Schlagwort-Archive: Wirtschaft

Super-Dämmung entwickelt: Drastisch reduzierte Heizkosten

Wärmedämmende Materialien zu entwickeln, mit denen sich die Energieeffizienz von Gebäuden erheblich steigern lässt, ist eine zunehmend dringliche Herausforderung. Schon seit geraumer Zeit werden beim Hausbau Kunststoff-Schäume verwendet, um Dach und Außenwände besser zu isolieren. Einem Forschungsteam um Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt an der Universität Bayreuth ist es jetzt gelungen, diese Isolationswirkung erheblich zu steigern. Auf der Basis von Polystyrol-Schäumen haben die Bayreuther Wissenschaftler neuartige Dämmmaterialien entwickelt, die zu einer drastischen Senkung von Heizkosten beitragen können.

Der Grund dafür liegt in äußerst wirkungsvollen Zutaten, welche die Bayreuther Wissenschaftler dem Polystyrol beigemischt haben. Es handelt sich dabei um extrem dünne Kohlenstoffplättchen, sogenannte Graphene. Diese Plättchen sind flächige Netzwerke von Kohlenstoffatomen, die in sechseckigen Waben angeordnet sind.

Graphene im Kunststoff-Schaum verkleinern die Hohlräume und senken die Durchlässigkeit für infrarote Strahlung

Polystyrol-Schäume bestehen aus vielen kleinen hohlen Zellen, die durch Kunststoffwände voneinander getrennt sind. Normalerweise haben diese Zellen einen Durchmesser von rund 100 Mikrometern. Sobald aber dem Kunststoff die Kohlenstoffplättchen beigemischt werden, verringert sich die Zellgröße auf 25 Mikrometer. Die Folgen für die Isolationswirkung sind enorm. Denn aufgrund der verkleinerten Zellen wird die Gaswärmeleitung deutlich vermindert; das heißt, es fließt eine wesentlich geringere Wärmemenge durch die im Kunststoff-Schaum enthaltene Luft. Zudem wird aufgrund der Graphen-Plättchen die infrarote Strahlung abgesenkt. Denn infrarote Strahlung, die einen hohen Anteil an der aus Wohnräumen entweichenden Wärme hat, kann den Kunststoff-Schaum kaum noch durchdringen. Sie wird größtenteils reflektiert oder vom Kunststoff absorbiert.

Folglich eignen sich die mit Graphenen versetzten Schäume vorzüglich als Dämmmaterialien, die dafür sorgen, dass die Wärme in den Wohnräumen bleibt. “Die neuen Polystyrol-Schäume lassen sich ohne hohen technischen Aufwand industriell herstellen, so dass künftig im Baubereich erhebliche Einsparungen möglich werden”, erklärt Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt, der an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe innehat.

Das Verfahren, die Graphene  in Kunststoffe einzubringen, eröffnet jetzt neue Perspektiven für Materialien, die das Prinzip der Nachhaltigkeit in Industrie und Wirtschaft erheblich stärken. Dipl.-Ing. Thomas Köppl, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Bayreuth, meint: „Die von uns entwickelten Dämmmaterialien sind nur ein Beispiel für das hohe Innovationspotenzial, das in diesem Gemeinschaftsprojekt steckt und noch längst nicht ausgeschöpft ist.

Weitere Informationen zum Forschungsverbund “FUNgraphen”:  https://idw-online.de/de/news517085 (Quelle: idw)

Roboter Rhoni soll als Pflegekraft eingesetzt werden

Roboter Rhoni lernt an der Hochschule Niederrhein das Laufen. Foto: Lammertz

Rhoni (sprich Ruuni) ist ein amerikanischer Vorname, der sowohl für Jungen wie für Mädchen gewählt werden kann. Im konkreten Fall gehört er dem ersten humanoiden Roboter der Hochschule Niederrhein, der jetzt im Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen und Gesundheitswesen angeliefert wurde. Gebaut hat ihn die Firma H&S-Robots im Thüringischen. Studenten des Wirtschaftsingenieurwesens sollen ihm programmiererisch jetzt das Laufen beibringen, damit er in der Alten- und Krankenpflege eingesetzt werden kann.

Der oder die 1,80 Meter große Rhoni glotzt mit seinen/ihren Sensoraugen derzeit noch ziemlich verständnislos in die Welt. Dabei kann der Prototyp werksseitig schon eine ganze Menge, nur eben noch nicht laufen. Es fehlen noch die Beine, und die Fortbewegung ist der schwierigste Part, so Ben Schaefer, der Vater von Rhoni. Wie für ein menschliches Baby hat er für seinen Spross aber einen Lauflernrahmen entwickelt. Dieser Lauftrainer ermöglicht dem Roboter Bewegungsabläufe, ohne die Balance zu verlieren. Denn wer laufen will, muss gehen lernen, und unabhängig von den Bodenverhältnissen die Waage halten. Das sei eine riesige Herausforderung für Ingenieure, Techniker und Programmierer, so Schaefer, der damit zugleich große Hoffnungen auf die Entwicklerkunst der Krefelder Studierenden setzt. Sie werden von den Professoren Hans-Jürgen Buxbaum (Automatisierung und Robotik), Markus Kleutges (Technische Systeme) und Ulrich Hemmert (Organisation und Datenverarbeitung) betreut.

Irgendwann ist dann einmal der große Moment gekommen und das Lauflerngerät wird abgenommen. Dann muss Rhoni, beobachtet von seinen studentischen Vätern und Müttern, die ersten eigenen Schritte machen. “Nicht für schwache Nerven”, so Monika Schaefer, die Mutter des Erfinders. Bis es so weit ist, wird das Roboterkind auf eine rollende Antriebsplattform gesetzt, mit der es auch ohne Beine mobil sein kann. So kann es während der Testreihen mühelos von Rechner zu Rechner oder Meßgerät zu Messgerät gerollt werden. Der humanoide Roboter soll, so Professor Kleutges, für die Übernahme von Aufgaben im Pflegebereich entwickelt werden, wobei eng mit den Lehrenden und Studierenden des Gesundheitswesens im gleichen Haus zusammengearbeitet wird. Beim Aufstehen und Anziehen helfen, das Essen bringen, die Bewohner von Station zu Station fahren – in vielen Bereichen können Pflegekräfte physisch starke Hilfe gebrauchen. Auch Rhonis Äußeres wird einem Menschen angeglichen, ganz so, wie man es im Kassenschlager “I Robot” bereits sehen konnte. Ob der Roboter später eine Schürze mit Häubchen oder Hosen und einen Kittel tragen wird, bleibt abzuwarten. (Quelle: idw)

Weg vom Erdöl! Biomasse als alternative Kohlenstoffquelle.

Video: Wie aus Tiefseebakterien nützliche Enzyme für die Energiegewinnung und Anwendung in der chemischen Industrie gewonnen werden.

(idw). Erdöl wird immer teurer – das bekommt auch die chemische Industrie zu spüren. Eine alternative Kohlenstoffquelle ist Biomasse.

Erdöl ist der Ausgangsstoff für viele Produkte der chemischen Industrie. Doch dieser fossile Rohstoff wird immer knapper und teurer. Eine Alternative ist es, nachwachsende Rohstoffe zu nutzen. Doch müssen Bioethanol und Co. aus Nahrungsmitteln wie Zuckerrohr oder Getreide gewonnen werden? Nein. Über die weiße Biotechnologie lassen sich chemische Stoffe auch aus Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie oder Restbiomasse aus der Forst- und Landwirtschaft oder Reststoffen gewinnen. Wie das gehen kann, demonstrieren Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart am Beispiel der biotechnischen Verwertung von Raps, Molke und Krabbenschalen.

Kunststoff und Lacke aus Raps
Bei der Herstellung von Biodiesel aus Rapsöl fällt als Nebenprodukt Rohglyzerin an. Wissenschaftler am IGB haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Rohglyzerin in 1,3-Propandiol umsetzen lässt – einen chemischen Grundstoff für die Herstellung von Polyestern oder Holzlacken. Bislang wird 1,3-Propandiol chemisch synthetisiert. Es gibt aber auch Mikroorganismen, die Glyzerin zu 1,3-Propandiol umsetzen können. So produziert das Bakterium Clostridium diolis den chemischen Grundstoff für die Herstellung von Polyestern oder Holzlacken in vergleichsweise hoher Ausbeute.

Bio-Plastik aus Molke
Ein Abfallprodukt bei der Herstellung von Milchprodukten ist Sauermolke. Bislang wird die Molke teuer entsorgt. Mit Hilfe von Michsäurebakterien lässt sich der in der Sauermolke enthaltene Milchzucker (Lactose) jedoch zu Milchsäure (Lactat) umsetzen. Lactat dient nicht nur als Konservierungs- und Säuerungsmittel in der Lebensmittelherstellung, sondern kann auch als Grundstoff in der chemischen Industrie eingesetzt werden – zum Beispiel in der Produktion von Polylactiden, biologisch abbaubaren Kunststoffen. Einweggeschirr und Schrauben für die Chirurgie aus Polymilchsäure gibt es bereits.

Feinchemikalien aus Krabbenschalen
Chitin ist nach Zellulose das am häufigsten vorkommende Biopolymer auf der Erde. Der nachwachsende Rohstoff fällt in der Aquakultur und bei der Verarbeitung von Meeresfrüchten wie Krabben in großen Mengen als Abfall an. In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt “BioSysPro” untersuchen Forscher des IGB, ob sich Chitin durch den Einsatz von mikrobiellen Chitinasen als nachwachsender Rohstoff für die chemische Industrie erschließen lässt.

“Die Weiße Biotechnologie nutzt die Natur als chemische Fabrik. Herkömmliche chemische Produktionsprozesse werden durch den Einsatz von Mikroorganismen oder Enzymen ersetzt”, erläutert Prof. Thomas Hirth, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, den Ansatz. Auf der Messe Biotechnica vom 7. bis 9. Oktober in Hannover stellen die Forscher die Verfahren auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 9, Stand E29 vor.

Weitere Informationen:
Das Video ist Teil der DVD “Die Zukunft der Biotechnologie — Eine Deutschlandreise”, die im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 2008 entstanden ist und kostenlos auf der Webseite www.biotechnologie.de bestellt werden kann.

Atmosphärisches Kohlendioxid: Die ultimative Biokraftstoffquelle der Zukunft?

Video: Biokraftstoffe

(idw). Unabhängigkeit von den Erdöl exportierenden Ländern, Reduzierung der freigesetzten Treibhausgase, Schonung der zu Neige gehenden Ressourcen: Viele Gründe sprechen für einen Abschied von der Nutzung fossiler Brennstoffe. Wasserstofftechnologie und Solarenergie werden höchstwahrscheinlich die Antwort auf das globale Energieproblem sein – aber erst auf längere Sicht. Für eine erste, rasche Abhilfe könnte Bioenergie sorgen. Aus Biomasse lassen sich alternative kohlenstoffbasierte flüssige Kraftstoffe herstellen und so die gängige Technik automobiler Verbrennungsmotoren und die vorhandene Infrastruktur weiter nutzen. Gleichzeitig würde die chemische Industrie mit den als Rohstoffe benötigten Kohlenstoffverbindungen beliefert. Mark Mascal und Edward B. Nikitin von der University of California, Davis (USA), haben jetzt eine interessante neue Methode entwickelt, Cellulose direkt in furanbasierte Biokraftstoffe umzusetzen. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, liefert das einfache, kostengünstige Verfahren Furanverbindungen in bisher beispielloser Ausbeute.

Atmosphärisches Kohlendioxid sollte die ultimative Kohlenstoffquelle der Zukunft sein. Am effektivsten “geerntet” wird es durch die pflanzliche Photosynthese. Biotreibstoffe werden derzeit vor allem aus Stärke gewonnen, die zu Zuckern abgebaut und zu Ethanol fermentiert wird. Die am weitesten verbreitete Form von photosynthetisch fixiertem Kohlenstoff ist aber Cellulose. Das Problem: Die Spaltung von Cellulose in seine einzelnen Zuckerbausteine, die dann fermentiert werden könnten, ist ein langsamer, kostenintensiver Prozess. “Ein weiteres Problem ist die geringe Kohlenstoff-Wirtschaftlichkeit der Glucose-Fermentation,” erläutert Mascal, “für 10 g produziertes Ethanol werden zusätzlich 9,6 g CO2 freigesetzt.”

Könnte man auf Cellulosespaltung und Fermentation verzichten? Man kann, wie Mascal und Nikitin zeigen. Sie haben ein einfaches Verfahren entwickelt, mit dem Cellulose direkt in “Furanics” (Furan-basierte organische Flüssigkeiten) umgewandelt werden können. Furane sind Moleküle, deren Grundkörper von einem aromatischen Ring aus vier Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom gebildet wird. Hauptprodukt unter den von den Forschern entwickelten Reaktionsbedingungen ist 5-Chlormethylfurfural (CMF).

CMF lässt sich mit Ethanol zu Ethoxymethylfurfural (EMF) verknüpfen oder mit Wasserstoff zu 5-Methylfurfural umsetzen. Beide Verbindungen eignen sich als Kraftstoffe. EMF wurde bereits früher in Mischungen mit Diesel von Avantium Tecnologies, einem Spin-off von Shell, untersucht und als interessant eingestuft.

“Unsere Methode scheint die effektivste bisher beschriebene Umsetzung von Cellulose in einfache, hydrophobe organische Verbindungen zu sein,” so Mascal. “Außderdem wird die Kohlenstoffausbeute der Glucose- und Sucrose-Fermentation bei weitem übertroffen. Furanics könnten sich sowohl als Autokraftstoffe als auch als chemische Rohstoffquelle der Zukunft etablieren.”

Autor: Mark Mascal, University of California, Davis (USA)

Biodiesel: Machen Algen das Tanken bald preiswerter?

WISSEN DER ZUKUNFT berichtet :

Algenschlick am blauen Wasser, Foto: cwgoodroe

Algenschlick am blauen Waser, Foto: cwgoodroe

(Stuttgart/Kornwestheim) -(idw) Der Kornwestheimer Anlagenexporteur Hezinger GmbH will künftig weltweit als Lieferant für Photobioreaktoren zur Algenzucht auftreten, um – alternativ zur Verwendung von Weizen, Raps und Mais – die Gewinnung von Biodiesel aus dem Pflanzenöl der Algen voranzutreiben. In Zusammenarbeit mit renommierten Partnern wurde eine verfahrenstechnisch optimierte Reaktoranlage zur Massenzucht von Algen entwickelt, die die Kosten der Herstellung von Biodiesel erheblich reduzieren wird. Das Ende letzten Jahres gegründete Unternehmen Hezinger Algaetec GmbH soll das neue System im kommenden Herbst auf den Markt bringen.

“Unser Ziel ist es, die industrielle Zucht von Mikroalgen wesentlich günstiger zu gestalten, als das bisher möglich ist”, sagt Steffen Hezinger. Zwar könne man Algen mit derzeitigen Systemen wie Röhren- oder Flachplattenreaktoren züchten, allerdings noch nicht in den wirtschaftlich rentablen Mengen, wie man sie für die Biodieselherstellung benötigt. “Wenn ich 40 Fußballfelder mit Reaktoren voll stellen muss, ist so ein System einfach nicht effektiv zu betreiben, Wirtschaftlichkeit ist aber das A und O, wenn ich am Markt für Biodiesel langfristig Erfolg haben will.”

Auf der Suche nach einer effizienten Lösung setzt der Diplom-Kaufmann deshalb auf geballte Kompetenz in den Bereichen Anlagenbau, Design und Lichttechnik. Dafür holte er sich international renommierte und weltmarktführende Partner in den Bereichen Algenbiologie und Anlagenplanung mit ins Boot.

Das Resultat der Branchen übergreifenden Zusammenarbeit ist ein Photobioreaktor, mit dem sich Produktionsflächen nicht nur horizontal, sondern auch vertikal nutzen lassen. Der Kerngedanke ist, das Licht ins System und an die Alge zu bringen – statt umgekehrt. Die Idee sei zwar nicht wirklich neu, so Steffen Hezinger, entscheidend sei aber die verfahrenstechnische Optimierung. “Der Schlüsselfaktor ist die innovative Lichttechnik, die es möglich macht, einen Reaktor von sechs Metern Höhe und 30 Metern Innendurchmesser nahezu ohne Fremdenergie zu betreiben.”

Noch kann die Hezinger Algaetec GmbH zwar nicht mit genauen Zahlen aufwarten – doch der Prototypentest unter Serienbedingungen ist erfolgreich angelaufen; aussagefähige Ergebnisse sind ab Mitte des Jahres zu erwarten.

Science Fiction wird Alltag: Die Roboter sind da!

WISSEN DER ZUKUNFT berichtet über das Wunderwelt Wissen.

(prcenter.de) Von Andreas Schultheis

Frankfurt/Berlin – Roboter haben den modernen Lebens- und Arbeitsalltag des Menschen erobert. Sie montieren Autos, übernehmen Hausarbeiten, spielen Fußball mit den Kindern. Fast scheint es, dass der Traum vom allzeit willigen Helfer, den Literatur und Science-Fiction seit Jahrhunderten ausgemalt haben, Realität geworden ist. Wie aus Träumen Wirklichkeit wurde, dokumentiert das Frankfurter Museum für Kommunikation https://www.museumsstiftung.de mit seiner Ausstellung „Die Roboter kommen!” Musikautomaten aus dem 18. Jahrhundert, legendäre Werberoboter der 1950er Jahre und moderne Forschungsroboter, darunter der humanoide Roboter „Armar II”, veranschaulichen die Entwicklung.

Moderne Serviceroboter, die staubsaugen oder die Geschirrspülmaschine ausräumen können, sehen wie freundliche Hausgenossen aus. Gerade erst hat Toyota https://www.toyota.com einen Geige spielenden Roboter vorgestellt, der zeigt, wie die elektronische Welt von morgen aussehen könnte. Dabei ist Toyota nicht allein mit seinen Planungen, sondern hat im eigenen Land eifrige Konkurrenten: „Lange führte dabei Honda die Entwicklung von humanoiden Robotern an: Vor über 20 Jahren startete der Auto- und Motorradhersteller ein bis vor Kurzem viel belächeltes Roboterprogramm. Inzwischen kann sein humanoider Roboter Asimo laufen, die Hand geben und soll bereits in den kommenden Jahren als Bote in Büros arbeiten”, berichtet Focus Online https://www.focus.de. Auch „Nissan stellte auf der Tokyo Motor Show einen fußballgroßen Roboterkopf vor, der in das Armaturenbrett seines Konzeptautos Pivo 2 eingebaut war. Der Kopf soll mit dem Fahrer plaudern und ihm bei Müdigkeit Restaurants für eine Pause vorschlagen”, so das Magazin.

Sprechende Assistenzsysteme scheinen auf dem Vormarsch, auch in der Unternehmens-kommunikation, wie das Beispiel Daimler belegt. Der Personal Assistant ist hier eine Vermittlungs- und Assistenzanwendung für das Personal Information Management der Konzernmitarbeiter. Sie verwirklicht ein so genanntes One-Number-Konzept für die ständige Erreichbarkeit der Mitarbeiter und den Wechsel von der Festnetztelefonie auf Vermittlungs- und Assistenzdienste. Realisiert wurde diese Anwendung vom Berliner Unternehmen SemanticEdge https://www.semanticedge.de: „Selbst wenn man den Namen eines Geschäftspartners gerade nicht weiß, kann man über eine Suchfunktion mit der Eingabe von Branche und Standort die gewünschte Verbindung aufbauen”, erklärt SemanticEdge-Geschäftsführer Lupo Pape. Per Spracheingabe könnten die Mitarbeiter eine Routing-Funktion nutzen, alle Anrufe umleiten, so dass sie auf einer bestimmten Nummer zu erreichen sind. Sprachverarbeitende Technologie, davon ist auch der Berliner Zukunftsforscher Norbert Bolz überzeugt, wird in den nächsten Jahren eine wachsende Rolle spielen. „Wenn Sie auf Ihr Auto zugehen und können es öffnen und starten, indem Sie es ansprechen, das lässt sich niemals überbieten”, erläutert er einen alten Traum der Zivilisation. „Ich persönlich kenne überhaupt keinen Zukunftsforscher oder Technologen, der Zukunftsszenarien entwickelt und nicht davon ausgehen würde, dass die Stimme letztlich das ultimative Interface ist”, sagte Bolz bei den diesjährigen Bonner Voice Days https://www.voicedays.de.

Die KI-Forschung und speziell die Robotik gelten weltweit als Zukunftsmarkt. „6,9 Mrd. Euro setzte allein die deutsche Roboterwirtschaft 2005 mit ihren Produkten um. Außerhalb der industriellen Fertigung gelten Serviceroboter als Wachstumsbereich”, analysiert die Zeitschrift Technology Review. Die Begeisterung für Robotertechnik erinnert Microsoft-Gründer Bill Gates an die Zeit, als er und sein Partner Paul Allen davon träumten, dass irgendwann auf jedem Schreibtisch und in jedem Haus ein Computer stehen könnte. Gates könne sich eine Zukunft vorstellen, in der roboterähnliche Geräte zu einem fast allgegenwärtigen Bestandteil des täglichen Lebens werden. Für den Sprachdialogexperten Pape sind das keine Hirngespinste. Bereits heute existierten die dafür notwendigen Technologien wie dezentrales Rechnen, Sprach- und Mustererkennung. Drahtlose Breitbandverbindungen könnten die Tür zu einer neuen Generation selbständiger Geräte öffnen, die Aufgaben für Menschen erledigen. „Da liegt allerdings noch ein weiter Weg vor uns. Für Maschinen ist es sehr schwierig, sich in einem Raum zu orientieren, auf Geräusche zu reagieren, Sprache zu interpretieren und Gegenstände zu ergreifen, die höchst unterschiedlich sind”, sagt Pape im Gespräch mit dem Online-Magazin NeueNachricht https://www.ne-na.de. Eine funktionierende Spracherkennung werde unverzichtbar sein, um Roboter im Alltag einzusetzen, etwa in der Altenpflege oder bei der Unterstützung behinderter Menschen.