FLÜSSIGES ERDGAS ALS ANTRIEB IM TRANSPORTVERKEHR

Diese Woche verkündete die EU-Kommission demnächst neue CO2-Vorgaben für den Transportverkehr einführen zu wollen. So soll zukünftig der durchschnittliche Kohlendioxid-Ausstoß neuer Fahrzeuge von 2030 an um 30 Prozent niedriger liegen, als derzeitig der Fall. Bis 2025 sollte der Wert um 15 Prozent sinken. Zudem möchte Brüssel Anreize für den Einsatz emissionsfreier oder zumindest emissionsarmer Fahrzeuge schaffen. Um das umsetzen zu können, hieße es für alle Beteiligten einiges in die Wege zu leiten. Welche Rolle zur Reduktion von Treibhausgas-Emissionen der alternative Kraftstoff LNG im Straßengüterverkehr und in der maritimen Schifffahrt spielen könnte, untersucht eine Studie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie der TU Hamburg (TU HH), die in dieser Woche veröffentlicht wurde. Sie könnte Anhaltspunkte für die Umsetzung der angepeilten Pläne bieten. Denn die Wissenschaftler erforschten das Potenzial von flüssigem Erdgas bzw. LNG (Liquefied Natural Gas) als zukünftigen Antrieb für Lkw‘s und Schiffe. Demnach können im Jahr 2040 im europäischen Straßengüterfernverkehr bis zu 4,7 Millionen Tonnen und im weltweiten Schiffsverkehr etwa 132 Millionen Tonnen Treibhausgas-Emissionen per Jahr eingespart werden. Zwar ist auch der Einsatz von Erdgas nicht unumstritten, doch ist der Blick in die Studie durchaus interessant.

PRO-LNG-SZENARIO

Die Forscher entwickelten für ihre Studie ein Pro-LNG-Szenario. Dieses zeigt auf, wie sich der Kraftstoff LNG bei Seeschiffen (weltweit) und schweren Lkw (innerhalb Europa) bis zum Jahr 2040 im Gütertransportmarkt etablieren könnte. Die berechneten Einsparungen von Treibhausgas-Emissionen beziehen sich dabei auf die gesamte Produktionskette (Well-to-Wheel oder WtW). So berechneten die DLR-Wissenschaftler vom Institut für Verkehrsforschung, dass bis 2040 etwa 17 Prozent der schweren Lkw im europäischen Fernverkehr mit LNG angetrieben werden könnten. Die Forscher nahmen unter anderem an, dass der spezifische Kraftstoffbedarf eines neuen LNG-Lkw im Jahr 2040 infolge von Technologieentwicklungen noch um mehr als 30 Prozent effizienter werden könnte. Um die Emissionen weiter zu senken, könnte zudem das Erdgas Biomethan oder Methan, das aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, beigemischt werden. Somit würden, wenn dem fossilen LNG zudem 30 Prozent erneuerbares LNG aus Biomasse oder Reststoffen beigemischt wird, im Szenariojahr 2040 insgesamt etwa 10 Millionen Tonnen Emissionen jährlich eingespart werden. „Neben den Anstrengungen zur Optimierung der Dieseltechnik müssen wir künftig auch einen Fokus auf die Nutzung von alternativen Antrieben und Kraftstoffen sowie erneuerbaren Energien legen. Nur so kann der Straßengüterverkehr dazu beitragen, Treibhausgas-Emissionen einzusparen“, so DLR-Projektleiter Andreas Lischke.

TECHNOLOGIEENTWICKLUNG ABGESCHLOSSEN

Lischke ergänzt: „Die Vorteile von LNG sind, dass die erforderliche Technologieentwicklung bereits abgeschlossen ist, heute schon Serien-Lkw angeboten werden und die notwendige LNG-Infrastruktur aufgebaut werden kann.“ Im Gegensatz zu Technologien wie Brennstoffzellen oder Elektromobilität könnten demnach Erfolge mit dem Einsatz von LNG im Straßengüterfernverkehr schneller und kostengünstiger erzielt werden. Einen weiteren Vorteil, so heißt es in einer Pressemitteilung, böten die leiseren Motoren. So ist es beispielsweise in den Niederlanden schon erlaubt, dass Lkw mit LNG-Antrieb auch nachts in bewohnten Gebieten Lieferfahrten durchführen dürfen.

INFRASTRUKTUR MUSS AUFGEBAUT WERDEN

„Obwohl bereits drei europäische Fahrzeughersteller LNG-Lkw anbieten und obwohl der Tankstellen-Bestand in einigen EU-Mitgliedsländern wächst, bedarf es weiterer Anstrengungen seitens Industrie und Politik, um die Verfügbarkeit von LNG so zu gestalten, dass es eine attraktive, flächendeckende Alternative für die Nutzer wird“, erläutert Lischke den aktuellen Stand. Derzeitige Spitzenreiter sind Spanien mit 37 LNG-Tankstellen, Italien mit 31 und Frankreich mit 27. In Deutschland bieten lediglich drei öffentliche Tankstellen flüssiges Erdgas an. Die EU-Rahmenrichtlinie gibt den Aufbau der Kraftstoffinfrastruktur für alternative Kraftstoffe bis 2025 vor. Zwei Initiativen haben den Aufbau von LNG-Tankstellen in Deutschland angekündigt.

LNG ALS KRAFTSTOFF FÜR SCHIFFE

Für die Schifffahrt zeigen die Ergebnisse der Studie den Einsatz von LNG-Motoren als eine zeitnahe Alternative zum Diesel-Motor auf. Das International Transport Forum (ITF)  ermittelte, dass die Schifffahrt im Jahre 2015 etwa 71 Prozent der globalen Güterverkehrsleistung erbrachte. Diese Transportleistung soll sich bis zum Jahr 2050 noch verdreifachen. Aufgrund ständig steigender Auflagen für die Luftschadstoffemissionen rücken deshalb alternative Kraftstoffe für Schiffe zunehmend in den Fokus.

Derzeit müssen die Abgase von Diesel-Motoren bei Schiffen nur in wenigen Meeresgebieten Schadstoffgrenzwerte erfüllen. So unterliegen auch deren Treibhausgas-Emissionen keiner Regulierung. Doch es wird an Veränderungen durch weitere Regulierungen gearbeitet. LNG als Schiffskraftstoff setzt bei der Verbrennung deutlich weniger Luftschadstoffe wie Stickstoffoxide und kaum Feinstaub-Partikel, aber auch weniger Treibhausgas-Emissionen frei. LNG kann sich im Schiffsverkehr unter entsprechenden Rahmenbedingungen vor allem bei Containerschiffen, Kreuzfahrtschiffen und Fähren sowie bei Tankern durchsetzen. Bis Ende des Jahres 2018 verkehrten weltweit 125 mit LNG angetriebene Seeschiffe sowie 230 große LNG-Transportschiffe. Bis Mitte der 2020er Jahre erwarten die Forscher einen LNG-Schiffsbestand von etwa 400 Schiffen. Im Szenariojahr 2040 halten sie etwa 6000 Schiffe für möglich.

HINTERGRUND

Über ein Viertel der Treibhausgas-Emissionen der EU im Verkehr werden durch schwere Lkw verursacht. Diese Bilanz konnte in den vergangenen Jahren kaum gesenkt werden. Die Schifffahrt verursacht aktuell etwa drei Prozent der weltweiten Treibhausgas-Emissionen. Auch sie muss umweltverträglicher werden, wenn die Klimaziele erreicht werden sollen. Dieselmotoren sind immer noch der Standardantrieb für Schiffe und Lkw. Als potenziell umweltfreundlichere Kraftstoffalternative gilt verflüssigtes Erdgas. In Zukunft könnte durch LNG im Schiffsverkehr sowie Straßengüterfernverkehr gesamt jährlich bis zu 136,7 Millionen Tonnen direkter Treibhausgas-Emissionen eingespart werden. Dies zeigen die Ergebnisse einer Studie zum Einsatz von LNG im Fernverkehr bei Lkw und Schiffen. Die Studie wurde im Auftrag von Shell in Zusammenarbeit mit dem DLR sowie der TU HH durchgeführt und gerade veröffentlicht. Die vollständige Studie ist hiernachzulesen.

Bild oben: Über ein Viertel der Treibhausgas-Emissionen der EU im Verkehr werden durch schwere Lkw verursacht © Pixabay

Dieser Artikel erschien am 24.2.2019 in der Innovation Origins.

FORSCHUNG: 3D-TECHNOLOGIEN ZUM DRUCK VON NANO- BIS MAKROSTRUKTUREN

m Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order” (3DMM2O) wollen Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Heidelberg der additiven Fertigung völlig neue Impulse geben: Ziel ist die Entwicklung von 3D-Technologien, die einen flexiblen, digitalen Druck ermöglichen. Zudem sollen mit neuartigen Tischgeräten das Erstellen von Strukturen von der molekularen bis hin zur makroskopischen Ebene umgesetzt werden. Denn mit additiven Verfahren ist inzwischen fast jede beliebige Struktur umsetzbar. Diese könnten zum Beispiel im Nanobereich ‒ je nach verwendeter „Tinte“ ‒, unterschiedlichste Funktionen erfüllen. Beispiele wären hier hybride, optische Chips oder auch Biogerüste für Zellgewebe.

„Der 3D-Druck bietet gerade im Mikro- und Nanobereich enorme Möglichkeiten. Die Herausforderungen, um diese zu erschließen, sind jedoch ebenso gewaltig“, so Martin Wegener, Professor am Institut für Angewandte Physik und Direktor am Institut für Nanotechnologie des KIT sowie Sprecher des Exzellenzclusters 3DMM2O. Gefragt sind vor allem Technologien und Verfahren, die auf der Basis digitaler Konstruktionsdaten bereits kleinste Strukturen schnell und qualitativ hochwertig umsetzen können. „Hier setzen wir mit unserem Cluster an. Wir wollen die 3D-Fertigung und Materialverarbeitung vom Molekül bis zur Makrostruktur vollständig digitalisieren und neue Fertigungstechnologien für konkrete Anwendungsfelder entwickeln.“

„Ohne neuartige Tinten und Photolacke aus der Chemie heraus wird dies nicht gehen. Anwendungen in der Biologie erfordern beispielsweise Materialien, die gleichsam auf Knopfdruck wieder abbaubar sind unter physiologischen Bedingungen, wie auch elektrisch leitfähige Materialien, die in 3D mit Nanometerpräzision verdruckbar sind“, ergänzt Uwe Bunz, Professor für Organische Chemie an der Universität Heidelberg, Mitglied des dortigen Centre for Advanced Materials CAM und ebenfalls Sprecher von 3DMM2O.

ZUSAMMENARBEIT VON DREI FORSCHUNGSBEREICHEN

Die additiven Prozesse und Technologien, die Anwendungen in den Bereichen Material- und Lebenswissenschaften ermöglichen, sollen zukünftig feiner, schneller und vielfältiger sein. Um dies zu erreichen setzen die Forschenden aus Natur- und Ingenieurwissenschaften in drei ineinandergreifenden Forschungsfeldern an. So entstehen im Feld „Technologien“ neuartige Werkzeuge. Diese sollen Strukturen bis zu zehn Nanometer fertigen. Auch wird mit ihnen ein schnellerer, präziserer Druck mit unterschiedlichen Tinten und Photolacken angepeilt. Diese wiederum werden von den Wissenschaftlern aus dem Bereich „Molekulare Materialien” entwickelt. Die so maßgeschneiderten, künstlichen Materialien sollen ein breites Spektrum an Eigenschaften aufweisen und sich kombinieren lassen. Das Forschungsfeld „Applikationen“ bringt die Forschung schließlich in die Anwendung. Hier liegt der Fokus auf den Bereichen Optik und Photonik, Material- sowie Lebenswissenschaften. So können beispielsweise die gedruckten 3D-Strukturen die Leistung optischer Chips für die Informationsverarbeitung verbessern oder in künstlichen Retinae zum Einsatz kommen.

„Unser Ansatz besteht darin, digitale Informationen in maßgeschneiderte, funktionale Materialien, Geräte und Systeme zu übersetzen“, so Wegener. Langfristiges Ziel von 3DMM2O ist es, eine Art Tischgerät zu bauen, das keine besonderen räumlichen Voraussetzungen, wie etwa eine große Produktionshalle, Vakuum oder bestimmte Temperaturen, erfordert. „Wir wollen bisher unzugängliche wissenschaftliche Anwendungen quasi für zu Hause erschließen und den 3D-Druck auf Knopfdruck ermöglichen“, erklärt Wegener.

HINTERGRUND

3DMM2O konnte sich 2018 in der Förderlinie „Exzellenzcluster“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) durchsetzen. Insgesamt stehen für diese Förderlinie jährlich rund 385 Millionen Euro zur Verfügung. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert das Cluster zusätzlich über sechs Jahre hinweg mit acht Millionen Euro. Diese Mittel fließen in ein Doktoranden-Stipendienprogramm, eine neue Professur am CAM, ein neues Nutzerlabor am KIT und in eine begleitende „Vision Assessment“-Studie, welche die gesellschaftlichen und ethischen Implikationen der Visionen von 3DMM2O erforschen soll.

HEIKA GRADUIERTENSCHULE „FUNCTIONAL MATERIALS“

Ein zentrales Strukturelement des Clusters ist die HEiKA (Heidelberg Karlsruhe Strategic Partnership) Graduiertenschule mit dem Forschungsbereich „Functional Materials“. Diese umfasst alle gemeinsamen bilateralen Aktivitäten des KIT und der Universität Heidelberg. Die Graduiertenschule bindet Masterstudierende, Doktorandinnen und Doktoranden in das stark interdisziplinäre Forschungsgebiet ein. Hierbei spielt ein breites Modulprogramm eine wichtige Rolle. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert jährlich bis zu vier Masterstudierende, die eine Promotion im Forschungsumfeld von 3DMM2O anstreben. Zusätzlich unterstützt die Stiftung bis zu 20 Doktorandinnen und Doktoranden bei ihrer Dissertation in den Themenbereichen des Clusters.

MATERIALMIX UND BEWEGLICHE MIKROSTRUKTUREN

Die Forschenden des KIT und der Carl Zeiss AG entwickelten gemeinsam ein System, mit dem sie mehrfarbig fluoreszierende Sicherheitsmerkmale dreidimensional additiv herstellen können. Damit lassen sich beispielsweise Geldscheine, Pässe und Markenprodukte vor Fälschung schützen. Grundlage ist die 3D-Laserlithografie, bei der ein Laserstrahl computergesteuert einen flüssigen Fotolack durchfährt und das Material nur am Fokuspunkt des Laserstrahls aushärtet. Die Wissenschaftler bauten dafür eine selbst entwickelte, mikrofluidische Kammer in das Lithografiegerät. Mit dieser können sie nun verschiedenste Materialien verdrucken. So setzt ein einziges Gerät dreidimensionale Mikro- und Nanostrukturen aus mehreren Materialien in einem Prozessschritt um.

Das direkte Laserschreiben ermöglicht bereits jetzt routinemäßig präzise Strukturen auf der Mikroskala. Für Anwendungen in der Biomedizin wäre es jedoch vorteilhaft, wenn die gedruckten Objekte nicht starr sind, sondern bewegliche Systeme wären, die nach dem 3D-Druck schaltbar sind. Forschende des KIT konnten nun dreidimensionale Strukturen aus Hydrogelen erstellen, die durch den Einfluss von Temperatur oder Licht ihre Form stark verändern. Diese sind in wässriger Umgebung funktionsfähig und damit ideal für Anwendungen in Biologie und Biomedizin.

Bild oben: Der 3D-Druck ermöglicht viele große und sehr kleine Anwendungen: Mit spezieller Tinte können etwa Biogerüste für Zellgewebe entstehen ©Martin Bastmeyer, KIT

Dieser Artikel erschien am 22.2.2019 in der Innovation Origins.

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Erfolgreicher Test von Raketentriebwerk aus 3D-Druck

BLUTTEST ZUR DIAGNOSE VON BRUSTKREBS

Brustkrebs gehört in Deutschland zu den häufigsten Krebserkrankungen bei Frauen. Ungefähr 70.000 sind im Jahr 2018 neu erkrankt. Das sind etwa 30 Prozent der Krebsneuerkrankungen insgesamt. Doch bei einer frühzeitigen Erkennung besteht mit 95 Prozent eine sehr hohe Heilungschance. Zur Früherkennung wurden bis jetzt das Mammographie-Screening, MRT, die Tast- und Selbstuntersuchung der Brust sowie Ultraschall eingesetzt. Forscher des Universitäts-Frauenklinikums Heidelberg stellten heute ein neues Verfahren in der Brustkrebsdiagnostik vor: Mit Hilfe eines Bluttests soll diese deutlich verbessert werden.

„Der von unserem Forscherteam entwickelte Bluttest ist eine neue, revolutionäre Möglichkeit, eine Krebserkrankung in der Brust nicht-invasiv und schnell anhand von Biomarkern im Blut zu erkennen“, so Prof. Dr. Christof Sohn, Geschäftsführender Ärztlicher Direktor der Heidelberger Uni-Klinik.

Prof. Dr. Sarah Schott, Sektionsleiterin Translationale Frauenheilkunde und Leiterin für Familiäre Krebserkrankungen der Klinik, verantwortete das Projekt gemeinsam mit Prof. Dr. Sohn. Sie ergänzt: „Das neue blutbasierte Verfahren ist deutlich weniger belastend für Frauen, weil es weder schmerzhaft ist noch mit einer Strahlenbelastung einhergeht.“

LIQUID BIOPSY

Denn auf Basis der sogenannten „Liquid Biopsy“ ist es nun möglich, die Erkrankung anhand von Biomarkern zu diagnostizieren. So können Informationen über eine Erkrankung aus Körperflüssigkeiten wie beispielsweise Blut, Urin oder Speichel gewonnen werden. Hierfür werden Botenstoffe von Tumorzellen in der Flüssigkeitsprobe untersucht. Für den aktuellen Test sind nur wenige Milliliter Blut notwendig. In diesem können von an Brustkrebs erkrankten Frauen 15 verschiedene Biomarker (miRNA und Methylierungsmarker) identifiziert werden. Mit deren Hilfe sind wiederum auch kleine Tumore nachweisbar. Die Durchführung des Tests ist in jedem Labor möglich. Er erweitert das Diagnosespektrum der bislang durchgeführten, optischen Verfahren.

Durchführbar ist der Test bei Frauen aller Altersgruppen. Doch besonders profitieren jüngere Frauen unter 50 Jahren davon. Aber auch für Frauen mit familiärer Hochrisikosituation für eine Brustkrebserkrankung, bei denen eine Mammografie beispielsweise aufgrund des dichten Brustdrüsengewebes wenig Aussage liefert oder aufgrund anderer Risikofaktoren herkömmliche bildgebende Verfahren kontraindiziert sind, ist er eine gute Alternative. Hier konnte eine Sensitivität von 80 bis 90 Prozent erreicht werden. Die Sensitivität gibt an, zu welchem Prozentsatz erkrankte Patientinnen durch den Test tatsächlich erkannt werden.

DIAGNOSE VON WEITEREN KREBSARTEN WIRD ERFORSCHT

Das Universitätsklinikum Heidelberg gilt als eines der bedeutendsten medizinischen Zentren in Deutschland. Insbesondere ist es auch für seine Krebsforschung und -therapie bekannt. Schon seit Jahren wird am Klinikum im Bereich Liquid Biopsy geforscht. Im Jahr 2016 meldeten die Wissenschaftler das dem Test zugrunde liegende Verfahren als Patent an. So wurden erste Fördermittel gewonnen. Seitdem arbeiteten die Forscher daran das Verfahren zu verfestigen und weiterzuentwickeln sowie die Genauigkeit in diversen Untersuchungen zu bestätigen.

Untersucht wurde in den letzten 12 Monaten eine Kohorte von über 900 Frauen mit über 500 Brustkrebspatientinnen und 400 gesunden Frauen. Die Studie ist auf eine Teilnehmerzahl von 2.000 ausgelegt und wird als Multizenterstudie fortgeführt. Aktuelle Ergebnisse zeigen bei den 500 Brustkrebspatientinnen insgesamt eine Sensitivität von 75 Prozent. Wobei hier altersabhängige Unterschiede festgestellt wurden: bei den unter 50‑jährigen zeigte sich eine Sensitivität von 86 Prozent bzw. bei den über 50-jährigen von 60 Prozent.

Ziel der fortlaufenden Studie ist es, die Aussagekraft, Sensitivität und Einsatzmöglichkeit durch zukünftige Analysen weiter zu spezifizieren und zu verbessern. Auch wird der Einsatz bei weiteren Krebsarten, so z. B. Eierstockkrebs, erforscht. Die derzeitigen Zwischenergebnisse erreichen eine Sensitivität von bis zu 80 Prozent bei den rund 200 untersuchten Patientinnen.

PERSONALISIERTE CHEMOTHERAPIE MÖGLICH

Neben der Erkennung einer Krebserkrankung kann der Bluttest zur Analyse weiterer Daten dienen. So soll zukünftig anhand von Biomarkern auch eine Metastasenbildung oder ein Rezidiv frühzeitiger erkannt werden. Auch soll der Test bei der Langzeitüberwachung eingesetzt werden. Daneben dienen die gewonnenen Informationen auch der Therapie: Die Biomarker können Auskunft darüber geben, ob eine Behandlung anspricht oder eine Therapieresistenz eintritt. Die ersten Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das individuelle Ansprechen auf eine Chemotherapie über Liquid Biopsy überwacht werden kann und so eine langfristig personalisiertere Chemotherapiebehandlung möglich wird.

Um die notwendigen Zertifizierungen voranzutreiben und die Marktreife sicherzustellen, gründeten die Wissenschaftler nun eine Gesellschaft mit dem Namen HeiScreen GmbH. Die Gesellschaft soll die Markteinführung des Verfahrens voranbringen und Vertriebskanäle entwickeln. Die CE-Zertifizierung hat bereits begonnen, um den Bluttest noch in diesem Jahr in die klinische Anwendung zu bringen.

Bild oben: Prof. Dr. Sarah Schott und Prof. Dr. Christof Sohn von der Universitäts-Frauenklinik ©Universitätsklinikum Heidelberg

Dieser Artikel erschien am 21.2.2019 in der Innovation Origins.

ERFOLGREICHER TEST VON RAKETENTRIEBWERK AUS 3D-DRUCK

Diese Woche erreichte die Europäische Weltraumorganisation ESA in punkto Raketentriebwerk einen wichtigen Meilenstein. Denn am Prüfstand P8 in Lampoldshausen absolvierte das BERTA-Triebwerk am 18.2.2018 erfolgreich seinen ersten Testlauf. BERTA (Biergoler Raumtransportantrieb) wurde ganze 560 Sekunden mit einem auf 2,45 Kilonewton ausgelegten Referenzschub getestet. Die Besonderheit: Der Raketenmotor wurde Ende 2018 vollständig im 3D-Druckverfahren gefertigt.

WETTBEWERBSFÄHIGKEIT EUROPÄISCHER TRÄGERSYSTEME

Der 3D-Druck ‒ auch additive Fertigung genannt ‒ liefert für den Triebwerksbau verschiedene Vorteile. So lassen sich die Produktionszeiten signifikant verringern. Derzeit werden zum Beispiel Brennkammern in Europa zuerst gegossen und geschmiedet. Dann werden Kühlkanäle ausgefräst, die schließlich mittels galvanischer Prozesse abgedeckt werden. Übliche Lieferzeiten betragen bis zu eineinhalb Jahre.

Mittels additiver Fertigung dagegen können vollständige Triebwerke innerhalb weniger Wochen geliefert werden. Bei BERTA wurde sowohl der Einspritzkopf ‒ er besteht aus einer korrosionsbeständigen Nickelbasislegierung ‒, sowie auch die Brennkammer aus Edelstahl durch selektives Laserschmelzen hergestellt. Durch den Einsatz eines Lasers wurde das finale Bauteil schichtweise durch Aufschmelzen des Werkstoffes in Pulverform auf einer Grundplatte aufgebracht. Im 3D-Druck-Verfahren sind komplexere Strukturen möglich, die sich in konventionellen Verfahren nicht herstellen lassen. So enthält BERTA ein komplexes Design für die Kühlkanäle, welches ein verbessertes Kühlverhalten der Brennkammer sicherstellen soll. Durch die optimierte Kühlung können Brennkammern zukünftig kompakter gebaut werden. Das spart Material ein. „Die additive Fertigung eröffnet Europa neue Wege, Triebwerke zu fertigen“, so Lysan Pfützenreuter, Projektleiterin beim DLR Raumfahrtmanagement. „Mit dem erfolgreichen Nachweis der Technologie wird ein wichtiger Schritt in Richtung einer verbesserten Wettbewerbsfähigkeit europäischer Trägersysteme gegangen.“ Somit kommt die Europäische Weltraumorganisation ESA dem Bau von neuen, wirtschaftlicheren Raketen deutlich näher.

P8 IN LAMPOLDSHAUSEN

Prüfstand P8 in Lampoldshausen ©DLR

Der P8 ist ein Forschungs- und Entwicklungsprüfstand beim DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) in Lampoldshausen, der gemeinschaftlich vom DLR, der französischen Raumfahrtagentur CNES und dem industriellen Partner ArianeGroup genutzt wird. Die Verantwortung für den Betrieb und die Durchführung der Tests liegt bei dem Prüfstandteam des DLR. „Der Prüfstand P8 bietet umfangreiche Möglichkeiten, Demonstratoren von Komponenten über Baugruppen bis hin zu kleinen Triebwerken zu testen. Ziele der aktuellen Tests sind, das Strömungsverhalten und den Wärmeübergang bei gedruckten Oberflächen zu untersuchen. Diese neue Technologie kann derzeit europaweit nur am Prüfstand 8 in Lampoldshausen getestet werden“, erläutert Gerd Brümmer, DLR-Ingenieur und Leiter des Prüfstands P8.

MISSIONEN ÜBER ERDORBIT HINAUS

BERTA ist für den Betrieb mit lagerfähigen Treibstoffen ausgelegt. Das bedeutet, dass die Treibstoffe bei Raumtemperatur gelagert werden können. Triebwerke dieser Art sind sehr zuverlässig und können mehrfach gezündet werden. Sie eignen sich somit für längere Missionen. Damit kann dieses Triebwerk nicht nur für den erdnahen Bereich auf kleinen bis mittleren Raketen eingesetzt werden, sondern auch für Missionen über den Erdorbit hinaus. Übliche lagerfähige Treibstoffe sind jedoch hochgiftig. Für die Testläufe im Prüfstand werden daher kryogene Treibstoffe verwendet.

Entwickelt wurde das Triebwerk im Rahmen der Forschungen für zukünftige europäische Trägersysteme (Future Launcher Preparatory Programme/FLPP) der ESA. Deutschland ist seit Jahren größter Beitragszahler im FLPP-Kernprogramm. Das DLR Raumfahrtmanagement steuert die Verwendung der Mittel innerhalb von FLPP und berät die ESA bei der Durchführung einzelner Projekte.

Die Testkampagne wird noch vier Wochen andauern und die Ergebnisse werden auch in weitere Entwicklungsvorhaben der ESA einfließen. So sollen 3D-Druckverfahren für Weiterentwicklungen der Ariane-6-Triebwerke Vinci und Vulcain eingesetzt werden.

Bild oben: BERTA-Triebwerk bei der Integration ©DLR

Dieser Artikel erschien am 20.2.2019 in der Innovation Origins.

EIERSCHALEN ALS ELEKTRODE FÜR ENERGIESPEICHER

Knapp 20 Milliarden Eier werden in Deutschland pro Jahr verbraucht. Und selbstverständlich möchte jeder das Gelbe vom Ei. Dabei bieten auch die Eierschalen ein durchaus interessantes Potenzial: Sie eignen sich als effektives, nachhaltiges Speichermaterial und somit zum Bau eines kostengünstigen sowie gleichzeitig guten Lithium-Ionen-Kondensators. Die Überlegung, Bioabfall sinnvoll weiterzuverwerten, ist ein spannendes Thema. Dazu Professor Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm (HIU): „Es gibt überraschenderweise immer wieder neue Beispiele, in denen Naturstoffe gute bis sehr gute Voraussetzungen mitbringen, um daraus Materialien für elektrochemische Speicher herzustellen.“

ELEKTROCHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

So bestehen Hühnereierschalen aus einem Verbundwerkstoff mit Calciumcarbonat (CaCO3) und einer proteinreichen Fasermembran. Sie bieten – dank des hohen Anteils an CaCO3 –, somit hervorragende elektrochemische Eigenschaften, mit denen sie Lithium gut speichern können. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Team, zu dem auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des HIU gehören. Die Forschenden verwendeten Eierschalenpulver als Elektrode gegen eine metallische Lithium-Anode in einem nichtwässrigen Elektrolyten. Bei über 1000 Lade- und Entladezyklen hielt die Testzelle eine Kapazität von 92 Prozent aufrecht.

HIU
Forschende charakterisieren die Morphologie des Eierschalenmaterials mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops @Daniel Messling, HIU/KI

Für ihre Untersuchungen verwendeten die Forschenden sowohl die verkalkte Schale als auch die innere und äußere Schalenmembran. Hierfür wuschen, trockneten und zerkleinerten sie die Schalen zu einem Pulver und erhielten das leitfähige Material. Um die Leistungsfähigkeit des Materials zu verbessern und einen breiten Einsatz zu ermöglichen, sind nun weitere Forschungen und ein detailliertes Verständnis des elektrochemischen und physikalischen Verhaltens des Materials erforderlich, heißt es aus dem Forschungsteam.

KOSTENGÜNSTIG UND GUT

Bislang kommen Eierschalenabfälle in einer Reihe von Anwendungen zum Einsatz. Sie werden in der Biokeramik, in Kosmetika oder in der Farbstoffindustrie genutzt. Auch fungierte die proteinreiche, faserige Eierschalenmembran schon als Separator in Superkondensatoren. Nun wurden die Eierschalen weltweit erstmals als Elektrode verwendet. Neben den oben genannten Einsatzbereichen könnten sie also zukünftig als nachhaltiges Speichermaterial eingesetzt werden. Die Ergebnisse stellte die Forscher-Gruppe kürzlich in der Zeitschrift Dalton Transactions der Royal Society of Chemistry vor (DOI: 10.1039/c8dt03252a) vor.

HINTERGRUND

Als Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 25100 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen.

Bild oben: Eierschalen bestehen aus porösem Calciumcarbonat, das sich sehr gut für elektrochemische Speicher eignet @Manuel Balzer, KIT

Dieser Artikel erschien am 19.2.2019 in der Innovation Origins.

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STATE OF THE ART IN DER AUSBILDUNG 4.0

Probieren geht über Studieren – das war eigentlich schon immer die Devise, wenn etwas erfolgreich umgesetzt werden soll. Heutzutage ist dies durch die Ausbildung 4.0 mit Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und Künstlicher Intelligenz (KI) bei misslungenem Versuch ganz ohne gravierende Folgen in der Berufswelt möglich. Genau das machen sich immer mehr Arbeitgeber in der Aus- sowie in der Fortbildung von Mitarbeitern zunutze. Grund genug auch für das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) schon im Sommer 2016 die Initiative Berufsbildung 4.0 zu starten. In Kooperation mit dem Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB) zielt sie darauf ab, neue Maßnahmen für eine zukunftsrelevante, attraktive und wettbewerbsfähige Berufsausbildung zu gestalten. Entsprechend sind mittlerweile einige Projekte in Kooperation mit Universitäten, Instituten und IT-Unternehmen entstanden.

BEWERBUNG

Vor der Ausbildung kommt die Bewerbung. Dank des Forschungsprojektes Empat können sich Jugendliche gezielt auf die Interaktion während des Bewerbungsgesprächs vorbereiten. Denn mit Hilfe von Avataren in Form eines virtuellen, empathischen Trainingssystems wird die Bewerbungssituation geübt und das eigene Verhalten trainiert. Dabei wird – um das Verhalten des interaktiven Avatars an die sozio-emotionale Situation des Nutzers anzupassen –, eine Echtzeit-Analyse sozialer Signale mit einem emotionalen Echtzeit-Benutzermodell gekoppelt. Noch ist für die Forscher der Uni Augsburg (Fachbereich Informatik), der Universität des Saarlandes (Psychologie) sowie Unternehmen aus dem Bereich der 3D-Grafik die realitätsnahe Gestaltung des emotionalen Feedbacks durch den Avatar die größte Herausforderung.

Hochentwickelte Hardwaresensoren erfassen soziale Kommunikationssignale wie Blick-, Augen, Hand- und Körperbewegungen und simulieren emotional-soziale Interaktionsmuster. Die Ergebnisse werden zudem dazu genutzt, mögliche emotionale Zustände eines Benutzers zu berechnen. Begleitet wird das Projekt von einem Ethikbeirat aus den Fachgebieten Coaching, Jugendarbeit, Jura und Pädagogik.

Natürlich sind berufliche Gespräche auch für andere Situationen trainierbar. So werden VR-Brillen zum Beispiel für die Bankberater-Ausbildung eingesetzt. Nach Deutschland wird hier nun auch die Volksbank-Akademie in Österreich aktiv. 2018 startete dazu ein Forschungsprojekt, das im ersten Halbjahr 2019 ausgebaut wird. An die 80 angehende Kundenberater erhalten Übungseinheiten mit einer Virtual-Reality-Brille.

VIRTUELLE NOTFÄLLE

Schon im Jahre 2017 ist das Forschungsprojekt „Epicsave“ gestartet. Hier werden durch den Einsatz von VR verschiedene Szenarien in der Rettungssanitäter-Ausbildung getestet. Ziel dabei ist, „…lebensbedrohliche ‒ aber für eine hinreichende Ausbildung zu selten auftretende Notfälle, wie den allergischen Schock bei Kindern ‒, praktisch trainierbar zu machen“, heißt es auf der Webseite der Initiatoren. Zum Einsatz kommen neben der VR auch weitere digitale Tools aus den Bereichen Gaming, Eye-tracking, Virtual Agents und 3D-Interaktion. Das Projekt wird von Experten aus unterschiedlichen Fachrichtungen betreut. So untersteht die Projektleitung und medientechnische Begleitforschung zu erfahrungsbasierten Serious Games und Virtueller Realität der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. Für die mediendidaktische Konzeption und Evaluation der Lernmodule ist das Fraunhofer IESE verantwortlich. Und die Technische Umsetzung der Serious Games sowie der VR-Umgebung stammt von Tricat. Das Ulmer Unternehmen gilt weltweit als Vorreiter in Bezug auf virtuelle 3D Lern- und Arbeitswelten. Implementiert werden die Simulationstrainings in der freien Wohlfahrtspflege (Malteser Hilfsdienst) sowie der Akademie für Notfallmedizin. Langfristig kann Epicsave auch auf die Auszubildenden in Gesundheitsfachberufen sowie auf die fortbildungsverpflichtete Ärzteschaft übertragen werden. Zudem ist in einem dritten Schritt der Aufbau eines Bildungsportals zu gesundheitlichen Notfällen für die breite Öffentlichkeit angedacht.

Einen ähnlichen Ansatz hat auch die virtuelle Feuerwehr-Ausbildung im Landkreis Cham, die nun auch deutschlandweit eingesetzt wird. Gemeinsam mit der Universität Kassel wurde ein System entwickelt, durch das Einsatzkräfte per 3D-Brille in virtuelle Einsatzsituationen versetzt werden. Der große Vorteil: Ausbilder können das Verhalten beobachten, analysieren und auch gleich korrigieren.

ZUKUNFTSWERKSTATT

Mit Social Virtual Reality wird die reale Welt um eine digitale erweitert. In der App hinterlegt sind die Konstruktionsdaten einer Heidelberg-Maschine der Modellreihe SX 74, die in den Lehrwerkstätten der Schulen am häufigsten vertreten ist ©Heidelberger Druckmaschinen

Mit Social Virtual Reality wird die reale Welt um eine digitale erweitert. In der App hinterlegt sind die Konstruktionsdaten einer Heidelberg-Maschine der Modellreihe SX 74, die in den Lehrwerkstätten der Schulen am häufigsten vertreten ist ©Heidelberger Druckmaschinen

Mit dem Ziel in Bezug auf dynamische Veränderungen nachhaltig handlungsfähige Mitarbeiter zu entwickeln und gleichzeitig eine eher traditionelle Branche für Digital Natives interessant zu gestalten entstand die Zukunftswerkstatt der Heidelberger Druckmaschinen AG. In dieser lernen Auszubildende von Beginn an die Digitalisierungsstrategie des Unternehmens kennen. Die Mechatroniker-Azubis können zum Beispiel per Virtual Reality (VR) das Innenleben einer Druckmaschine näher betrachten. Und lernen dabei virtuell Montage-, Wartungs- und Reparaturarbeiten zu simulieren. „Hier haben wir ein Beispiel für einen gelungenen Transfer von einem Förderprojekt in eine Anwendung für ein Industrieunternehmen“, beschreibt Dr. Lutz Goertz, E-Learning Forscher und Leiter der Bildungsforschung beim mmb Institut. Denn die begehbare Druckmaschine wurde zuvor im BMBF-Projekt „Social Virtual Learning“ entwickelt und erprobt.

DIGITALE ASSISTENZ

Auch das BMW-Werk in Landshut setzt mittlerweile auf digitale Assistenzsysteme in der Ausbildung. Eine VR-Brille trainiert die Azubis insbesondere im Bereich der Fertigung. So lernen sie zum Beispiel zunächst virtuell das Lackieren eines Bauteils mit der Lackierpistole oder das Bohren eines Werkstücks. Laut BMW kommt die Gaming-affine Lernatmosphäre nicht nur bei den jüngeren Mitarbeitern gut an. Die VR-Brille gibt übrigens erstens ein reales Abbild des Arbeitsplatzes wieder, und sie leitet zudem zur richtigen Ausführung an. Am Ende des Trainings wird das Ergebnis ausgewertet. So dass gleichzeitig auch Verbesserungspotenziale aufgezeigt werden. Schon seit 2012 kommt in dem Dingolfinger Werk des bayerischen Autobauers die MRK-Technologie (‚Mensch-Roboter-Kollaboration‘) in der Ausbildung zum Einsatz. Hier sammeln angehende Elektroniker, Mechatroniker und Fachinformatiker erste Erfahrungen im Programmieren von MRK-Robotern für die Fertigung. Die Roboter sind flexibel einsetzbar. Sie bewegen sich direkt neben den Menschen und übernehmen häufig monotone Arbeitsschritte, die hohe Zuverlässigkeit oder gleichbleibende Kraft und Ausdauer benötigen.

FLUGSCHÜLER IN VIRTUELLER WELT

Seit 2017 wird bei der European Flight Academy das Lufthansa Aviation Training (LAT) eingesetzt. Nun wurde das Trainingsmodul „Visual Flight Rules (VFR)“ als bestes eLearning-Tool 2019 in der Kategorie Virtual Reality gekrönt. Die Anwendung ermöglicht Flugschülern, die Luftraumstruktur und das Erkennen von Landmarken aus der Luft vor ihrem ersten Überlandflug in einer VR-Umgebung interaktiv zu erleben. Nach virtuellem Briefing mit 360°-Filmaufnahmen mit 3D-animierten Objekten erleben die Schüler eine immersive orts- und zeitunabhängige Erfahrung des Luftraums und seiner Struktur. Im Anschluss fliegen sie virtuell um den Trainingsflugplatz von Goodyear/USA. Dabei müssen sie Landmarken erkennen und anvisieren. Das Projekt wurde zusammen mit Psychologen der Technischen Universität Berlin entwickelt und kann ein stolzes Ergebnis vorweisen: Die Flugschüler zeigten in realen Flugmissionen eine rund 15 Prozent bessere Gesamtleistung bei einer gleichzeitigen Senkung des Stresslevels.

MIXED REALITY AN DER UNI

Dank der Kombination aus Augmented Reality und tatsächlichen Gegebenheiten können Studenten des Bauingenieurwesens der Universität Weimar sowie der Universität Ulm räumliche Informationen realitätsnah in drei Dimensionen abbilden. Gleichzeitig erhalten sie Hintergrundinformationen über vorhandene Objekte, so dass eine Interaktion möglich wird. Anwendungsbeispiele wäre das Bauen von Straßen, Brücken oder Gebäuden mit zusätzlichen, computergenerierten Informationen wie Formeln und Erläuterungen. Hinzu kommen verborgene Einflussgrößen wie Bodenstruktur, CO2-Ausstoß oder Thermodynamik, die dank Mixed Reality (MR) sicht- und erlebbar werden und somit eine entsprechende Planung möglich machen.

DIDAKTIK

Dies ist nur ein kleiner Ausschnitt davon, wohin die Reise in Richtung Ausbildung 4.0 geht. Einen stets aktuellen Überblick über das Thema „Lernen in virtuellen Welten“ gibt das Online Magazin Immersive Learning.

E-Learning-Forscher Goertz sieht auch Grenzen in Bezug auf digitale Lernmodule: „Der Einsatz von VR-Brillen darf kein Selbstzweck sein. Die neuen Tools müssen dem Erreichen von Lernzielen dienen“, skizziert er verschiedene didaktische Konzepte. „So lässt sich das Virtual Reality Learning besonders gut einsetzen für das Verstehen komplexer Prozesse, für das Einüben von Verhaltensweisen, für das Bewegungstraining und den Erwerb von Softskills wie z.B. Kommunikationskompetenzen.“

Sünne Eichler, Beraterin für Bildungsmanagement prognostiziert – dank stets weiter optimierter Rechnerleistungen, verbesserter Grafik und sinkender Hardwarekosten –, eine zunehmende Bedeutung von VR in Lernsituationen: „Wir verschaffen damit dem Lerner ein Lernerlebnis dicht an der Realität – Probehandeln und Selbstwirksamkeit ohne Risiko. Und mit Hilfe der KI können wir spezifisch zugeschnittene Lernangebote machen“, so Sünne Eichler, „das bedeutet individuelles ‚Lernen on demand‘ statt Gießkanne. Mit Hilfe der KI können wir dem Auszubildenden in einem Arbeitsprozess, z.B. beim Bedienen einer Maschine, über Chatbots eine schnelle Antwort auf seine spezifische Fragestellung geben. Er bekommt passgenaues Wissen und die Maschine lernt gleich mit, wo typische Fehlerquellen in der Bedienung liegen.“

Bild oben: Die VR-Brille gibt ein reales Abbild des Arbeitsplatzes wieder. Zudem leitet sie zur richtigen Ausführung an. Sie ermöglicht so bereits frühzeitig und losgelöst vom realen Arbeitsplatz, neue Tätigkeiten zu trainieren ©BMW

Dieser Artikel erschien am 15.2. 2019 in der Innovation Origins.

Gratwanderungen: Künstliche Intelligenz in der Medizin

Die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts gibt noch immer Rätsel auf. Ein entscheidendes Hilfsmittel könnte dabei Künstliche Intelligenz sein. Mit ihr scheinen neue therapeutische Ansätze für schwerwiegende Krankheiten möglich. Aber eben auch nichtmedizinische „Verbesserungen“ des Erbguts. Seit diesem Jahr erforschen Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) welche Anwendungen in der Medizin realistisch sind. Aber auch welche ethischen Fragen aufkommen werden.

„Die moderne Genomforschung will verstehen und vorhersagen, wie genetische Unterschiede zwischen Menschen komplexe Merkmale, wie zum Beispiel Dispositionen für häufige Krankheiten, bestimmen“, so Harald König, Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des KIT. Zwar schreiten die Möglichkeiten der Analyse des Erbguts rasch voran. Doch bleibt das Wissen darüber, wie unser Erbgut solche Merkmale bestimmt, bislang meist auf Korrelationen beschränkt. Eine entscheidende Weiterentwicklung verspricht nun der Einsatz von fortgeschrittenen Formen Maschinellen Lernens: „Insbesondere das sogenannte Deep Learning könnte es ermöglichen, menschliche Genome nicht nur wie bisher zu ‚lesen‘, sondern die komplexen biophysikalischen Zusammenhänge und Mechanismen zu verstehen, die dafür sorgen, aus genetischen Anlagen körperliche Merkmale hervorzubringen“, so König.

THERAPIEN GEGEN KREBS ODER DEMENZ

Die neuen Ansätze machen sich die Kombination von Künstlicher Intelligenz und rasch fortschreitenden Techniken der Genomanalyse (einschließlich Einzelzellanalysen) sowie automatisierte Laborplattformen zunutze. Letztere können sehr große Mengen von Daten zu Genomveränderungen und verschiedenen zellulären Prozessen wie dem Ablesen von Genen oder dem Auftreten verschiedener Proteinformen unter verschiedenen Bedingungen liefern. „Das Ergebnis könnte ein enormer Wissenssprung – von Korrelationen hin zu ursächlichen Zusammenhängen – sein, der ganz neue Anwendungsmöglichkeiten verspricht“, so König. Mit solchen Ansätzen verbinde sich beispielsweise die Hoffnung auf neue, ungleich effektivere Therapieansätze für Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Demenz. Diese „precision medicine“ könnte maßgeschneidert für verschiedene Gruppen von Patienten, Krankheitsvarianten oder -stadien eingesetzt werden.

Das Forschungsteam, an dem neben der Technikfolgenabschätzung des KIT auch das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) beteiligt ist, will analysieren, welche Anwendungen in der Praxis kurz- bis mittelfristig realistisch sind. Gleichzeitig liegt der Fokus auf den vielfältigen gesellschaftlichen und politischen Implikationen, mit denen das neue Wissen verbunden ist. So könnte die Medizin der Zukunft für eine alternde Gesellschaft enormen makroökonomischen und sozialen Nutzen haben. Zudem könnten manche der Ansätze, wie gen- und zellbasierte Therapien, jedoch auch mit sehr hohen Kosten einhergehen. Somit werden Fragen nach der Finanzierung von Forschung und Entwicklung sowie der Zugänglichkeit für Patienten aufgeworfen.

PRÄVENTIVE EINGRIFFE IN DIE MENSCHLICHE KEIMBAHN

Das Wissen darüber, welche genetischen Informationen wie „umgeschrieben“ werden müssten, um bestimmte Effekte zu erzielen, wirft zusammen mit jüngsten Verfahren zur Genom-Editierung, wie dem CRISPR-Cas-System, auch ethische Fragen auf. So könnte zumindest international der Trend dahingehen, über seltene Erbkrankheiten hinaus auch häufige Leiden wie Brustkrebs oder Diabetes durch eine „präventive Korrektur“ entsprechender Risikomutationen in der Keimbahn menschlicher Embryonen zu verhindern. „Eine Entwicklung, die im Extremfall dazu führen könnte, dass es künftig eine wachsende Akzeptanz dafür gibt, das menschliche Genom mit nicht-medizinischen Eingriffen zu ‚verbessern‘ “, befürchtet König.

Außerdem müsse sich die Gesellschaft damit auseinandersetzen, wie die Eigentumsrechte von genetischen Daten geregelt und ihre Sicherheit gewährleistet werden kann. Künftig könnte es beispielsweise möglich sein, anhand von Genomsequenzen direkt auf den Phänotyp, also beispielsweise das Aussehen von Personen zu schließen. „Dieses Wissen“, so König, „wäre nicht nur für Strafverfolgungsbehörden äußerst wertvoll.“

OPTIONEN FÜR POLITISCHE ENTSCHEIDUNGSTRÄGER

Aufbauend auf ihrer Technikfolgenabschätzung wollen die Forschenden in den kommenden beiden Jahren Optionen für die Forschungs- und Innovationspolitik erarbeiten. Politischen Entscheidungsträgern wollen sie zudem verschiedene Handlungsmöglichkeiten anbieten. So sollen Wege für einen verantwortungsvollen Umgang mit dieser durch KI und Genomik getriebenen Technologie eröffnet werden.

Das Projekt „Deepen Genomics – Chancen und Herausforderungen der Konvergenz von künstlicher Intelligenz, moderner Humangenomik und Genom-Editierung” ist Teil der Innovations- und Technikanalyse (ITA) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Die aktuellen Forschungsprojekte des Programms werden am 14. und 15. Februar beim ITA-Forum 2019 in Berlin vorgestellt.

Weitere Informationen zu dem Projekt gibt es hier.

Bild oben: Krankheiten behandeln oder das Erbgut „verbessern“? Was KI hier beitragen kann und
welche ethischen Fragen das aufwirft, untersuchen Forschende des KIT © Pixabay

Dieser Artikel erschien am 14.2.2019 in der Innovation Origins.

Reisen, ABER NACHHALTIG – Geht das überhaupt?

Wir alle wissen: Autos, Flugzeuge und sogar die Bahn belasten die Umwelt. Sollten umweltbewusste Outdoorsportler deshalb besser daheimbleiben? Mitnichten! Einziger Appell: Augen auf bei der Reiseplanung.

Text: Almut Otto; Fotos: DAV Summit Club, DAV/Josef Essl, Friederike Kaiser, Almut Otto, Eike Otto, Burghard Rauschelbach, GIZ/BKK

Zu Hause bleiben? Sich selbst einschließen?“ Burghard Rauschelbach, Berater für Tourismus und Destinationsentwicklung, wirkt fast etwas entsetzt, als wir ihn nach einer nachhaltigen Alternative für das Reisen befragen: „Egal aus welchem Grund – das wäre schrecklich. Es ist für mich keine Frage: Reisen muss nachhaltig sein. Oder sagen wir es etwas konkreter: Umweltfreundlich, verantwortungsvoll gegenüber Natur, Umwelt und Menschen.“ Einen sehr großen Anteil in Bezug auf eine negative CO2-Bilanz kann beim Reisen die Anfahrt ausmachen. Deshalb gibt es für umweltbewusste Touristen eine Faustformel: Bei Reisen unter 700 Kilometern Entfernung ist es besser, auf ein Landtransportmittel umzusteigen. Bus oder Bahn sind dabei am umweltfreundlichsten. Wobei laut dem Tremod-Emission Model des Umweltbundesamtes die C02-Bilanz in einem mit vier Personen besetzten Auto durchaus vertretbar ist. Bei Flugreisen von 700 bis 2.000 Kilometern wird ein Mindestaufenthalt von acht Tagen und bei einer Flugreise über 2.000 Kilometer ein Aufenthalt vor Ort von mehr als 14 Tagen empfohlen.

Ingo Nicolay, Geschäftsführer des DAV Summit Clubs, zu der Frage, wie der Reisespezialist das Thema Nachhaltigkeit in die Praxis umsetzt: „Nachhaltigkeit ist nicht moralinsaurer Verzicht, sondern intelligentes Überdenken gewohnter, manchmal vielleicht auch lieb gewonnener Traditionen. Ein konkretes Beispiel: Beim ersten Blick gewinnt immer das Auto vor der Anreise mit der Bahn. Hier kommt unser Einsatz. Wir lenken und leiten Mobilität. So gibt es schon heute über 50 Kurse und Touren, die ich in vielen Fällen schneller, auf jeden Fall bequemer, mit der Bahn erreiche. Und unsere Kunden machen mit. Im Tierser Tal waren kürzlich von neun Kunden sieben mit der Bahn angereist. Und das ist erst ein Anfang.“

KLIMASPENDEN FÜR DIE UMWELT

Fliegen: Eine der umweltschädlichsten Arten zu reisen

Flugreisen stehen bei Umweltschützern besonders in der Kritik, denn hier wirken sich gleich mehrere Faktoren auf das Klima aus. Wen es trotzdem in die weite Ferne zieht, der kann zumindest durch eine Spende noch etwas für die Umwelt tun. Doch Vorsicht, nicht alle Angebote sind seriös. Bei Klimaspenden also am besten auf Aktionen nach dem CDM Gold Standard achten. Diese folgen den strengen Richtlinien des UNKlimasekretariats. Mitglieder des DAV Summit Clubs können auch pauschal ihren Mitgliederrabatt von 30,– Euro auf Reisen oder einen anderen freiwilligen Betrag für das My Climate Biogas Projekt in Nepal spenden. Das Schöne daran: Man weiß genau, wo das Geld eingesetzt wird.

Heliskiing

Zwar erstellt Burghard Rauschelbach, Berater für Tourismus und Destinationsentwicklung, keinen Freibrief für Heliskiing, doch zeigt seine Antwort in Bezug auf mögliche Infrastrukturen bis hin zum Heliskiing, das Dilemma, in dem sich Touristiker befinden: „Wer den Alpentourismus der letzten Jahrzehnte beobachtet, der stellt fest, dass die wilden, unberührten Gebiete nach Anzahl und Fläche rapide abgenommen haben. Wo braucht man als Bergsportler oder Wanderer eine weitere Erschließung? Das ist sehr sorgfältig abzuwägen. In den Alpen, aber auch in den Mittelgebirgen muss inzwischen der Grundsatz gelten: Kein Ausbau ohne Rückbau an anderer Stelle. Selbstverständlich muss man sich einschränken. ‚Einschränken’, das klingt nach Verlust. Es ist genau umgekehrt: Wir wissen, was eine neue Liftanlage oder ein Mountainbike-Trail bedeuten kann – nämlich Vernichtung ökologischer Funktionen, Verlust an Naturgenuss. Sie nennen Heliskiing, das ist sozusagen das Gegenteil von nachhaltigem Bergtourismus. Ich brauche wohl nicht zu erläutern, warum. Aber nun das kleine Gedankenspiel zur Destinationsentwicklung: Was ist schlechter, Heliskiing mit wenig Individualtouristen, zeitlich beschränkt und ohne bauliche Eingriffe oder: Skianlage mit Massentourismus und dauerhaften Veränderungen? Manchmal steht man als Planer vor solchen Fragestellungen.“

NACHHALTIGE ANGEBOTE MÜSSEN AUCH GEKAUFT WERDEN

Die Anforderungen an ein nachhaltiges Tourismusangebot sind sehr komplex. Alleinige Klimakompensation reicht da nicht. „Zunächst einmal muss das Produkt stimmen!“, erklärt Eike Otto, Berater Sustainable Tourism, „Nachhaltiger Tourismus funktioniert nur, wenn er auch gekauft wird.“ Ohne den Kunden gelingt Nachhaltigkeit also nicht. Erst wenn touristische Nachfrage generiert wird, kann Tourismus auch zum Schutz von Pflanzen, Tieren und deren Lebensräumen beitragen. Man bedenke, dass dabei das Thema Naturschutz von der touristischen Infrastruktur bis hin zur Speisekarte im Restaurant reicht. Doch auch Umweltschutz – darunter Luftreinhaltung, Abfallvermeidung, Wasserverbrauch und Abwasserklärung – ist in Bezug auf Nachhaltigkeit ein wichtiges Thema. Ebenso zeigt die lokale Wertschöpfung, also was vom Fremdenverkehr vor Ort bei der Bevölkerung an Einnahmen ankommt, ob Tourismus nachhaltig ist oder nicht. Dazu gehören nicht nur die Ausgaben der Urlauber, sondern Leistungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, durch die das touristische Produkt überhaupt erst möglich wird. Und neben den Einnahmen der touristischen Unternehmen kommt noch der indirekte Wertschöpfungseffekt, wie zum Beispiel Bäcker oder Apotheke, hinzu. Mittlerweile werden heute auch Arbeitsbedingungen und die Sicherheit am Arbeitsplatz als wichtige Kriterien für nachhaltigen Tourismus angesehen. Wer bei seiner Urlaubsreise in puncto Nachhaltigkeit auf Nummer sicher gehen möchte, der kann sich an einer Vielzahl von Gütesiegeln, wie zum Beispiel Green Globe oder Viabono, orientieren. Zertifizierte, nachhaltige touristische Angebote bieten neben dem Summit Club unter anderem die Alpine Pearls und das Forum Anders Reisen.

Eike Otto, Tourismusberater, sustainable-tourism.com, setzt – neben der Verantwortung des Reiseveranstalters, planerischen Aspekten etc. – auch auf die Macht des umweltbewussten Kunden vor Ort: „Die Regeln, die man von zu Hause kennt, sollte man auch anderswo und vor allem in fernen Ländern verinnerlichen, zum Beispiel Nutzung des vorgegebenen Wegenetzes, Einhaltung von Abständen zu Wildtieren, Lärmvermeidung usw. Wer nach dem Motto ‚was nicht verboten ist, ist erlaubt’ geht, handelt verantwortungslos. Ich erlebe aber immer wieder, dass viele Urlauber sensibler in puncto Nachhaltigkeit sind, als dies bei so mancher Destination der Fall ist. Daher empfehle ich, auch deutlich auf Missstände an seinem Urlaubsort aufmerksam zu machen. Nichts hat mehr Gewicht als die Meinung des Kunden!“

Dieser Artikel erschien in der Mountains4u 5/2014.

GLETSCHERSCHMELZE IN GRÖNLAND, DER ANTARKTIS UND AM HINDUKUSCH

Gerade erst kündigte ein internationales Team an Wissenschaftlern, darunter das Deutsche Luft- und Raumfahrt Institut (DLR), eine dramatische Entwicklung am Thwaites-Gletscher in der Westantarktis an, da kommt kaum eine Woche später die nächste Veröffentlichung, diesmal vom Alfred Wegener Institut (AWI) durch Dr. Martin Rückamp und Co-Autoren: Am Petermann-Gletscher im Nordwesten Grönlands wird in nicht mehr allzu langer Zeit ein riesiger Eisberg abbrechen. Und auch vom Hindukusch gab es letzte Woche Alarm durch das Internationale Zentrum für Integrierte Gebirgsentwicklung (ICIMOD): Mindestens ein Drittel der Gletscher von Hindukusch und Himalaja werden bis zum Ende dieses Jahrhunderts verschwunden sein. Ein weiteres Forscherteam unter deutscher Leitung ist gerade auf Expedition zum 2017 abgebrochenen Eisberg A68 am Larson Schelfeis C in der östlichen Antarktis-Halbinsel unterwegs.

Während bei der Expedition das einzigartige und bisher verborgene Meeresökosystem erkundet wird, geben die aktuellen Forschungsergebnisse ziemlich zu denken. Denn oft wird der Rückgang der Gletscher als Indikator für die Klimaerwärmung gesehen. Er ist diesbezüglich in etwa vergleichbar wie Pulsschlag und Blutdruck für den Gesundheitszustandes eines Menschen.

Doch sollte man hier nicht vorschnell – ohne wissenschaftlich fundierte Untersuchung – einen direkt kausalen Zusammenhang zum Klimawandel herstellen. Deshalb fassen Rückamp und seine Co-Autoren, sie hatten beispielsweise keine Ursachenforschung in puncto Klimawandel betrieben, die Situation etwas vorsichtiger wie folgt zusammen: „Die Gletscher reagieren direkt auf Temperaturänderungen – ein Handeln, das die globale Erwärmung begrenzt, wirkt sich direkt auf Gletscher aus.“ Rückamp setzt zudem hinterher: „Ziele auf dem Papier tun das nicht.“

THWAITES-GLETSCHER LÄSST OZEANE UM 65 CM STEIGEN

DLR
TanDEMX Höhenmodell: Brüchiges Schelfeis am Thwaites Gletscher ©DLR

Bis dato machte das unaufhaltsame Abfließen des Thwaites-Gletschers in den Amundsen See rund vier Prozent des globalen Meeresspiegelanstiegs aus. Doch allein die verbleibenden Massen des immer schneller schmelzenden Eises könnte unsere Ozeane um 65 cm ansteigen lassen. Am Boden des Gletschers klafft ein 350 Meter großer Hohlraum. Und dieser frisst sich mit dem von unten eindringenden Meerwasser weiter in das Eis hinein. Zwar hatten die Experten schon vor Jahren den Verdacht, dass Thwaites nicht fest mit seinem Untergrund verbunden ist, doch ein solch besorgniserregendes Ergebnis hatten sie nicht erwartet. Insgesamt sind bereits 14 Milliarden Tonnen Eis ausgewaschen worden. Und das vorwiegend in den letzten drei Jahren. Dies geht aus Satellitendaten der amerikanischen, deutschen und italienischen Forschungspartner hervor.

Möglich wurden die aktuellen Forschungsergebnisse des DLR unter anderem durch die beiden deutschen Radarsatelliten TanDEM-X und TerraSAR-X. Denn diese sind in der Lage flächendeckend hochgenaue und dreidimensionale Messungen mit hoher Auflösung vorzunehmen. So konnte anhand der TanDEM-X-Höhenmodelle die Schmelzrate bestimmt werden. Auch offenbaren sie die besondere Dynamik des Gletschers: Die Hebungen und Senkungen der Eisoberfläche wurden genau vermessen und ließen damit wichtige Rückschlüsse auf die darunterliegenden Schmelzprozesse zu. Mit Aufnahmen der italienischen Cosmo-Skymed Satelliten konnte auch die Wanderung der „Aufsetzlinie“ des Gletschers – diese markiert den Übergang, an dem die Eismasse kein Festland mehr unter sich hat, also auf dem Meer schwimmt –, im Zeitverlauf genau beobachtet werden. So kamen die Wissenschaftler zu der neuen Erkenntnis, dass sich zwar die Gletscheroberfläche hebt, die Eisdicke aber insgesamt abnimmt. Die Wechselwirkungen zwischen Eismasse und eindringendem Meerwasser haben weitreichendere Folgen als bisher angenommen. Um die Auswirkungen der Gletscherschmelze auf den globalen Meeresspiegel genauer vorhersagen zu können, sind diese und weitere Erkenntnisse daher essenziell. Die Ergebnisse der von der NASA geleiteten Studie sind aktuell im „Science Advances“-Journal erschienen.

RIESIGER EISBERG ERWARTET: RISSE AM PETERMANN-GLETSCHER

AWI
Petermann-Gletscher (Grönland) nahe des Zentrums des fließenden Gletschers etwa 26 Kilometer entfernt von der Kalbungsfront ©Andreas Muenchow, University of Delaware

Auch aus dem äußersten Nordwesten Grönlands wird vermeldet: Forscher des AWI messen ein höheres Fließtempo der schwimmenden Eiszunge des Petermann-Gletschers. Diese schiebt sich derzeit über eine Strecke von etwa 70 Kilometern in den Petermann-Fjord. Zudem kündigen Risse etwa zwölf Kilometer oberhalb der bisherigen Gletscherkante – das Einzugsgebiet des Petermann-Gletschers umfasst vier Prozent des Grönländischen Eisschildes –, an, dass sich in naher Zukunft wieder ein Eisberg vom Gletscher lösen könnte. Laut AWI-Glaziologen hat sich seit einem Eisberg-Abbruch im Jahr 2012 das Fließtempo des Gletschers um durchschnittlich 10 Prozent erhöht, sodass in der Folgezeit neue Risse entstanden. Eigentlich ein durchaus natürlicher Vorgang. Modellsimulationen der Forscher zeigen jedoch auch: Sollten diese Eismassen abbrechen, wird sich der Petermann-Gletscher vermutlich weiter beschleunigen und mehr Eis ins Meer transportieren. Was wiederum entsprechende Folgen für den globalen Meeresspiegel haben wird.

Als die Wissenschaftler im Winter 2016 durch die Analyse von Satellitendaten erkannten, dass der Gletscher mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 1135 Metern pro Jahr floss, also etwa 10% schneller als im Winter 2011, erforschten sie die direkte Ursache. Sie simulierten den beobachteten Eistransport in einem Computer-Eismodell und wiesen nach, dass der Abbruch eines großen Eisberges im August 2012 die Beschleunigung des Gletschers in Gang gesetzt hatte. „Die Eismassen des Gletschers reiben auf ihrem Weg ins Meer rechts und links an Felswänden, welche den Fjord einrahmen“, so AWI-Eismodellierer und Erstautor der Studie, Martin Rückamp, „bricht nun am Ende der Gletscherzunge ein großer Eisberg ab, schrumpft die Länge der Eiszunge insgesamt und damit auch die Strecke, auf der die Eismassen die Felsen berühren. Deren Bremswirkung sinkt und der Gletscher beginnt, schneller zu fließen.“

Eine ähnliche Beschleunigung sagt das Computermodell auch für den Fall voraus, dass es zu einem erneuten Eisberg-Abbruch kommen sollte. „Wir können nicht vorhersagen, wann der Petermann-Gletscher wieder kalben wird und ob ein Abbruch tatsächlich bis zu den von uns entdeckten Rissen in der Gletscherzunge reichen wird“, so Rückamp. „Anzunehmen ist aber, dass die Gletscherzunge im Falle eines weiteren Abbruchs wieder deutlich schrumpfen und die Bremswirkung der Felsen noch weiter abnehmen wird“. Die Studie ist im „Journal of Geophysical Research: Earth Surface“ nachzulesen.

OBERFLÄCHENSCHMELZE UND WARME MEERESSTRÖMUNGEN

Der Grönländische Eisschild und die dazugehörigen Gletscher haben seit dem Jahr 2002 im Durchschnitt jährlich 286 Milliarden Tonnen Eis verloren. Diese Massenverluste sind vor allem auf die Zunahme der sommerlichen Oberflächenschmelze zurückzuführen. Das Kalben von Eisbergen hat ebenfalls zugenommen. Grönlands Gletscher verlieren heutzutage ein Viertel mehr Eis durch Eisberg-Abbrüche als im Vergleichszeitraum von 1960 bis 1990. Als mögliche Ursachen werden u.a. wärmere Meeresströmungen diskutiert, welche die schwimmenden Gletscherzungen von unten schmelzen, sowie Schmelzwasser, welches durch Spalten und Risse bis ins Gletscherbett sickert und dort wie ein Schmiermittel das Gleiten der Eisströme beschleunigt. Derzeit tragen die Eismassenverluste Grönlands jährlich etwa 0,7 Millimeter zum globalen Meeresspiegelanstieg bei. Dieser beträgt aktuell 3,3 Millimeter pro Jahr.

Inwieweit der beschleunigte Eistransport des Petermann-Gletschers auf verschiedene Konsequenzen der globalen Erderwärmung zurückzuführen ist, haben die Wissenschaftler bislang noch nicht tiefgreifend untersucht. „Wir wissen jetzt, dass das Fließtempo des Gletschers infolge von Eisberg-Abbrüchen steigt. Außerdem beobachten wir, dass die Häufigkeit solcher Abbrüche am Petermann-Gletscher zunimmt. Ob dafür jedoch die wärmer werdende Atmosphäre über Grönland oder aber wärmeres Meerwasser verantwortlich ist, haben wir anhand der Satellitendaten nicht untersuchen können“, so Niklas Neckel. Für die Wissenschaftler ist die Beschleunigung des Petermann-Gletschers dennoch ein Signal. Im Gegensatz zu den Gletschern im Südosten und Südwesten Grönlands haben die Gletscher im hohen Norden der Insel bislang kaum Veränderungen gezeigt. Das scheint sich nun zu ändern.

GROSSER GLETSCHERSCHWUND AM HIMALAYA UND HINDUKUSC

Als „Dritter Pol“ der Erde werden der Himalaya und die umliegenden Gebirge bezeichnet. Denn abgesehen vom Nord- und Südpol hat keine Region der Welt mehr Eis und Schnee. Von hier kamen letzte Woche ebenfalls Hiobsbotschaften: Auch wenn das ambitionierteste Ziel des Pariser Abkommens erreicht werde, werden die Gletscher dieser Region mindestens um ein Drittel schmelzen. Schafft man es nicht, rechnen die Forscher von ICIMOD mit einem Schwund von zwei Dritteln. Die Gletscher sind eine unverzichtbare Wasserquelle für rund 1,9 Milliarden Bewohner der Region – in den Bergen wie auch entlang der Flüsse. „Die globale Erderwärmung ist dabei, die eisigen, mit Gletschern bedeckten Gipfel des HKH (Hindukusch-Himalaya), die sich über acht Länder erstrecken, innerhalb von etwas weniger als einem Jahrhundert in kahle Felsen zu verwandeln“, so der leitende Herausgeber des Berichts, Philippus Wester.

Die Studie wurde nach den Maßgaben des Weltklimarats durchgeführt. Insgesamt wurde sie über fünf Jahre entwickelt und enthält Erkenntnisse von mehr als 350 Forschern, Experten aus 22 Ländern und 185 Organisationen. Mit 210 Autoren, 20 Rezensionsredakteuren und 125 externen Rezensenten bietet sie einen beispiellosen Einblick in die einzigartige Umgebung, die Menschen sowie die Tierwelt der Region rund um die bedeckten Gipfel von HKH (Hindukusch-Himlaya). Dem ICIMOD gehören die Regierungen der acht Länder aus den Gebieten der Himalaya- und Hindukusch-Gebirge an: Afghanistan, Bangladesch, Bhutan, China, Indien, Myanmar, Nepal und Pakistan.

40 JAHRE WELTKLIMAKONFERENZ

Seit 40 Jahren gibt es nun schon eine weltweite Klimakonferenz: Die erste fand vom 12.-23.2.1979 in Genf statt. Zum Jubiläum gab der Jülicher Klimaforscher Prof. Andreas Wahner ein Interview. Wahner ist Leiter des Instituts für Energie- und Klimaforschung IEK-8-Troposphäre am Forschungszentrum Jülich. Sein Schlusssatz klingt ziemlich alarmierend: „Die Hoffnung auf eine Begrenzung des Temperaturzuwachses auf 1,5 bis 2 Grad zum Ende des Jahrhunderts ist immer weniger haltbar. Wir müssen uns vermutlich auf mehr einstellen, was gravierende Konsequenzen haben und uns weltweit wirtschaftlich deutlich teurer zu stehen kommen wird, als wenn wir in der Vergangenheit oder auch heute mit Entschiedenheit gehandelt hätten.“

Bild oben: Petermann-Gletscher, Grönland: Südwestlicher Rand der sogenannten Scherzone des fließenden Gletschers, etwa 10 Kilometer von der Kalbungsfront entfernt ©Andreas Muenchow, University of Delaware

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Dieser Artikel erschien am 12.2.2019 in der Innovation Origins.

ARBEITSWELTEN DER ZUKUNFT: UNTERNEHMEN DENKEN UM

Wer an Arbeitswelten der Zukunft denkt, hat zunächst das Zusammenwachsen von Mensch und Maschine, die KI, im Kopf. Doch auch Coworking-Spaces, kreative Aufenthaltsräume und Flexibilität prägen das Bild moderner Arbeitsplätze. Unternehmen passen sich zudem den Trends zur Work-Life-Balance an. Sie rekrutieren neue Mitarbeiter über Benefits wie frisches Obst, Tisch-Kicker, Yoga-Stunden sowie firmeneigene Kitas. Bei der sogenannten „New Work“ steht also einerseits die Digitalisierung andererseits aber auch der Mensch im Mittelpunkt. Kein Wunder also, dass Unternehmen derzeit Arbeitsplätze sowie Arbeitsgewohnheiten komplett umgestalten: Statt Einzelbüros stehen derzeit kollektive Schreibtische mit Rollcontainern hoch im Kurs. Gleichzeitig sollen Rückzugs-Zonen die Konzentration fördern und Lounge-ähnliche Besprechungszimmer zum Brainstorming anregen. Die so geschaffenen, neuen Bürowelten sollen nicht nur das Potenzial der Mitarbeiter maximal fördern, sondern sie sind für die Unternehmen meist auch noch wirtschaftlich äußerst effizient.

UMGESTALTUNG VON TRADITIONSUNTERNEHMEN

Arbeitswelten von Morgen
Mobile Lösungen ermöglichen den Mitarbeitern der Witt-Gruppe das Arbeiten dort, wo sie am effektivsten sind – es muss nicht der Schreibtisch sein… ©Witt-Gruppe

Derzeit baut die Witt-Gruppe aus Weiden in der Oberpfalz die Arbeitswelten um. Im beruflichen Alltag sind agile Arbeitsweisen wie Scrum und Kanban schon längst verwurzelt. Nun geht der zur Otto-Gruppe gehörende Versandhandel in einem neuen Projekt auch den Umbau der Büros an. „Wenn wir weiterhin gute Ergebnisse erzielen möchten, müssen neue Arten der Zusammenarbeit gefunden werden,“ erklärt Kerstin Harms-Sudarma, Bereichsleiterin Facility Management, den Ansatz, „Es ist also wichtig, dass sich das Arbeitsumfeld an diese neuen Bedingungen anpasst.“ Für die Mitarbeiter von Witt bedeutet das, dass Bereichsleiter keine eigenen Büros mehr haben und feste Arbeitsplätze aufgelöst werden. So soll mehr Platz entstehen und eine leichtere Zusammenarbeit zwischen Fachabteilungen und Mitarbeitern verschiedenster Disziplinen ermöglicht werden. Hinzu kommen neue Arten von Führungsrollen sowie das Konzept des Desk-Sharings. Denn bei einer internen Erhebung stellte die Witt-Gruppe fest, dass täglich etwa jeder fünfte Arbeitsplatz aufgrund von Geschäftsreisen, Urlaub oder Krankheit frei bleibt.

„Durch das Aufbrechen der Strukturen und die interdisziplinäre Zusammenarbeit geht der Einfluss der Führungskräfte ein Stück weit verloren,“ so Susan Kröber, Bereichsleiterin Human Resources, „…zudem erfordern Home-Office und die Zusammenarbeit in abteilungsübergreifenden Teams ein höheres Maß an Vertrauen und es müssen Zielvereinbarungen getroffen werden.“ Zehn Prozent der Bereichsleiter der Witt-Gruppe haben sich bereits auf das Experiment eingelassen und ihr eigenes Büro aufgegeben.

Natürlich ändert sich auch die technische Ausstattung: „Der herkömmliche Desktop-PC wird von mobilen Geräten wie Laptop und Tablet abgelöst,“ erklärt Thomas Schertel, Bereichsleiter IT, „das Telefon wandelt sich in ein Headset. Drucken wird per Follow-Me Printing Funktion für alle Mitarbeiter von überall aus möglich.“

UMWELTPSYCHOLOGISCHE EFFEKTE DURCH DIGITALISIERUNG

Doch die Entwicklung könnte noch viel weiter gehen. So ist zumindest die Vision von Dr. Stefan Rief. Er ist Mitglied des Direktoriums des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) sowie Leiter des Forschungsbereichs für Organisationsentwicklung und Arbeitsgestaltung. Sein Spezialgebiet ist die Erforschung und Entwicklung neuer, produktivitätsfördernder Arbeitsumgebungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Büro-, Labor- und Lernwelten. Rief bestätigt, dass unsere Arbeitsumgebung unter den beiden Aspekten Arbeitsort und -raum Auswirkung auf unser Wohlbefinden hat. Auch sieht er das Büro der Zukunft in einer gewissen Vielfältigkeit ‒ von kleinen Zellen als Rückszugsort bis hin zu offenen Bereichen, die das Socialising fördern. Ebenso empfiehlt er, hellere und dunklere Zonen zu ermöglichen. Doch am spannendsten findet Rief die Möglichkeiten, die die Digitalisierung bietet. Hier bezieht er sich insbesondere auf die Installation von individuellen, umweltpsychologischen Effekten. Dazu gehören die Einstellung von Temperaturen sowie Beleuchtungen und auch die Nutzung von Gerüchen, die zur persönlichen Leistungsfähigkeit oder auch Kreativität beitragen. Wichtig für ihn ist dabei, darauf zu achten, dass die Konzepte wirklich individuell angepasst sind und nicht als allgemeingültig gesehen werden. Sein Credo für die Arbeitswelt von Morgen: „One doesn´t fit all.“

Bild oben: In den Kreativräumen darf – dank White-Board – auch schon mal an die Wand gemalt werden ©Witt-Gruppe

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