehr hoher Wert im Vergleich zum jährlichen Pro-
Kopf-Ausstoß an CO
2
 in Deutschland von rund zehn Tonnen. Laut
der Studie kann ein Fahrzeug mit herkömmlichem Verbrennungs-
motor acht Jahre gefahren werden, bevor es die Umwelt so stark
belastet wie die Produktion eines Akkus für das Model S. Fort

schritte bei der Akkuproduktion sollen dieses Problem in den kom

menden Jahren lösen.
General Motors und Ford geben Gewinnwarnungen ab
Ähnlich starken Gegenwind wie die deutschen Hersteller haben
auch die US-Konkurrenten, wenngleich aus anderer Richtung. So
bekommen sie vor allem die US-Strafzölle auf Stahl und Alumi

nium zu spüren. Daher warnte der dortige Branchenprimus Gene-
ral Motors, dass steigende Rohstoffkosten und der Anstieg des
Dollar gegenüber dem brasilianischen Real und dem argentini

 Autoindustrie setzt auf E-Autos
schen Peso den Gewinn im laufenden Jahr mit insgesamt einer
Mrd. Dollar belasten werde und damit rund doppelt so stark wie
zuvor prognostiziert. Daraufhin ist die Aktie eingebrochen.
Der zweitgrößte US-Hersteller Ford hat ebenfalls eine Gewinnwar

nung  abgegeben;  nach  dem  Kursrutsch  notiert  das  Papier  am 
Sechs-Jahres-Tief. Finanzchef Bob Shanks prognostizierte, dass
die  Rohstoffkosten  2018  um  1,6  Mrd.  Dollar  zulegen  würden, 
nachdem er zuvor von 1 Mrd. ausgegangen war. Die Rohstoffkos-
ten seien im vergangenen Quartal um rund 300 Mio. Dollar gestie

gen, rund 145 Mio. davon seien auf Strafzölle zurückzuführen.
Shanks warnte, dass Ford vor einem großen Konzernumbau stehe,
der in den nächsten drei bis fünf Jahren Restrukturierungskosten
von 11 Mrd. Dollar verursachen werde.
PSA gelingt der Turnaround bei Opel
Eine der erfreulichen Ausnahmen im Automobilsektor ist der fran-
zösische Konzern PSA mit seinen Marken Peugeot, Citroën und
DS. PSA-Chef Carlos Tavares war es gelungen, im ersten Halbjahr
bei der Tochter Opel einen bereinigten Gewinn von rund 500 Mio.
Euro zu erwirtschaften, was Investoren begeistert hat. Der Konzern
sagte
8
, er mache gute Fortschritte, die Kosten für die Entwicklung
neuer Modelle zu senken. Allerdings hat das Unternehmen seine
Aktivitäten im Iran, dem größten Markt des Konzerns außerhalb
Frankreichs, auf Eis gelegt, um nicht gegen die US-Sanktionen zu
verstoßen. Dem Konzern kommt zugute, dass er rund drei Viertel
seiner Umsätze in Europa macht, aber nicht in den USA aktiv ist.

Magnetische Speicher ersetzen Prozessoren

Austin/München (pte/10.07.2006/13:45) – Der Halbleiterhersteller
Freescale http://www.freescale.com hat den ersten kommerziell
verfügbaren Magnet-Speicherchip vorgestellt, der RAM-Chips künftig aus
Computern verbannen soll. Der sogenannte Magnetoresistive Random Access
Memory (MRAM) setzt bei der Speicherung der Daten auf Magnetismus statt
auf elektronische Aufladung und behält daher die Daten auch ohne
Stromversorgung. Freescale ist davon überzeugt, dass die Chips schon
bald in elektronischen Geräten wie MP3-Player, Handys, Digitalkameras
und Computern zu finden sein werden.

MRAMs sollen langfristig herkömmliche RAM-Steine und Flash-Speicher,
die Daten ebenfalls ohne Stromversorgung behalten können, ersetzen.
"MRAMs sind ökonomischer und effizienter", so Freescale-Sprecherin
Cornelia Duris gegenüber pressetext. "Entscheidender Vorteil der MRAMs
gegenüber Flash-Speichern ist, dass sie sehr viel schneller gelesen und
beschrieben werden können. Die kürzeren Schreibzyklen bringen auch
Energieeinsparungen mit sich", erklärt Duris. Zudem weisen die neuen
Speichersteine auf lange Sicht keinen Datenverlust auf. "Insgesamt
haben wir fast zehn Jahre an der Entwicklung gearbeitet", sagte Saied
Tehrani, Verantwortlicher für das MRAM-Programm bei Freescale, der sich
mit dem Interesse des Marktes an der Entwicklung sehr zufrieden zeigt.
"Erste Kunden haben wir schon gefunden."

Neben elektronischen Kleingeräten sollen die MRAMs in Zukunft jedoch
vor allem in PCs zum Einsatz kommen und dort die stromabhängigen
RAM-Chips ersetzen. Damit könnten die Bootzeiten der Systeme erheblich
verkürzt werden. Ansätze in diese Richtung zeigte Intel mit der
Robson-Technik. Dabei werden die Systemdateien nicht von der
Festplatte, sondern von eine Flash-Chip in den Hauptspeicher geladen
und die Bootzeiten deutlich verkürzt (pressetext berichtete:
http://www.pte.at/pte.mc?pte=051018037 ). Mit MRAMs würde das Laden
überhaupt entfallen, der Rechner wäre sofort betriebsbereit.

Marktbeobachter sehen in der Entwicklung von Freescale einen
Meilenstein in der Chipindustrie. "Das ist die wichtigste
Speicherneuerung in diesem Jahrzehnt", meinte Will Strauss, Analyst bei
Forward Concepts http://www.fwdconcepts.com. Einige Halbleiterfirmen
hätten an dieser Technologie geforscht. Freescale ist es nun jedoch als
erster gelungen, die Chips in zu kommerzialisieren und in großer
Stückzahl zu produzieren. Die ersten Vier-Megabit-Chips laufen bereits
in Freescales Halbleiterfabrik in Arizona vom Band, um Lagerbestände
aufzubauen.

Europaweite Forschung für Batterien der Zukunft

Um
die Energiewende erfolgreich zu verwirklichen und regenerativ erzeugte
Energie zu speichern, werden bessere Batterien benötigt. Die auf zehn
Jahre angelegte europäische Forschungsinitiative BATTERY 2030+ bringt
führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Unternehmen aus
ganz Europa zusammen, um entscheidende Fortschritte in der
Batteriewissenschaft und -technologie zu erreichen. Das
Vorbereitungsprojekt zu BATTERY 2030+ startet im März und legt die Basis
für diese Initiative zu Batterietechnologien der Zukunft. Das
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist an diesem Konsortium
beteiligt.


Ziel von BATTERY 2030+
ist die Entwicklung leistungsstärkerer Batterien und einer
Spitzentechnologie für die europäische Industrie. Batterien gehören zu
den Schlüsseltechnologien, wenn es darum geht, Energie nachhaltig aus
erneuerbaren Quellen zu speichern und so Kohlendioxidemissionen zu
reduzieren. Gebraucht werden dafür neue Generationen extrem
leistungsstarker, zuverlässiger, sicherer, nachhaltiger und
kostengünstiger Batterien. Am Konsortium von BATTERY 2030+ sind
europaweit mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) insgesamt
fünf Universitäten und acht Forschungszentren beteiligt. „Wir werden uns
bei allen zentralen Themen einbringen, insbesondere in der
beschleunigten Materialentwicklung“, sagt Professor Maximilian Fichtner,
Leiter der Arbeitsgruppe Energiespeichersysteme am Institut für
Nanotechnologie des KIT. Der Chemiker ist zugleich Direktor am
Helmholtz-Institut Ulm und wissenschaftlicher Direktor des Zentrums für
Elektrochemische Energiespeicherung Ulm-Karlsruhe (Center for
Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe, kurz CELEST). CELEST
bündelt das Know-How von 29 Instituten an den Partnereinrichtungen KIT,
Universität Ulm sowie dem Zentrum für Sonnenenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und ist die
deutschlandweit größte Forschungsplattform auf dem Gebiet der
elektrochemischen Energiespeicherung.

„Es geht in BATTERY
2030+ insbesondere auch darum, die Art und Weise, wie wir bislang
Forschung und Entwicklung betrieben haben, grundlegend zu ändern, zum
Beispiel, indem wir Künstliche Intelligenz (KI) einbeziehen“, betont
Fichtner. Diese könnte aufgrund von KI-basierter Datenauswertung an
vielen von Robotern hergestellten Einzelproben lernen, wie sich
bestimmte Materialien verhalten und die Frage beantworten, wie ein
Material gestaltet sein muss, um bestimmte Eigenschaften zu erhalten.
„Indem wir europaweit die Expertise auf den Teilgebieten
zusammenbringen, haben wir die Chance in der Batterieentwicklung
weltweit vorne mitzumischen, auch im Wettbewerb mit den USA und Asien“,
betont Fichtner, der das vom KIT und der Universität Ulm eingeworbene
Exzellenzcluster „Post Lithium Storage“ (POLiS) innerhalb der
Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder koordiniert.

Die
Forschungsinitiative BATTERY 2030+ wird von Kristina Edström,
Professorin der Anorganischen Chemie an der Uppsala Universität in
Schweden, koordiniert. „Mit BATTERY 2030+ stellen wir uns allen
Herausforderungen, die uns bei der Herstellung von
Hochleistungsbatterien begegnen“, sagt die Wissenschaftlerin. „Dafür
etablieren wir eine Plattform, die durch Maschinelles Lernen und
Künstliche Intelligenz neue Batteriematerialien schneller entdeckt.
Interessant sind vor allem Schnittstellen in den Batterien, an denen
Reaktionen ablaufen, welche die Lebensdauer der Batterie
beeinträchtigen. Wir werden intelligente Funktionen des gesamten Systems
bis hin zur Batteriezellebene entwerfen und ein besonderes Augenmerk
auf das Thema Nachhaltigkeit legen“, sagt Edström. „Die zehnjährige
Laufzeit der Initiative BATTERY 2030+ gibt den Beteiligten die
Planungssicherheit, die in der Wissenschaft gebraucht wird, wenn man an
den Grundfesten der Methodik rütteln will“, betont Maximilian Fichtner.

Über das Konsortium BATTERY 2030+

Zum Konsortium von
BATTERY 2030+ gehören neben dem Karlsruher Institut für Technologie
(KIT) fünf Universitäten: die Uppsala Universität, das Polytechnische
Institut Turin, die Technische Universität Dänemark, die Freie
Universität Amsterdam und die Universität Münster; mehrere
Forschungszentren: das Französische Forschungszentrum für Alternative
Energien und Kernenergie CEA, das Französische Nationale Zentrum für
wissenschaftliche Forschung CNRS, das Forschungszentrum Jülich, die
Fraunhofer-Gesellschaft, Fundacion Cidetec, das Nationale Institut für
Chemie Slowenien, die Organisation für angewandte und technische
Forschung Norwegen; sowie die renommierten Industriefachverbände EMIRI,
EASE und RECHARGE und das Unternehmen Absiskey. Unterstützung erhält das
Konsortium von offiziellen europäischen und nationalen Gremien, unter
anderem von ALISTORE ERI, EERA, EIT InnoEnergy, EIT RawMaterials, EARPA,
EUROBAT, EGVI, CLEPA, EUCAR, KLIB, RS2E, vom Schwedischen Zentrum für
Elektromobilität, von PolStorEn, ENEA, CIC energigune, IMEC und dem
Tyndall National Institute.

Weitere Informationen zu BATTERY 2030+: http://battery2030.eu/

Schwarmitelligenz der Deutschen reicht nicht für naturwissenschaftliche Probleme – Antwort auf Austausch mit einem Facebook-Freund

Guten Tag Herr Zapp,

vielen
Dank für Ihre Antwort. Aber wir müssen darauf achten, dass das Pferd
nicht von hinten aufgezäumt wird. Ohne Energiespeicherung, bei der
unbedingt der 2. Hauptsatz der Energielehre beachtet werden muss, wird
die komplette Umstellung auf regenerative Energie scheitern bzw. unsere
Volkswirtschaft extrem schädigen. Leider werden die physikalischen
Gesetze bei der Träumerei der ‚Grünen‘ oft missachtet, führen aber zu
politischen Ergebnissen, weil das Volk ihnen mehr vertraut als den
unparteiischen Sachverständigen. So etwas nenne ich Populismus, dagegen
stinke ich mit meinen Interventionen an. Ich warte darauf, dass
irgendein Demagoge die Schwerkraft abschaffen will, weil sie unsozial
sei (dicke Menschen müssen viel mehr ackern beim Treppen hochlaufen).
Ich bin mir nicht sicher, ob sich das Deutsche Volk bei einer
indoktrinierten Volksbefragung (ähnlich BREXIT) sich nicht mit 50,1% für
die Abschaffung der Schwerkraft entscheidet und die Politik beauftragt,
diese Entscheidung umzusetzen.

Ich
bitte Sie, diese letzte Bemerkung nicht allzu ernst zu nehmen, aber das
naturwissenschaftliche Wissen spielt in der Politik keine Rolle mehr.
Dagegen stinke ich mit meinen Kommentaren auf Facebook oder meiner
Homepage an. Seit 50 Jahren betreibe ich einen lösungsorientierten
Journalismus, der nicht nur das Schlechte herausstellt (bad News is good
News), sondern auch mit meinem Wissen, das ich als Handwerker,
Ingenieur und Physiker erworben habe, eine Abhilfe vorschlägt. So sind
meine Sendungen wie ‚Hobbythek‘, ‚Wissenschaftsshow‘, ‚Bilder aus der
Wissenschaft‘ und sogar das Umweltmagazin ‚Dschungel‘ mit dem Untertitel
‚Leben und leben lassen‘ entstanden. Mit den Sendereihe ‚Einführung in
die Elektronik‘ und ‚Digitaltechnik‘ – letztere verknüpft mit einem
Seminar des VDI – habe ich schon in den 70er Jahren das digitale
Zeitalter eingeläutet.

Obwohl
ich mich immer an den ‚kleinen Mann‘ gewendet habe, scheint diese
Absicht nicht besonders erfolgreich gewesen zu sein. Wenn ich die
mangelnde Schwarmintelligenz in Deutschland betrachte. Dem Thema ‚Mit
Vernunft in die Zukunft‘ werde ich mich noch stärker widmen.

Hallo Herr Pütz,

danke, dass Sie sich Zeit für eine Antwort genommen haben.

Ich bin mir bewusst, dass der Methanmotor im Wirkungsgrad
schlechter als Diesel ist. Auch Pumpspeicherkraftwerke wären
Wirkungsgrad technisch besser. Die geographischen Gegebenheiten in
Deutschland sprechen  leider gegen  Pumpspeicherkraftwerke. In meiner
Nachbarschaft (Fichtelgebirge) war auch ein Pumpspeicherkraftwerk im
Gespräch, mit extremen Erdarbeiten fast vergleichbar mit
Braunkohletagebau. Wir bräuchten höhere Berge für viele
Pumpspeicherkraftwerke. Der Vorteil von Methan ist das vorhandene
Versorgungsnetz, die vielen Anwendungen so wie Sie es bereits nutzen mit
dem Mini-Blockheizkraftwerk vergleichbar mit dem Dachs mit VW Methan
Motor? Ein Methantank ist schneller getankt als ein Lithium-Akku und
benötigt nicht so viel Aufwand bei der "Tankstellen Errichtung". Mit dem
Wirkungsgrad, den Sie ansprechen, beziehe ich mich auf Angaben, die ich
in einem Artikel zu dem Projekt "Sunfire" gelesen habe. Daran arbeiten
Sunfire, Uni Dresden und Audi. Von meinem Arbeitgeber weiß ich auch,
dass hierfür spezielle Keramik nötig ist. Mein Chef hat von diesem
Projektbetreiber seinen Dieseltank befüllt bekommen, es ist also nicht
nur Methan sondern auch "Dieselersatztreibstoff" möglich. Leider hat VW
dem Diesel einen Schaden zugefügt, was das Image angeht. Politik und
Hersteller tun derzeit nichts,  um diesem Imageschaden entgegen zu
treten. Mit dem Ansatz wäre es möglich von fossilen Brennstoffen weg zu
kommen und einen CO2 neutralen Kreislauf zu starten. Fossile Brennstoffe
sind nicht unbegrenzt verfügbar und die Weltbevölkerung steigt ebenso
wie der weltweite Energiebedarf. Sollte Sunfire und dieses Projekt
weiter laufen, ist eventuell auch mit der im Wirkungsgrad besseren
Dieseltechnik nach einer Imageverbesserung wieder zu planen. Der
Wirkungsgrad, den ich erwähnt habe ist bezogen auf die andere Methode um
per Elektrolyse über Wasserstoff und einem nachgeschalteten Verfahren
aus CO2 und Wasserstoff zu Methan und Wasser zu gelangen. Dieses
Verfahren ist ein Fortschritt in der Energiespeicherung in Form von
Methan und benötigt eine Keramik. Mein Arbeitgeber und damit auch ich
sind in der Keramikbranche bzw. Maschinenbau für Keramik tätig. So
gelangten wir zu den Informationen bezüglich dieses Verfahrens.
Windräder und Photovoltaik sind fragwürdig wie sie momentan betrieben
werden, weil diese Kraftwerke nicht dem Bedarf entsprechend hochgefahren
werden können. Sie geben nur das an Energie her, was das Wetter zu
bieten hat. Eine Speicherung ist unabdingbar. In Sachen Umweltbelastung
ist die Speicherung in Methan bezogen auf Verteilung, Speicherung und
Ausrüstung zur Speicherung wahrscheinlich auch die Lösung mit der
geringsten Belastung.

Lieber Herr Zapp,

herzlichen Dank für Ihre intensive
Stellungnahme zu meinem Facebook-Eintrag. Als Ingenieur und Physiker
möchte ich Ihnen insofern widersprechen, als das Methan, was ja nichts
anderes ist als unser Erdgas, nur bei sehr niedrigen Temperaturen
verflüssigt werden kann. Im Tank unserer Autos müsste es unter sehr
hohem Druck untergebracht werden. Dann besteht immer noch das Problem
des zweiten Hauptsatzes der Wärmelehre.

Vielleicht haben Sie schon einmal etwas von
Entropie gehört, sie beschreibt den Grad der Unordnung und wird leider
in der Schule nur sehr theoretisch und abstrakt behandelt, so dass kaum
einer davon etwas versteht. Das heißt, dass der Wirkungsgrad der
Umwandlung von unordentlicher Energie,  Verbreitungsenergie, in
Bewegungs- oder elektrische Energie abhängt von dem Unterschied zwischen
Verbrennungs- und Kühltemperatur. Bei Methan ist es leider so, dass es
die Eigenschaft hat, sich selbst zu entzünden.

In einem Bericht habe ich von einem hohen
elektrischen Wirkungsgrad gelesen. Aber das ist Quatsch, denn es kommt
auf den gesamten energetischen Wirkungsgrad an, das heißt, Energieinhalt
des Gases zur mechanischen Energie, die der Motor abgibt. Wenn ich dann
diese mechanische Energie in elektrische Energie umwandle, dann ist es
kein Problem, besagten 90 % elektrischen Wirkungsgrad zu erreichen. Bei
der Umwandlung von mechanischer Energie (ordentlicher Energie) in Strom
(ebenfalls ordentlicher Energie) können sogar mehr als 90 % erreicht
werden.

Das ist keine Kunst, aber der
Gesamtwirkungsgrad bleibt immer noch unter 50%. Der Methanmotor
verbrennt sein Gas bei maximal 1500°, während Diesel, sogar in
Selbstzündung, 1800 und mehr Grad erreicht. So dass der Dieselmotor
immer noch einen höheren Wirkungsgrad hat. Den zu verteufeln ist typisch
‚Grün‘, obwohl er bei gleicher Leistung weniger CO2 abgibt. Natürlich
sind moderne Dieselmotoren völlig ohne Feinstaub- und Stickoxid-Abgabe
möglich.

Übrigens, ich selbst habe in meinem
6-Familienhaus einen Methanmotor (Erdgas) als Kleinheizkraftwerk schon
seit 25 Jahren installiert. Der erreicht tatsächlich einen Wirkungsgrad
von fast 100%, allerdings nur, weil ich die Abwärme in die
Zentralheizung einspeise. Das ist der Vorteil der Abwärme. Er erzeugt
5,5 kWh Strom, den ich sogar preiswert meinen Mietern zur Verfügung
stellen kann.

Langer Rede kurzer Sinn: Leider ist der
Methanmotor für die Energiezwischenspeicherung nur bedingt geeignet, im
Gegensatz zu Pumpspeicherwerke, die allerdings in Deutschland beim Bauen
nicht auf besondere Gegenliebe der Bürger stoßen, im Gegensatz zur
Schweiz, Österreich und Luxemburg, wo im Vianden sogar vom RWE ein
solches Pumpspeicherwerk betrieben wird. Die Luxemburger Bevölkerung war
da viel flexibler .

Also die bisherige Installation von
Pumpspeicherwerke in Deutschland reichen bei weitem nicht aus, um in
Zeiten der Flaute, sowohl was Wind oder Sonne anbelangt, die Phasen zu
überbrücken und die Wechselstrom-Frequenz bei 50° stabil zu halten und
einen GAU zu verhindern.

Viele Grüße

Jean Pütz

Sehr verehrter Herr Pütz. Ich habe Ihren Kommentar zu der Maischberger
Runde um die Dieselfahrverbote gelesen. Ich bin der Überzeugung, dass in
der Politik nur ernannte Kompetenzen entscheiden und Fachkompetenz
übergangen wird. Ich denke, es wäre sinnvoll die alternativen
Energiequellen dahingehend zu nutzen, dass überschüssige Kapazität in
Form von Methan gespeichert werden sollte. Hierzu ist Speicher, Netz und
Anwendungsvielfalt vorhanden. Ein Methanmotor ist soweit ich weiß
deutlich umweltfreundlicher als Diesel, Benzin oder Elektro mit
Lithium-Akku. Durch EEG ist die Kohle und auch die Braunkohle wieder
wichtiger geworden um die Energieversorgung sicher zu stellen. Mit allen
daraus resultierenden Nachteilen. Die Kohlenutzung könnte mit
Sicherheit reduziert werden, wenn überschüssige EEG-Anteile in Form von
Methan gespeichert würden. Das Problem der erneuerbaren Energien ist ja
die Nichtregelbarkeit. Mit Sunfire – Verfahren ist, so mein
Kenntnisstand mit 70% Wirkungsgrad Energiespeicherung in Form von Methan
möglich, was zu einem CO2 neutralen Kreislauf beitragen könnte.
Infrastruktur für Methan und breites Anwendungsspektrum ist vorhanden.
Leider wird der Methanmotor stiefmütterlich behandelt. Ich würde gerne
Ihre Meinung zu meinem Gedanken erfahren und wüsste gerne, warum sich in
diese Richtung nichts richtig bewegt. Dieser Motor ist mit Sicherheit
alltagstauglicher. Und durch die CO2 Neutralität bei Methansynthese mit
Sicherheit umweltfreundlicher als andere Vorschläge wie Elektro-Auto
etc.

Künstliche Muskeln für Roboter ohne Motoren

Genialer Roboter-Aktor reagiert auf Licht und Strom

Neues Material verspricht günstige Maschinen-"Muskeln" der Zukunft

Heben bei Licht: Das funktioniert erstaunlich gut (Foto: hku.hk )
Heben bei Licht: Das funktioniert erstaunlich gut (Foto: hku.hk )

Hongkong (pte004/06.06.2018/06:15) –

Forscher an der University of Hong Kong (HKU) http://hku.hk haben ein Aktor-Material entwickelt, das Robotern künftig einen
Verzicht auf Motoren ermöglichen könnte. Denn es reagiert sowohl auf
Licht als auch Strom und weitere Einflüsse mit starken Verformungen und
übt dabei auch viel Kraft aus, kann also praktisch wie Muskeln für die
Bewegung eines Roboters sorgen. Da es sich um ein nickelbasiertes
Material handelt, ist es auch günstig in der Herstellung.

Für Roboter der Zukunft

Wenn künftig immer kompaktere Roboter wichtige Aufgaben
erledigen sollen, wäre es günstig, wenn sie ohne Motoren und klobige
Pneumatik-Aktoren auskommen würden. Daher stehen neuartige
Aktor-Materialien im Fokus der Wissenschaft. Das HKU-Team um Alfonso
Ngan Hing-wan, Professor für Materialwissenschaft und -technik, hat
dabei das Ziel verfolgt, dass sich Bewegungen mittels Licht auslösen
lassen. Denn das macht eine kabellose Steuerung leicht. Das ist den
Forschern nun mit Nickelhydroxid-Oxyhydroxid gelungen. Dieses ermöglicht
mit Licht ausgelöste Bewegungen in einer Schnelligkeit und Stärke, die
bislang nicht möglich war.

Wie das Team in "Science Robotics" berichtet, konnten
es beispielsweise einen Mini-Arm mit zwei Scharnieren konstruieren, der
leicht das 50-Fache seines eigenen Gewichts heben kann. Auch hat sich
gezeigt, dass das neue Material ebenso mit elektrischen Signalen
gesteuert werden kann, was die Einbindung in aktuelle
Roboter-Technologien leicht machen sollte. Zudem reagiert es auf
Änderungen in Temperatur und Feuchtigkeit. Das könnte es für autonome
Maschinen, die auf geringe Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren,
interessant machen.

Einfache, günstige Lösung

Ein weiterer großer Vorteil des Materials ist, dass die
wichtigste Komponente Nickel ist, also ein relativ häufiges und somit
günstiges Metall. Auch die Fertigung eines Aktors mit dem neuen Material
ist den Forschern zufolge einfach und in industriellem Maßstab gangbar.
Zudem sei kein zusätzlicher Fertigungsschritt nötig, damit sowohl
Licht- als auch elektrische Steuerung klappt. Aufgrund der Eigenschaften
des Materials sollte es mit Hochskalieren des Fertigungsprozesses
möglich sein, künstliche Muskeln für Roboter zu fertigen, die mit denen
von Säugetieren vergleichbar sind.

Smartphones ersetzen in Zukunft Thermometer

Smartphones ersetzen in Zukunft Thermometer
Infrarot-Sensoren ermöglichen exakte Bestimmung der Körpertemperatur
 
Smartphone-Thermometer: neu patentiert (Foto: http://fraden.com)

San Diego (pte016/15.11.2012/12:25) – Das US-Unternehmen Fraden Corporation http://fraden.com hat ein Smartphone-Thermometer zum Patent angemeldet. Ein Infrarot-Sensor direkt neben der Kamera-Linse übernimmt dabei die Messung. Die Genauigkeit genügt laut Hersteller klinischen Ansprüchen. Die Messung erfolgt an der Schläfe der Patienten. Die Smartphone-Kamera dient dabei als Positionierungshilfe. Sobald sich das Mobiltelefon in der korrekten Position – ungefähr 2,5 Zentimeter von der Hautoberfläche entfernt – befindet, registriert der Sensor sofort die Körpertemperatur, wie Forbes berichtet.

Für Kinder

Aus der Intensität des Lichts im infraroten Spektrum, das ein Objekt abgibt, lässt sich seine Temperatur exakt bestimmen. Die Messung der Körpertemperatur mittels dieser Technologie gibt es schon seit etwa 30 Jahren. Heute sind die Sensoren aber klein und empfindlich genug, um ohne Probleme in ein Smartphone eingebaut zu werden. Im Gegensatz zu anderen Thermometern haben Infrarot-Detektoren den Vorteil, dass sie eine kontaktlose Messung ermöglichen, was in einem hygienisch heiklen Umfeld wie einem Krankenhaus durchaus von Vorteil sein kann.

Zudem erfolgt die Messung ohne Wartezeit, die Temperatur kann sofort bestimmt werden. Durch die ubiquitäre Verbreitung von Smartphones können Thermometer in Zukunft außerdem allzeit verfügbar sein. Das Durchsuchen des Medizinschrankes nach einem klassischen Fiebermesser wird dadurch obsolet. Gerade für Kinder ist die Messung mittels Smartphone ein Vorteil. Längeres Stillsitzen und unangenehmes, invasives Messen der Temperatur sollen künftig der Vergangenheit angehören. Smartphones sind bei Kindern beliebt, wodurch die ansonsten oft lästige Kontrolle sogar zum Spaß werden kann.

Vielfältig einsetzbar

Mit dem Smartphone-Thermometer lässt sich aber nicht nur für medizinische Zwecke einsetzen. Der Infrarotsensor liefert auf Wunsch Informationen über die Temperatur jedes beliebigen Objektes. So sollen Eltern beispielsweise die Temperatur von Getränken für ihre Kleinkinder mit dem Gerät ermitteln können. Ab wann die ersten Mobiltelefone mit den Hightech-Sensoren auf dem Markt erhältlich sein werden, ist derzeit noch nicht klar. Die Fraden Corporation will aber so schnell wie möglich Hardware-Hersteller für das Produkt begeistern.

Selbstreparierender Kunstststoff durch Sonne und CO2

pte20181012002 Umwelt/Energie, Produkte/Innovationen

Selbstheilendes "Wundermaterial" frisst CO2

Klimagas wird zielgerichtet genutzt, damit der innovative Stoff wächst und auch erstarkt

Ein Riss (oben) mit Kohlendioxid geschlossen (unten) (Grafik: mit.edu)
Ein Riss (oben) mit Kohlendioxid geschlossen (unten) (Grafik: mit.edu)

Cambridge (pte002/12.10.2018/06:05) – Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu und der University of California http://universityofcalifornia.edu haben ein neues Material entwickelt, dass Kohlendioxid in der Luft
anzapft, um zu wachsen, sich zu verstärken und sogar Risse zu
reparieren. Der Kunststoff, der sich als Konstruktions- und
Reparaturmaterial oder auch als Schutzhülle nutzen lässt, wandelt das
Klimagas kontinuierlich in den kohlenstoffbasierten Kunststoff um.

Gel setzt Prozess in Gang

Das neue Material ist eine gelartige Substanz, die einen chemischen
Prozess in Gang setzt, der der Umsetzung von Kohlendioxid in Pflanzen
ähnelt. Kombiniert mit Sonnenlicht, wandeln sie das Klimagas in Biomasse
um. Die Forscher stellen sich vor, daraus leichtgewichtige Paneele
herzustellen, die irgendwo eingebaut werden. Mit der Zeit verfestigt
sich das Material unter dem Einfluss von Sonnenlicht und durch die
Einlagerung von Kohlendioxid.

"Das ist ein völlig neues Konzept in der Materialwissenschaft", schwärmt
Michael Strano, Professor für Chemieingenieurswesen am MIT. Die
Entwicklung eines Materials, bei dessen Herstellung keine Energie
benötigt wird und das sogar noch Kohlendioxid aus der Atmosphäre
entfernt, habe ganz offensichtlich Vorteile für Umwelt und Klimaschutz.

Spinatblätter liefern Chloroplasten

Die Forscher setzen Chloroplasten aus Spinatblättern ein. Das sind
Organellen der Zellen von Grünalgen und höheren Pflanzen, die
Photosynthese betreiben. Diese Organellen fungieren als Katalysatoren,
die die Umwandlung von Kohlendioxid in Glukose in Gang setzen.
Normalerweise halten Chloroplasten nicht lange durch, nachdem sie
Pflanzen entnommen wurden. Strano und seinem Team gelang es aber, die
Funktionsfähigkeit der Chloroplasten über einen langen Zeitraum zu
erhalten. Wie das geht, ist natürlich ein Geheimnis.

Basismaterial ist ein Grundgerüst aus einem Polymer namens APMA,
Glukose, einem Enzym namens Glukose-Oxidase und eben Chloroplasten. Es
ist eine Art Gel, also für Konstruktionen noch nicht geeignet, obwohl es
mit der Zeit durch den Einfang von Kohlendioxid-Molekülen fester wird.
Als Füllmaterial, ähnlich einer Spachtelmasse für Wände sowie als
Schutzhülle für wertvolle Geräte sei es jedoch schon geeignet. Derzeit
optimiert das Team das Material. Schon in naher Zukunft soll es
tatsächlich bei größeren Vorhaben eingesetzt werden.

ElektroniK-Recycling zahlt sich aus

Bio-Angeln für Seltene Erden

Wie Eiweiß-Bruchstücke Elektronik-Schrott recyceln

Ohne wichtige Schlüssel-Elemente, wie
Kupfer oder die Metalle der Seltenen Erden, funktioniert weder die
moderne Elektronik noch fließt elektrischer Strom. Ausgediente
Energiesparlampen, Handys, Computer und Schrotte könnten eine wichtige
Quelle für diese Rohstoffe sein, allerdings lassen sich die wertvollen
Hightech-Metalle von dort nur schwer zurückgewinnen. Es sei denn, man
angelt mit kleinen Eiweiß-Bruchstücken danach, die Forscher vom
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und der Technischen
Universität Bergakademie Freiberg gerade in der Zeitschrift „Research in
Microbiology“ vorstellen.

 

Die defekte Energiesparlampe und das ausgediente
Handy wandern heutzutage mehr oder weniger zuverlässig über
Sammelbehälter in Großmärkten und andernorts zu den Wertstoffhöfen. Für
besonders wertvolle Inhaltsstoffe wie die Seltenen Erden Terbium,
Yttrium oder Lanthan, die oft nur in geringen Konzentrationen vorliegen
und die fest mit anderen Komponenten verbunden sind, gibt es allerdings
häufig noch keine wirtschaftlichen Recyclingtechnologien. „Allein 25.000
Tonnen Leuchtpulver der ausgedienten Energiesparlampen dürften daher in
der Europäischen Union bis zum Jahr 2020 gesammelt werden“, berichtet
die Biologin Dr. Franziska Lederer vom HZDR.

Fein verteilt stecken dort so exotisch klingende
Verbindungen wie Yttrium-Oxid, Lanthan-Phosphat,
Cer-Magnesium-Aluminium-Oxid und Barium-Magnesium-Aluminium-Oxid, die
Spuren von Terbium, Cer, Europium und anderen Seltenen Erden enthalten.
Die Seltenen Erden wiederum, ohne die weder Plasmabildschirme, noch
Generatoren von Windkraftanlagen oder Elektromotoren für Autos mit
Hybrid-Antrieb funktionieren, wurden in den vergangenen Jahren fast
ausschließlich in China gewonnen. Export-Beschränkungen können daher die
hiesigen Schlüsseltechnologien massiv in Mitleidenschaft ziehen.

Die Nachwuchsgruppe „BioKollekt“, die Dr. Lederer
seit dem 1. Oktober 2018 am Helmholtz-Institut Freiberg für
Ressourcentechnologie (HIF) – einem Institut des HZDR – leitet,
beschäftigt sich deshalb mit neuartigen Technologien, um Seltene Erden
beispielsweise aus dem Leuchtpulver ausgedienter Energiesparlampen zu
gewinnen. Mit diesen Methoden können aber auch wichtige Metalle wie
Kupfer und Gold aus dem Abraum von Bergwerken gewonnen oder Plastik
sortiert und wiederverwendet werden.

Das Vorbild für diese Techniken findet die Biologin
bei Viren, die auf Bakterien spezialisiert sind. Die Hülle dieser
winzigen „Bakteriophagen“ besteht aus rund 4.000 Proteinen. An diese
wurden mit molekularbiologischen Methoden kurze Protein-Bruchstücke
geheftet, die acht bis 16 Proteinbausteine lang sind. Von diesen
Peptiden gibt es viele unterschiedliche Formen, Franziska Lederer kann
daher mit einer Milliarde Bakteriophagen forschen, die jeweils
unterschiedliche Peptide besitzen. Eine solche Sammlung nennen
Molekularbiologen eine „Bibliothek“.

„Die Peptide können kleine Taschen formen, in die
bestimmte Mini-Strukturen passen“, erklärt die Biologin. Dabei kann es
sich zum Beispiel um das Seltene-Erd-Element Terbium handeln. Bringt die
Forscherin ihre Bakteriophagen-Bibliothek mit einer solchen reinen
Terbium-Verbindung zusammen, die an einer festen Oberfläche hängt,
bleiben beim Abwaschen die Bakteriophagen hängen, in deren Peptid-Tasche
die Terbium-Verbindung recht gut passt.

Vermehren bis zur perfekten Passfähigkeit

In einem zweiten Durchgang verschärfen die Forscher
dann die Bedingungen, so dass nur noch die Bakteriophagen hängen
bleiben, in deren Peptid-Tasche die Terbium-Verbindung sehr gut passt.
Jetzt folgt eine Analyse des Abschnitts im Erbgut dieser Bakteriophagen,
der die Bauanleitung für das Peptid enthält. Nach dieser Bauanleitung
lässt Franziska Lederer dann die passenden Peptide für die
Terbium-Verbindung anfertigen.

Diese Peptide werden nun zum Beispiel an Partikel
aus einem magnetischen Material geheftet. Mischt man diese Teilchen mit
dem Leuchtpulver von Energiesparlampen in einer Brühe, dann heften sie
sich dort an die enthaltenen Terbium-Verbindungen. Anschließend fischen
die Forscher mit einem Magneten die Partikel samt den Seltenen Erden
wieder heraus. Nach dem Entfernen der Terbium-Verbindungen können die
Teilchen mit den Peptiden wieder zum Recyceln eingesetzt werden. „Mit
dieser Methode können wir spezifische Peptide für unterschiedliche
Seltene Erden, aber auch für wichtige Metalle wie Kupfer, Gold oder
verschiedene Platin-Metalle gewinnen und mit ihnen die jeweiligen
Substanzen aus sehr verdünnten und komplexen Gemischen extrahieren“,
erklärt Franziska Lederer.

Die Erfinder dieser Phagen-Display-Methode wurden
vor kurzem mit dem Nobelpreis für Chemie 2018 geehrt; lange vorher hatte
die Dresdner Nachwuchsgruppenleiterin die Bakteriophagen-Bibliotheken
aus der Gruppe des frisch gebackenen Nobelpreisträgers George Smith an
der amerikanischen University of Missouri erhalten. Da andere
Wissenschaftler die Phagen-Methode bisher nur für biologische Verfahren
wie der Herstellung von Antikörpern verwenden, leisten die HZDR-Forscher
beim Recyceln von Metallen echte Pionierarbeit.

Die spezifischen Peptide lassen sich auch an
Styropor-Kügelchen anheften. Mit der jeweiligen, gebundenen Substanz
schwimmen diese Kügelchen in einem Container an die Oberfläche des
Wassers und können einfach abgeschöpft werden. Mit solchen Methoden
könnten auch Erze aus den Abraumhalden von Bergwerken gewonnen werden,
in denen noch Spuren dieser Erze vorhanden sind.

„Vielleicht können wir auch Peptide isolieren, die
spezifisch bestimmte Kunststoffe binden“, überlegt Franziska Lederer.
Bisher werden Plastik-Abfälle nämlich häufig verfeuert, weil sie ein
Gemisch verschiedener Kunststoffe enthalten. Die Peptide der HZDR-Gruppe
aber könnten diese Abfall-Mischungen in Zukunft vielleicht sortieren
und so ein echtes Recycling einleiten. „Unsere Forschung steht noch am
Anfang und eine praktische Anwendung wird noch einige Zeit auf sich
warten lassen. Unser Ziel ist es, mit unserer innovativen
Technologieplattform das Recycling erheblich zu verbessern.“

_Publikation:

Robert Braun, Stefanie Bachmann, Nora
Schönberger, Sabine Matys, Franziska Lederer, Katrin Pollmann: „Peptides
as biosorbents – Promising tools for resource recovery“, Research in
Microbiology, DOI: 10.1016/j.resmic.2018.06.001 Link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29928986

Multiresistente Keime aus Abwasser filtern

700 bis 800
Tonnen Antibiotika pro Jahr wurden im Jahr 2014 laut dem Bundesamt für
Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit in Deutschland allein in
der Humanmedizin
eingesetzt, in der Veterinärmedizin wurden im Jahr 2017 rund 730 Tonnen an Tierärzte abgegeben. Durch
den hohen Einsatz von Antibiotika bilden allerdings immer mehr
Bakterien Multiresistenzen, die eine medizinische Therapie bei einer
Erkrankung erschweren. Über Abwässer gelangen die resistenten Erreger in
die Umwelt und letztendlich zurück zum Menschen. Forscherinnen und
Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersuchen im
Verbundprojekt HyReKA die Verbreitung der Bakterien und bewerten
Maßnahmen wie die Ultrafiltration, um sie effektiv aus dem aufbereiteten
Abwasser zu entfernen.

Multiresistente Bakterien haben als
Überlebensstrategie gelernt, sich der Wirkung verschiedener Antibiotika
zu entziehen – sie haben Abwehrmechanismen gebildet. Nicht alle sind für
den Menschen gefährlich, doch können sie ihre Resistenzgene auch an
krankmachende Erreger weitergeben. So gibt es immer mehr
widerstandsfähige Keime in der Umwelt. „Wenn sich die Bakterien
verbreiten, kommt der Mensch auch immer häufiger mit ihnen in Kontakt.
Gehen wir nicht gegen die Verbreitung vor, gibt es am Ende immer weniger
Antibiotika oder sogar keine Wirkstoffe, mit denen wir eine Erkrankung
dieser Bakterien bekämpfen können“, sagt Professor Thomas Schwartz vom
Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG) des KIT.

Der Mikrobiologe und sein Team untersuchen in
Gewässern das Vorkommen und die Verbreitung klinisch relevanter
Antibiotikaresistenzen und Bakterien, die vor allem für Menschen mit
geschwächtem Immunsystem, Kleinkinder und alte Menschen eine Gefahr
darstellen können. „Resistente Bakterien gelangen über das Abwasser von
Kliniken und Pflegeheimen, häuslichen Bereichen, Schlachthöfen und
Landwirtschaft in Kläranlagen. Hier konnten wir die Bakterien nicht nur
in den Zuläufen, sondern auch in den Abläufen nachweisen“, so Schwartz.
Die derzeitige Abwasseraufbereitung filtere also nur einen Teil der
Bakterien heraus, der Rest werde mit dem aufbereiteten Wasser in Flüsse
und Bäche geleitet. 

Deshalb testen und bewerten die
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene Methoden für
Kläranlagen, um gerade diese kritischen Erreger aus dem Wasser zu
entfernen: eine Ultrafiltrationsanlage, eine Ozon- sowie eine
UV-Behandlung, eine Kombination aus beiden und eine
Aktivkohlebehandlung. „Bei der Ultrafiltration, bei der das Wasser durch
extrem feine Membranstränge fließt, gelingt es uns, die
antibiotikaresistenten Bakterien so weit zu reduzieren, dass wir sie
kaum mehr nachweisen können. Mit der Ozonbehandlung – auch in
Kombination mit UV-Strahlen – ist eine geringere, aber auch
vielversprechende Reduktion der Keime möglich. Bei der Aktivkohle
konnten wir keine effektive Veränderung, das heißt keine Reduktion,
feststellen“, zeigt der Mikrobiologe die bisherigen Ergebnisse auf.

Innerhalb HyReKA wollen die Wissenschaftler
die Ultrafiltrationsanlage serienreif machen und die Ozon- und
UV-Behandlung weiter optimieren, um die Reduktionsleistung zu steigern.
Die Forscherinnen und Forscher des KIT erstellen außerdem ein
Bewertungskonzept für die einzelnen Verfahren, sodass die
Untersuchungsparameter auch auf andere Maßnahmen zur Abwasserbehandlung
anwendbar sind. „So könnten wir Kliniken, Pflegeheime oder auch
landwirtschaftliche Bereiche, die ebenfalls aufgrund des hohen Einsatzes
von Antibiotika ein hohes Risiko für resistente Bakterien vermuten
lassen, mit diesen Techniken ausstatten, um auch die
Belastungssituationen an kommunalen Kläranlagen zu reduzieren“, blickt
Schwartz in die Zukunft.

HyReKA

HyReKA steht kurz für „Biologische
beziehungsweise hygienisch-medizinische Relevanz und Kontrolle
Antibiotika-resistenter Krankheitserreger in klinischen,
landwirtschaftlichen und kommunalen Abwässern und deren Bedeutung in
Rohwässern“. Der Forschungsverbund will einen aktiven Beitrag zum
umweltbezogenen Gesundheitsschutz der Bevölkerung leisten. Zu seinen
Zielen gehört, den Eintrag antibiotikaresistenter Bakterien und
Antibiotikarückstände in die Umwelt zu untersuchen, deren
Verbreitungswege, Risikopotenziale und Übertragungsrisiken abzuschätzen,
technische Verfahren der Abwasseraufbereitung an Kläranlagen zu
entwickeln und Handlungsempfehlungen zu formulieren. Der Verbund setzt
sich aus Forschern verschiedener Fachrichtungen wie Medizin, Biologie,
Geografie, Ingenieurwesen, Agrarwissenschaft, Lebensmitteltechnologie
und Ernährungswissenschaft sowie Partnern aus kommunalen
Wasserwirtschaftsbetrieben und der Industrie zusammen.

Zu den Forschungspartnern des
Verbundprojektes HyReKA zählen neben dem KIT das Universitätsklinikum
Bonn, die Universität Bonn, die Technische Universität Dresden, die RWTH
Aachen, das Umweltbundesamt (UBA), das Technologiezentrum Wasser in
Karlsruhe (TZW) und kommunale Partner, wie der Erftverband Bergheim, der
Oldenburgisch-Ostfriesische Wasserverband (OOWV), der Zweckverband
Klärwerk Steinhäule und der Industriepartner XYLEM Services GmbH.

Offener Brief der Wirtschaft zur EEG-Reform

Offener Brief der Wirtschaft zur EEG-Reform
Berlin/Bad Homburg, 31. Oktober 2013. Führende Wirtschaftsverbände, darunter der Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (GKV), haben branchenübergreifend eine Allianz zur Neugestaltung des Erneuerbare Energien-Gesetzes EEG gebildet und in einem Offenen Brief an die Teilnehmer der Berliner Koalitionsverhandlungen zwischen CDU/CSU und SPD im Energiebereich nachdrücklich zu grundlegenden Reformmaßnahmen aufgerufen. Sie appellieren an die Verhandlungs­teilnehmer, sich für die Interessen und Bedürfnisse der im internationalen Wettbewerb stehenden Stromverbraucher einzusetzen. „Als Sofort­maßnahme ist ein Aussetzen der Förderung für Neuanlagen erforderlich“, heißt es wörtlich in dem Schreiben. Die Verfasser machen sich zudem dafür stark, das EEG so bald wie möglich insgesamt abzuschaffen und durch ein EU-konformes, marktwirtschaftlich geprägtes System zu ersetzen.

Es gehe darum, nicht nur den weiteren Anstieg der Umlage zu begrenzen, sondern die Umlage, die in Folge von Förderzusagen aus der Vergangenheit auch im kommenden Jahr erneut „deutlich steigen“ werde, wirksam zu reduzieren.

Ebenso rufen die Verbände die Bundesregierung dazu auf, umgehend in einen konstruktiven Dialog mit der EU-Kommission in Brüssel einzutreten, um jahrelanger Rechtsunsicherheit im Streit um ein mögliches Beihilfeverfahren entgegenzuwirken. Ein gleitender Einstieg in die Entlastungsregelung und eine reduzierte EEG-Umlage können die Brüsseler Bedenken abschwächen.

In der neuen Legislaturperiode darf nach den Vorstellungen der Verbände-Allianz die Finanzierung der Energiewende „nicht mehr ausschließlich über den Strompreis“ erfolgen. Die Energiewende sei eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Ein „unbelasteter Neustart“ bei der Förderung der Erneuerbaren Energien, würde die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie gegenüber dem Ausland wieder stärken, die Industrie zugleich weiter an der Finanzierung der Energiewende beteiligen sowie deren Kosten transparent machen.

Die acht Verbände, die den Offenen Brief unterzeichnet haben, vertreten branchenübergreifend mehr als 10.000 deutsche Unternehmen mit ca. 2,5 Millionen Mitarbeitern und 700 Milliarden Euro Jahresumsatz.

Folgende Verbände haben den Brief gezeichnet: BDG – Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie, Düsseldorf; BVKI – Bundesverband Keramische Industrie e. V., Selb; Gesamtverband der deutschen Textil- und Modeindustrie e. V., Berlin; GKV – Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e. V., Frankfurt am Main/Bad Homburg; Markenverband e. V., Berlin   ; wdk – Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie e. V., Frankfurt am Main; WSM – Wirtschaftsverband Stahl- und Metallverarbeitung e. V., Düsseldorf und VKS – Verband der Kali- und Salzindustrie e. V., Berlin.