Gelebte Partnerschaft mit der TUHH!
von Lina Callsen; Oberstufenprofil Ökosystemforschung
Am 04.10.2023 nutzten wir Schülerinnen und Schüler unseres Oberstufenprofils Ökosystemforschung ein großartiges Angebot der Technischen Universität Hamburg, um uns mit Forschungsthemen und Studienangeboten der Biokatalyse und Verfahrenstechnik im Zeichen des Klimawandels auseinanderzusetzen. Die Einladung fand im Rahmen der Hamburger Bildungswoche Wetter.Wasser.Waterkant statt.
Prof. Stefan Heinrich, Ordinarius und Direktor des Instituts für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnik, begrüßte uns herzlich und stellte uns Forschungsprojekte der TUHH zum Thema „Wie kann man Probleme des Klimawandels begegnen?“ vor.
Nach seiner sehr inspirierenden Einführung hatten wir die Möglichkeit, betreut Doktoranden seines Instituts und des Instituts für Biokatalyse, zum Thema passende Experimente praktisch in Erfahrung zu bringen.
Unser erstes Experiment sollte uns zeigen, welchen Einfluss atmosphärisches Kohlenstoffdioxid, CO2 also, auf den Säuregrad von Gewässern nehmen kann.
Wasser wurde mit einem Indikator versetzt. Bei Laugenzugabe verfärbte sich die Lösung pink. Nun wurde von uns fein dosiert CO2 in die Lösung geleitet. Ein Teil des einströmenden CO2 reagiert mit Wasser zu Kohlensäure. Diese neutralisiert die Lauge, die Lösung wurde wieder farblos. Ein Ansatz also, der uns zeigte, dass CO2 zur Versauerung der Gewässer beiträgt und sich durch den Klimawandel mit steigendem Gehalt an atmosphärischem CO2 ein gewaltiges ökologisches Problem abzeichnet. Es sind also dringend technische Lösungen gefragt, um CO2 Gewässersystemen wieder entziehen zu können. Die Wissenschaft steht hier vor großen Herausforderungen.
Das nächste Experiment zeigte uns die Wirkungsweise von Biokatalysatoren. Dazu wurde ein Öl-Wassergemisch unter ständigem Rühren mit einer Lauge und einem Indikator versetzt. Den alkalischen Bereich zeigte uns der Indikator durch eine Rosa-Färbung an. Nun wurde ein Enzym, ein Biokatalysator, zugesetzt. Dieses Enzym beschleunigt die Spaltung des Fettes in Glycerin und Fettsäuren. Durch die freiwerdenden Fettsäuren fand eine Neutralisierung statt und der Indikator zeigte uns dies durch eine Entfärbung an.
Nach diesen interessanten experimentellen Erfahrungen stellte uns Professor Heinrich noch verschiedene Studiengänge der TUHH vor. Dabei wurden uns vielfältige Möglichkeiten gezeigt, wie wir an der Gestaltung einer nachhaltigeren Zukunft teilhaben können. Anbieten würden sich z.B. die Studiengänge Bau- und Umweltingenieurwesen, Bioverfahrenstechnik, Chemie- und Bioingenieurwesen oder auch Green Technologies: Energie, Wasser, Klima.
| Ein weiteres Highlight am Schluss war die Vorstellung einer von Studenten konstruierten Popcorn-Maschine. Mais wurde durch zugeführte heiße Luft zum Platzen gebracht. Das entstandene Popcorn hatte nun ein deutlich größeres Volumen und wurde durch die Luftströmung, immer wieder herumwirbelnd, ganz oben durch einen Schlauch nach außen befördert – und uns, je nach Geschmack, süß oder salzig serviert! Auch so kann man Verfahrenstechnik schmackhaft machen!
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Zusammenfassend können wir sagen, dass der Tag für uns alle sehr lehrreich und spannend war. Der Vortrag zeigte uns innovative Ansätze im Kampf gegen den Klimawandel und zusätzlich konnten wir unser Wissen durch praktische Experimente vertiefen – sowie interessante Einblicke in die praktische Arbeit an der TUHH erhalten.
Zu Gast bei „Future Lecture“ der TUHH
Carsten Dieckmann (13d), Kathrin Holzmann (12e) & Simon Radtke (13d)
Oberstufenprofil Ökosystemforschung, Goethe Schule Harburg
Einfach mal überraschen lassen?
Am 31.01.2024 folgten wir, Teil einer jahrgangsübergreifenden Gruppe von Schülerinnen und Schülern unseres gemeinsamen Oberstufenprofils „Ökosystemforschung“ der Goethe-Schule-Harburg, einem Veranstaltungshinweis der Technischen Universität Hamburg zur Vorlesungsreihe „Future Lecture“, Thema: „Wirtschaftliche Wind-Offshore-Infrastruktur-Präsenz“.
Wir ahnten bei diesem Titel zunächst noch gar nicht, wie begeisternd wir in den Bann angewandter Forschung gezogen werden sollten! Es ging um nicht weniger als das Ringen um technisch innovative Lösungen für eine effizientere Energienutzung auf dem Weg in die Klimaneutralität. Krass, wie winzig klein Lösungen mit großer Wirkung sein können! Doch Schritt für Schritt!
Auf der Suche nach Lösungen:
Zunächst hat Anselm Sprandel, zuständig für „Energie und Klima“ in der Hamburger Umweltbehörde, in die Thematik Nachhaltigkeit und Klimaschutz eingeführt. Der ehemalige Flüchtlingskoordinator nannte das Ziel einer Klimaneutralität ab dem Jahr 2045. Er betonte, dass er kein Wissenschaftler sei, aber neue Hoffnung schöpfe, wenn er von einer neuen technischen Errungenschaft im Geiste des Klimaschutzes erfahre.
Antworten!
Windräder sind bei uns ein wesentlicher Bestandteil der Energiewende. Und sie lassen noch viel Spielraum für Verbesserungen:
Dr. Falk Lüddecke, Inhaber des Ingenieurbüros Jörss-Blunck-Ordemann GmbH, gab aus der Perspektive der Industrie einen passenden Überblick über die globalen Ausbauziele zur Energiewende. Er stellte die technische Entwicklung seit den ersten Windrädern dar, diskutierte deren Größe, Abstände, Effizienz – und Bedarfe an klimaschonenden und nachhaltig gestalteten Weiterentwicklungen.
Neue Forschungsideen müssen also her! Und genau hierzu gab uns nun Prof. Marcus Rutner faszinierende Einblicke in die Entwicklung von Technologieansätzen an der TUHH!
Rutner forscht momentan an der Erhöhung der Nutzungsdauer technischer Geräte anhand eines visionären Technologieansatzes, der „Nanolaminatbehandlung“. Materialermüdung scheint in vielen Bereichen der Infrastruktur, wie zum Beispiel beim Brückenbau, aber auch besonders bei Windkraftanlagen, ein wesentliches Problem darzustellen. Denn die Verbindungen, beziehungsweise die Schweißnähte des großen zentralen Monopfahls einer Windkraftanlage, sind zyklischer Dehnungen, durch Wetterbedingungen wie Wellen und Sturm, ausgesetzt. Dadurch entstehen Risse an der Schweißnaht, die sich langsam von außen nach innen durchfressen. Dies macht die Konstruktion instabil und sie muss bereits nach durchschnittlich 25 Jahren erneuert werden, welches mit einem hohen ökonomischen Aufwand verbunden ist. Rutners Vision ist es, diese Materialermüdung mit den „Nanolaminatpflastern“ zu verhindern. Er und sein Team ließen ihr „Nanolaminatpflaster“ bereits mehrere Testläufe durchlaufen. Es besteht aus einer Mischung aus Kupfer und Nickel, welches in einer Dicke von unfassbar winzigen 10 Nanometern auf die Schweißnaht aufgetragen wird. Und diese Technik ist mobil einsetzbar. Die Testergebnisse waren herausragend. Laut Rutner wird die Schweißnaht nach der Behandlung mindestens genauso stabil wie das umliegende Material. Dadurch entsteht ein fataler Riss erstens viel später – und breitet sich zweitens erheblich langsamer aus, die Durabilität wird von 25 Jahren auf 125 Jahre erhöht! Wartungsarbeiten und Materialersatz werden somit deutlich reduziert, die Konstruktionen können gleiche Stabilität auch schlanker und leichter erreichen. Dies führt zu deutlichen Einsparungen bei der Herstellung, leichterer Verbauung und einem generellen Marktvorteil.
Da sich die Erfindung von Prof. Marcus Rutner noch in der Testphase befindet, ist der Einsatz bei Brücken aufgrund ihrer höheren Komplexität, wie er selbst sagen würde, noch „Zukunftsmusik“. Wir können aber damit rechnen in den nächsten Jahren noch häufiger von der Nanolegierung zu hören und sie hoffentlich bald im Einsatz bei den Monopfählen der Windparks zu sehen. „Das ist ein großer Schritt in Richtung nachhaltiger Energie und schöpft jetzt schon Hoffnung auf eine erfolgreiche Zukunft“ sagt Rutner.
Fazit:
Diese „Future Lecture“ war eine für uns sehr inspirierende Veranstaltung. Sie zeigte uns ermutigende innovative Forschung an der TUHH. Uns hat auch beeindruckt, mit welcher überzeugenden Kraft sich Wissenschaftler wie Prof. Rutner beruflich für unsere Zukunft einsetzen. Es war für uns ein besonderes Erlebnis dabei sein zu dürfen, vielen Dank an die Veranstalter und Prof. Rutner!
