Montag, Juli 26, 2021
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Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
25.07.2021 Fließgewässermonitoring: BUND startet gemeinsam mit Wissenschaftler:innen von UFZ und iDiv ein Citizen Science-Projekt
24.07.2021 Neue Ergebnisse: Salzwassereinbrüche können den Überdüngungsgrad der Ostsee nur wenig und nur vorübergehend verbessern
23.07.2021 Vermehrte Regenfälle im Sommer verändern den Kohlenstoffkreislauf in der Arktis
22.07.2021 Gereinigtes und ungereinigtes Abwasser: In Modellregion (Mexiko) werden Risiken beim Einsatz auf Agrarflächen erforscht
21.07.2021 Gesundheits-Check für Flüsse
20.07.2021 Dicker Luft zu Leibe gerückt – Protein-Baustein hilft atmosphärisches CO2 zu binden: Verfahren aus dem Rostocker LIKAT
19.07.2021 Neue Web-Plattform zur Planung der Hochwasservorsorge in Städten
17.07.2021 Wissenschaftliche Politikberatung im Projekt MACSUR SciPol: Mit Wissenschaft gegen den Klimawandel
16.07.2021 Pärchenbeziehung ist meist von Vorteil für Bakterien: Ökologen der Uni Osnabrück untersuchen Teamwork in der Natur
15.07.2021 Gereinigtes und ungereinigtes Abwasser: In Modellregion (Mexiko) werden Risiken beim Einsatz auf Agrarflächen erforscht
14.07.2021 Ganz nach Plan
10.07.2021 Metallrückgewinnung aus Abwässern: Innovative biotechnologische Verfahren und ihr Impact
08.07.2021 Hy2Biomethane: Intelligente Kombination von Biogas und Wasserstoff
07.07.2021 Carbon Black aus Autoreifen recyceln
05.07.2021 Säure in der Nano-Pore: Wasser in Zeolithen hilft bei der Umwandlung von Biomasse in Biosprit
04.07.2021 Ist Carsharing gut für die Umwelt?
01.07.2021 Gemeinsam für Umwelt und Gesellschaft: Umfangreiche Analyse zum Klimawandel vorgestellt
Gesundheit
12.07.2021 Bohnen nur gegart genießen
11.07.2021 Corona macht uns müde
09.07.2021 Neue Daten zur Langzeit-Immunität von COVID-19-Infizierten
06.07.2021 SARS-CoV-2: Schnelltests nur bedingt zuverlässig
03.07.2021 Kontaktlinse fürs Ohr
Gesellschaft
18.07.2021 Ein wissenschaftlicher Test enthüllt, wie anfällig ein Mensch für Corona-Mythen ist
13.07.2021 25.000 Jahre altes menschliches Umweltgenom wiederhergestellt
02.07.2021 19,6 Millionen Beschäftigte arbeiten in einer anderen Gemeinde
Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
30.06.2021 Kleingewässer in Agrarlandschaften stark mit Pestiziden belastet
28.06.2021 60 Prozent der Flüsse weltweit fallen zeitweise trocken – Tendenz steigend
26.06.2021 Positionspapier: Herausforderungen einer nationalen Wasserstrategie in Forschung und Umsetzung
23.06.2021 Geplante Maßnahmen des Nationalen Hochwasserschutzprogramms sind wirksam
21.06.2021 Schaufenster Bioökonomie: Dünger aus Bioabfällen und häuslichen Abwässern
19.06.2021 Woche der Umwelt: BAM präsentiert innovatives Messverfahren für Mikroplastik
18.06.2021 Zurück zur Natur? Wie die Renaturierung von Gewässern sozial-ökologisch gestaltet werden kann
16.06.2021 Steinmeier: Wir befinden uns mitten im Umbruch ins postfossile Zeitalter
14.06.2021 KIT: Zuckerhirse: Süßes Versprechen für die Umwelt
13.06.2021 Gewässerschutz: Deutsche haben ökologische Grundwerte, aber wenig Bezug zu Fischen
11.06.2021 Dem Meeresmüll trotzen
10.06.2021 Wie Katalysatoren altern
07.06.2021 Pflanzenkonkurrenz im Klimawandel
06.06.2021 HSD-Forschungsschwerpunkt „Umweltmesstechnik in der Luftreinhaltung“ zum aktuellen EuGH-Urteil
04.06.2021 Meilenstein für nachhaltige Batterien – „grünere“ Kohlenstoffe
02.06.2021 Verklär²: Innovatives Verwertungskonzept für energieautarke und ressourcenschonende Kläranlagen
Gesundheit
29.06.2021 Fußball-Bundesliga: Stadionbesuche ohne konsequente Maskenpflicht führten zu mehr Infektionen
27.06.2021 Schlaf trägt möglicherweise zur besseren Wirksamkeit einer Impfung und zu einer verbesserten Immunabwehr bei
25.06.2021 Weniger sozialer Zeitdruck fördert den Schlaf und das Wohlbefinden
22.06.2021 Studie: Besonders deutliche Immunantwort bei der Impfstoffkombination von Astrazeneca und Biontech
20.06.2021 Innerer Kompressionsstrumpf wirkt gegen Krampfadern
17.06.2021 Einladung zum IST-Webinar: „Power für den Tag – wie Sie Ihre Schlafprobleme lösen“
15.06.2021 Kniearthrose: Wann kommt ein Gelenkersatz infrage? Gibt es Alternativen? IQWiG legt Entscheidungshilfe vor
09.06.2021 «Wir sollten den Einfluss von Reisen nicht unterschätzen»
01.06.2021 Einjährige Corona-Studie ELISA zu Antikörpern zeigt: Dunkelziffer ist deutlich zurückgegangen
Gesellschaft
24.06.2021 Einkommen, Vermögen, Aufstiegschancen: Wie die Deutschen Ungleichheit (miss-)verstehen
12.06.2021 Roboterhunde auf der Baustelle
08.06.2021 Studie: Mit KI Ressourcen im Betrieb wirksam einsetzen
05.06.2021 Wie man Elfmeter besser halten kann
03.06.2021 Es gibt einen deutlichen Zusammenhang zwischen freiwilligem Engagement und positiven Einstellungen zu Demokratie
Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
31.05.2021 In Millisekunden von verschmutztem zu klarem Wasser – Neue Erkenntnisse im Bereich Nanoscience
29.05.2021 Vibrionen und Klimawandel: Können Natur-basierte Methoden das Gefährdungspotenzial in der Ostsee mildern?
27.05.2021 Grundwasserüberwachung mit Erdbebenmessgeräten
26.05.2021 Nachhaltige Stromerzeugung in Aquakultur, Kläranlage und Abwasserkanal
25.05.2021 Was Städteplaner aus der Corona-Krise lernen
23.05.2021 Neue Fachzeitschrift präsentiert Wissen aus der Fischereiforschung
21.05.2021 Multitalent für die Elektromobilität – der CrossChargePoint – ein Projekt der TH Deggendorf
20.05.2021 Unsichtbares sichtbar machen
18.05.2021 Neue Frühwarnsignale: Teile des grönländischen Eisschildes könnten Kipppunkt überschreiten
17.05.2021 Neue REBOWL bald auch aus Biokunststoff? IfBB entwickelt nachhaltiges Material für neue Mehrweg-Schale
16.05.2021 Verarmte Flora in Wiesen und Wäldern gefährdet Insekten
15.05.2021 Geothermie als nachhaltige Energiequelle: Neue Fallstudie zeigt Potenziale für die Verringerung von CO₂-Emissionen
11.05.2021 Bioaktive Papierbeschichtung ersetzt Kunststoffverpackungen bei Lebensmitteln
10.05.2021 KI-basiertes Warnsystem vor Starkregen und urbanen Sturzfluten
09.05.2021 Von Gewittern über Starkregen bis Dürreperioden
07.05.2021 Schadstoffabbau und Treibhausgas-Verringerung: Neue Studie zur Funktionsweise aquatischer Ökosysteme
05.05.2021 Mehr Widerstandskraft für die Schweizer Energieversorgung
04.05.2021 Ausgezeichnete Klimaaktivitäten als Blaupause für Kommunen
03.05.2021 Bioraffinerie am Bauernhof der Zukunft
01.05.2021 Mehr Gemüse, weniger Milch
Gesundheit
30.05.2021 Hygieneregeln wirken auch gegen britische und südafrikanische Mutante
28.05.2021 Wann und wie schädigt Alkohol das Gehirn?
24.05.2021 Gesichtsmasken schützen effektiv vor COVID-19
19.05.2021 Corona: Neue Webanwendung Aerosol Control berechnet Infektionsrisiko
13.05.2021 Studie: Das durchschnittliche Einzelkrankenhaus hat wenig Zukunft
02.05.2021 Grippeschutzimpfung: Neue Richtlinie verbessert Versorgung älterer Menschen
Gesellschaft
22.05.2021 Die Macht der Bilder – Wissenschaftler untersuchen ihren Einfluss bei der Magersucht
14.05.2021 Drei Viertel der Beschäftigten mit Homeoffice-Option sind teilweise oder ausschließlich im Homeoffice tätig
12.05.2021 Neue Studie aus Bayreuth: Deutlicher Anstieg des Radfahrens in Großstädten nach Lockdown-Beginn 2020
08.05.2021 Fehler am Anfang des Lebens
06.05.2021 Beruflicher Erfolg beeinflusst die Persönlichkeit
Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
30.04.2021 Korallen, die Algen spucken
28.04.2021 Einkaufen ohne Verpackungsmüll
23.04.2021 Einladung zum HNEE-Feldtag: Austausch über die Vielfalt im Wurzelraum
22.04.2021 Kraftstoffe & Energieträger der Zukunft
21.04.2021 Keine Ausreden mehr: EU-Kommissar Frans Timmermans unterstreicht ein effektives Recycling von Hightech-Kunststoffen
20.04.2021 Grüner Wasserstoff: Israelisch-deutsches Team löst das Rätsel um Rost
18.04.2021 Wohlhabendere Länder im Vorteil
17.04.2021 Kampf gegen Mikroplastik: Neues Verfahren zur Herstellung von Dämmstoff aus Kunststoffabfällen
15.04.2021 Zuverlässig messen, ob Flüssen und Seen die Luft ausgeht
14.04.2021 Entwicklung von Wasserstofftanks für Kraftfahrzeuge
11.04.2021 Trotz verbessertem Umweltmonitoring: Der ökologische Zustand von europäischen Gewässern verschlechtert sich
10.04.2021 Wirkung des Lockdowns auf Luftqualität an den Straßen und damit im Alltag zu spüren
09.04.2021 Die Pandemie für den Umweltschutz nutzen
07.04.2021 Welche Rolle spielt das Grundwasser für die Küstenmeere?
06.04.2021 Grüner Wasserstoff: Transport im Erdgasnetz
05.04.2021 Ein neuer Zustand des Lichts
01.04.2021 Neuer Schwung für die Elektromobilität: Entwicklung von effizienteren Lithium-Ionen-Batterien
Gesundheit
26.04.2021 Starker Rückgang der Darmkrebs-Inzidenz und -Sterblichkeit seit Einführung der Vorsorge-Darmspiegelung
25.04.2021 Neue Ursache zur Entstehung von Leukämie entdeckt
19.04.2021 Papier-basierter Covid-19-Antikörper-Test – TU-Forschende veröffentlichen ihre Entwicklung in „Scientific Reports“
13.04.2021 Mehr als die Summe der Mutationen – 165 neue Krebsgene mit Hilfe maschinellen Lernens identifiziert
03.04.2021 Röntgenlichtquelle PETRA III identifiziert vielversprechende Kandidaten für Coronamedikamente
Gesellschaft
29.04.2021 Wem gehört der Fußball?
26.04.2021 Studie: Wie verändern Berufseinstieg und Renteneintritt die Persönlichkeit?
24.04.2021 Langeweile und Selbstkontrolle in der Pandemie
16.04.2021 Mathematik in der Pandemie – Hilfestellungen in der Krise durch die Berliner Mathematik
12.04.2021 Mehr Brot und Süßigkeiten im Lockdown
08.04.2021 Aktuelle Auswertung von Lohnspiegel.de – Diese fünf Faktoren bestimmen Ihr Gehalt
04.04.2021 Apokalyptische und Postapokalyptische Studien
02.04.2021 Covid-19 und der öffentliche Raum in der Krise
Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
31.03.2021 Neue Methode für die Speicherung erneuerbarer Energien
28.03.2021 Die beständige Gefahr nach Landschaftsbränden: Verkohlte Pflanzen enthalten schädliche freie Radikale
27.03.2021 Neuartige, haltbare biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen
26.03.2021 DBFZ präsentiert umfangreich erweiterte Onlinedatenbank zu biogenen Rohstoffen
25.03.2021 Emissionsrückgang aufgrund der Corona-Lockdowns hat das globale Klima nicht wesentlich beeinflusst
22.03.2021 Mit „innovatION“ nationale und internationale Wasserressourcen sichern
21.03.2021 Risiken von Wasserknappheit begrenzen: Bewässerungsmanagement entscheidend für Bioenergie-Anbau zum Klimaschutz
20.03.2021 Auf der Suche nach Lösungen für Klimawandelfolgen in Nord- und Ostsee: Küstenforschungsverbund KüNO geht in dritte Runde
19.08.2021 Lachsdetektor zur Erfolgskontrolle am Rhein
18.03.2021 Mikroplastik in der Elbe
14.03.2021 Erste Lausitzer Wasserkonferenz in Cottbus startet durch
13.03.2021 Europäisches Forschungsnetzwerk untersucht die Mikroplastikbelastung von Ackerböden
12.03.2021 Klimawandel verändert Abflussmenge von Flüssen
11.03.2021 Erholung an europäischen Gewässern bringt Volkswirtschaft 800 Milliarden Euro
10.03.2021 Neue Studie zeigt: Mehr Müll durch COVID-19 Pandemie
09.03.2021 Eine “Modell-Botschaft” für die Ostsee: die weitere Umsetzung von Nährstoff-Reduktionen wird am Ende erfolgreich sein
08.03.2021 Die Weltmeere sickern tiefer in die Erde als erwartet
06.03.2021 Energiewende der Schweiz
04.03.2021 BLUE PLANET Berlin Water Dialogues – Virtuelle Vernetzungsmöglichkeiten mit der internationalen Wasserbranche
02.03.2021 Die Mikroplastik-Belastung der Ostsee: Neue Ansätze für Monitoring und Reduktionsmaßnahmen
Gesundheit
23.03.2021 Wenn Salz, dann Jodsalz
15.03.2021 TU Berlin: Weniger Behandlungsfälle trotz Pandemie
07.03.2021 Virus-Varianten in der Pandemie schneller aufspüren
03.03.3021 70 Prozent weniger Darmkrebs-Todesfälle nach Vorsorge-Darmspiegelung
Gesellschaft
30.03.2021 Arbeitszeit von Männern und Frauen: Wunsch und Wirklichkeit klaffen auseinander
29.03.2021 IAB-Arbeitsmarktbarometer legt weiter zu, dennoch bleiben Risiken
24.03.2021 Grundsteuer belastet vor allem ärmere Haushalte in Mietwohnungen
17.03.2021 Arbeitsbedingungen in sozialen Berufen verschlechtern sich weiter
16.03.2021 Internetnutzung von Menschen in der zweiten Lebenshälfte während der Pandemie: Soziale Ungleichheiten bleiben bestehen
05.03.2021 2019 gingen weniger Beschäftigte vorzeitig in Rente
01.03.2021
kompetenzz-Studie zeigt: Partnerschaftliche Teilung der Arbeit im Haushalt – Frauen wollen sie, Männer auch
Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
28.02.2021 Golfstrom-System schwächer als je zuvor im vergangenen Jahrtausend
26.02.2021 Report: Energiewende-Projekt Ariadne diskutiert mit Menschen aus ganz Deutschland zur Strom- und Verkehrswende
25.02.2021 Cyanobakterien könnten die Plastikindustrie revolutionieren
23.02.2021 Erhöhter Wasserverbrauch in Zeiten des Lockdowns. Was bedeuten veränderte Routinen für die Versorgungssicherheit?
22.02.2021 Der Meeresspiegel an Nord- und Ostseeküste steigt
21.02.2021 Ein neuer Master-Studiengang Biotechnologie
19.02.2021 Perspektiven-Papier zeigt Forschungsbedarf zur unterirdischen Wasserstoffspeicherung
17.02.2021 Saurer Regen war gestern? Sulfat in Gewässern ist und bleibt dennoch ein Problem
16.02.2021 Wärmere Winter führen zu weniger Heringsnachwuchs in der westlichen Ostsee
15.02.2021 Ganzheitliches Aktivkohleverfahren beseitigt Spurenstoffe in Kläranlagen
14.02.2021 Verborgenes Wissen heben, um Ökovielfalt der Meere zu retten
11.02.2021 ACHEMA Pulse – das neue digitale Flagschiff für die Prozessindustrie setzt Segel
10.02.2021 Wie beeinträchtigt der Biokraftstoff E10 Filtersysteme im Auto?
07.02.2021 MCC: Forschung zu Klima-Lösungen soll so übersichtlich werden wie im Gesundheitsbereich
06.02.2021 CO2 ist nicht alles: Klimapolitik braucht stärkeren Fokus auf kurzlebige Schadstoffe
05.02.2021 Plastik in der Umwelt finden und vermeiden
02.02.2021 Folgen des Klimawandels an der Küste
01.02.2021 Saurer Regen war gestern? Sulfat in Gewässern ist und bleibt dennoch ein Problem
Gesundheit
24.02.2021 Klimawandel spielte womöglich wichtige Rolle bei der Entstehung vom SARS-CoV-2
20.02.2021 Schnellere und richtigere Diagnosen
13.02.2021 Monoklonale Antikörper zum Coronavirus-Nachweis jetzt einsatzbereit
12.02.2021 Studie in Tansania: Traditionelle Ernährung verursacht weniger Entzündungen
03.02.2021 Höhere Tierwohlstandards lassen Milchpreise steigen
Gesellschaft
27.02.2021 Lerntechnologien und Mathematikdidaktik gemeinsam entwickeln
10.02.2021 BAuA-Arbeitszeitbefragung: Arbeitszeitgeschehen zeigt positive Trends bei hoher Stabilität
09.02.2021 Mit KI den Parkdruck auf der Straße messen
07.02.2021 Wie beeinflusst die Pandemie unser Denken und Fühlen?
02.02.2021 Fußball und Inklusion: Auf das richtige Trainingsklima kommt es an
Januar 2021
Umwelt
Gesundheit
Gesellschaft
Umwelt
31.01.2021 Neue Untersuchungen bestätigen Munitionsbelastung in der Ostsee erneut
29.01.2021 CO2-Bepreisung allein bringt technologischen Wandel kaum voran
28.01.2021 Stress an den deutschen Flüssen: Der Klimawandel setzt Umwelt und Wirtschaft unter Druck
27.01.2021 Regionaler Wasserstoff aus Biomasse – sauber und effizient!
26.01.2021 Permanenter Hitzezustand / Klimawandel fördert das Aufheizen von Seen
25.01.2021 Benzinpreise steigen nach CO2-Bepreisung und Mehrwertsteuererhöhung weniger als erwartet
24.01.2021 Klimawandel und Wasserstraßen
22.01.2021 KIT: Thermomagnetische Generatoren wandeln Abwärme auch bei kleinen Temperaturunterschieden in Strom
21.01.2021 Kommt Trinkwasser bald aus dem Meeresboden?
20.01.2021 Grundwasser beeinflusst die Chemie des Ozeans
18.01.2021 Corona-Trend Angeln: Die Artenvielfalt könnte profitieren
16.01.2021 Das neue Gesicht der Antarktis
14.01.2021 Seilbahnen als umweltfreundliche Alternative zum Autoverkehr
12.01.2021 Stadtlogistik: Wie lässt sich die „Letzte Meile“ möglichst nachhaltig gestalten?
10.01.2021 Verzicht auf Silvesterfeuerwerk erspart der Umwelt Tausende Tonnen Kunststoffe
07.01.2021 TU Berlin: Klärschlämme und Plastikfolien kontaminieren die Felder
05.01.2021 Neuer Forschungsverbund als „Turbo für Atmosphären- und Klimaforschung sowie Meteorologie“
02.01.2021 Speicherung erneuerbarer Energien und CO2-Verwertung
Gesundheit
30.01.2021 An der Uhr gedreht: Wie Zeit das Arbeitsgedächtnis beeinflusst
19.01.2021 Corona-Warn-App auf dem Prüfstand
17.01.2021 Schlaf für Erholung des Gehirns unersetzlich
13.01.2021 Erste Daten des Corona-Impfstoffes zeigen gute Verträglichkeit, aber schwache Immunreaktion
09.01.2021 Stellungnahme des KKNMS zur Methode der mRNA Vakzinierung
08.01.2021 Ein unbehandelter Bluthochdruck erhöht das Risiko für schwere COVID-19-Verläufe
04.01.2021 Generation 80+: Impfbereitschaft gut, Erreichbarkeit der Impfzentren schlecht
03.01.2021 Immunüberreaktion erklärt schweren COVID-19 Verlauf bei Patient*innen mit Bluthochdruck – Können ACE-Hemmer helfen?
Gesellschaft
23.01.2021 Erfolgsfaktoren für die Gestaltung einer teamorientierten Arbeitswelt
15.01.2021 Wenn ältere Beschäftigte ihr Wissen nicht mit Jüngeren teilen
11.01.2021 Menschen hören das, was sie zu hören erwarten
06.01.2021 Studie: Wie (un)beliebt ist die „Corona-Warn-App“?
01.01.2021 IAB-Arbeitsmarktbarometer: Arbeitsmarktentwicklung bleibt stabil

 


Fließgewässermonitoring: BUND startet gemeinsam mit Wissenschaftler:innen von UFZ und iDiv ein Citizen Science-Projekt

Susanne Hufe Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND), das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig starten ein umfassendes Monitoring von deutschen Fließgewässern. Ziel ist es, die Belastung kleiner Fließgewässer durch Pestizide zu erforschen und die Auswirkungen auf aquatische Insektengemeinschaften zu erfassen. So soll langfristig der Zustand deutscher Kleingewässer untersucht, und auf dieser Grundlage die Artenvielfalt gefördert werden. Bürgerwissenschaftler:innen helfen dabei mit.

„Die Kleingewässer in Deutschland sind in einem kritischen Zustand“, sagt Olaf Bandt, Vorsitzender des BUND. „Insbesondere in landwirtschaftlich geprägten Regionen sind die Belastungen durch Pestizide und andere Schadstoffe besonders hoch.“ Erst kürzlich hatten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung des UFZ die Ergebnisse eines ersten bundesweiten Monitorings von Kleingewässern in Agrarlandschaften veröffentlicht. Sie zeigen, dass die staatlichen Grenzwerte für Pestizide in der Regel zu hoch angesetzt sind und selbst diese zu hohen Werte in über 80 Prozent der Gewässer noch überschritten werden.
Kleinere Bäche und Gräben machen mehr als 70 Prozent des deutschen Fließgewässernetzes aus. Viele seltene Tier- und Pflanzenarten sind akut bedroht: Denn viele dieser Arten brauchen saubere und unbelastete Kleingewässer zum Überleben. Momentan werden Kleingewässer in Deutschland jedoch behördlich nicht systematisch überwacht.
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Citizen Science-Projekt „FLOW“ wird die bisherigen Arbeiten durch die Mitarbeit von Bürgerwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern mit einer Vielzahl an Daten ergänzen. In den nächsten drei Jahren sind bundesweit mindestens 200 Monitoringeinsätze geplant, bei denen die Gemeinschaft der wirbellosen Tiere (Makrozoobenthos) untersucht und bestimmt wird. Außerdem wird die Gewässerstruktur beurteilt und die chemisch-physikalische Wasserqualität analysiert. Anschließend sollen auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse gemeinsam Maßnahmen zur Reduktion von Pestizideinträgen und zur Verbesserung des Zustands von Gewässern entwickelt werden. Unterstützt werden die Monitoringeinsätze durch die Umweltmobile der Sächsischen Landesstiftung Natur und Umwelt (LaNU). „Die Bürgerwissenschaftler:innen, die sich im Projekt FLOW engagieren, werden durch ihre Aktivitäten in den nächsten drei Jahren erheblich dazu beitragen, Gewässer und Lebensgemeinschaften zu untersuchen und den Gewässerschutz zu verbessern“, betont Citizen Science-Expertin Prof. Aletta Bonn von UFZ und iDiv.
Nur etwa 8 Prozent der deutschen Fließgewässer befinden sich derzeit in einem „guten ökologischen Zustand“, obwohl dieses Ziel eigentlich schon 2015 erreicht sein sollte. Dieser Zustand ist laut Umweltbundesamt praktisch unverändert, seit die EU-Wasserrahmenrichtlinie im Jahr 2000 eingeführt wurde. Der BUND fordert die Bundesregierung auf, den Pestizideinsatz zum Schutz gesunder Ökosysteme zu reduzieren und besonders gefährliche Wirkstoffe zu verbieten. Kleine Bäche sind durch das geplante Insektenschutzgesetz noch nicht ausreichend vor Pestiziden geschützt. Eine umweltverträgliche Landwirtschaft muss künftig stärker gefördert werden, um unsere Gewässer, die aquatische Biodiversität und somit eine gesunde Umwelt zu schützen.
Das Projekt hat eine Laufzeit von Februar 2021 bis Januar 2024 und wird im Rahmen des Förderbereichs Bürgerforschung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Es gehört zu 15 Projekten, die bis Ende 2024 die Zusammenarbeit von Bürger:innen und Wissenschaftler:innen inhaltlich und methodisch voranbringen und Antworten auf gesellschaftliche Herausforderungen geben sollen. Weitere Informationen unter: http://www.bmbf.de/de/buergerforschung-225.html und http://www.buergerschaffenwissen.de

Mehr Informationen zum FLOW-Projekt: http://www.bund.net/flow
Ergebnisse des Kleingewässermonitorings (UFZ-Pressemitteilung vom 15. Juni 2021): https://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=33/2021

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Lilian Neuer, BUND Koordinatorin im Projekt FLOW / lilian.neuer@bund.net
Julia von Gönner, UFZ/iDiv-Koordinatorin im Projekt FLOW / julia.vongoenner@ufz.de

(nach oben)


Neue Ergebnisse: Salzwassereinbrüche können den Überdüngungsgrad der Ostsee nur wenig und nur vorübergehend verbessern

Dr. Barbara Hentzsch Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Mithilfe von Detailanalysen an Wasser- und Sedimentproben aus dem Gotlandbecken gelang es Warnemünder Geowissenschaftler:innen, die geochemischen Prozesse nachzuverfolgen, die nach dem Jahrhundert-Salzwassereinbruch von 2014/2015 abliefen. Ihr Fazit: Selbst sehr große Mengen an sauerstoffhaltigem Wasser bringen nur geringe und vorübergehende Verbesserungen für die Nährstoffsituation in der zentralen Ostsee. Bereits 1,5 Jahre nach dem Ereignis waren die Sauerstoffreserven im Gotland-Becken wieder verbraucht und absedimentiertes Phosphat ging wieder in Lösung. Im Sediment verblieben allerdings Anreicherungen von Spurenmetallen, die im Zusammenhang mit Salzwassereinbrüchen noch unbekannt waren.

Sporadisch auftretende Einströme großer Mengen an salzhaltigem Nordsee-Wasser gelten als Hoffnungsträger, wenn es um die “toten Zonen” am Boden der zentralen Ostsee geht. Die sogenannten Salzwassereinbrüche bringen sauerstoffhaltiges Oberflächenwasser der Nordsee in die Ostsee, wo es aufgrund seiner – im Vergleich zum Brackwasser der Ostsee – höheren Dichte absinkt und am Boden bis in die zentrale Ostsee fließen kann. Dies ist der einzige Prozess, der innerhalb kurzer Zeit für eine Sauerstoffversorgung des Tiefenwassers sorgen und die Ausbreitung der “toten Zonen” eindämmen kann. Entsprechend groß war die Hoffnung, als im Dezember 2014 der drittgrößte Salzwassereinbruch seit 1880 sehr große Mengen an Salz und Sauerstoff in die Ostsee brachte.

Sauerstoffzufuhr ermöglicht nicht nur eine erneute Belebung des Meeresbodens, sie löst auch eine Kette von Oxidationsprozessen aus, in deren Verlauf es zur Ausfällung von Phosphat-Verbindungen kommen kann. Dem Wasser wird auf diese Weise Phosphor entzogen, ein entscheidender Nährstoff, der neben Stickstoff für die Überdüngung und die daran gekoppelten sommerlichen Cyanobakterien-Blüten („Blaualgen“) in der Ostsee verantwortlich ist.

Die Warnemünder Geowissenschaftler:innen Olaf Dellwig, Antje Wegwerth und Helge Arz nahmen diesen doppelt positiven Effekt der Salzwassereinbrüche zum Anlass, um ausgehend vom Ereignis im Dezember 2014 bis zum Herbst 2019 im Tiefenwasser und Sediment des Gotlandbeckens nach den Teilprozessen dieses Dominoeffektes zu forschen. Daten aus der Zeit vor der Belüftung standen zu Vergleichszwecken ebenfalls zur Verfügung.

Drei Fragen trieben sie vorrangig um: (1) Wie effektiv ist die Phosphatfällung und damit die Abnahme dieses Nährstoffs im Tiefenwasser nach einem Salzwassereinbruch? (2) Gibt es im Laufe der Tiefenwasser-Belüftung Mineralneubildungen und bleiben sie beim Wiedereinsetzen von Sauerstoffmangel stabil? (3) Lassen sich solche Minerale in älteren Ablagerungen als Indikatoren für frühere Salzwassereinbrüche nutzen? Ihre Ergebnisse haben sie vor kurzem in der Fachzeitschrift Continental Shelf Research veröffentlicht.

Innerhalb der gesamten Beobachtungszeit von mehr als 4,5 Jahren sank der Phosphat-Gehalt in der Wassersäule unterhalb einer Wassertiefe von 80 m verglichen mit den Werten vor dem Salzwassereinbruch nur um maximal 30%. Bereits 1,5 Jahre nach dem großen Belüftungsereignis 2014/2015 stellten sich wieder Bedingungen ähnlich der ursprünglichen Situation ein.
Im Gegensatz zu den Salzwassereinbrüchen in den Jahren 1960 bis 1970 führte dieser Salzwassereinbruch im Tiefenwasser zu keiner nennenswerten Bildung von Mangan-Karbonat (Rhodochrosit), einem Mineral, das in älteren Ablagerungen als Zeuge für Salzwassereinbrüche genutzt wurde.
Während Spurenmetalle wie Molybdän und Uran durch die Belüftung kurzfristig ins Wasser freigesetzt wurden, gelangten erhebliche Mengen an Kobalt in die Ablagerungen am Meeresboden.

„Wir haben in datierten Sedimenten der letzten 70 Jahre gezielt nach diesem Muster aus Kobalt-Anreicherung bei gleichzeitiger Verarmung an Molybdän und Uran gesucht und fanden bestätigt, dass es seit den 1980er Jahren immer parallel zu den Salzwassereinbrüchen auftauchte“, erläutert Olaf Dellwig, Geochemiker am IOW. Seine Kolleg:innen und er freuen sich, mit dieser Kombination an Spurenmetallen nun auch vergangene Salzwassereinbrüche identifizieren zu können, die nicht durch den unsicheren Indikator der Mangan-Karbonat-Lagen aufgezeichnet wurden. Für das Ökosystem Ostsee ist das Ergebnis weniger erfreulich: Von sporadischen Salzwassereinbrüchen ist auch in Zukunft keine nachhaltige Verkleinerung der „toten Zonen“ und keine Reduzierung des Nährstoffinventars zu erwarten.

Das IOW ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 93 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung gehören. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Bund und Länder fördern die Institute gemeinsam. Insgesamt beschäftigen die Leibniz-Institute etwa 19.100 MitarbeiterInnen, davon sind ca. 9.900 WissenschaftlerInnen. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Mrd. Euro. http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Olaf Dellwig | Tel.: 0381 – 5197 437 | olaf.dellwig@io-warnemuende.de
Sektion Marine Geologie, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Kontakt IOW-Presse- und Öffentlichkeitsarbeit:

Originalpublikation:
Dellwig, O., Wegwerth, A. and Arz, H.W., 2021. Anatomy of the Major Baltic Inflow in 2014: Impact of manganese and iron shuttling on phosphorus and trace metals in the Gotland Basin, Baltic Sea. Continental Shelf Research, 223: 104449. https://doi.org/10.1016/j.csr.2021.104449

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Vermehrte Regenfälle im Sommer verändern den Kohlenstoffkreislauf in der Arktis

Josef Zens Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Arktische Flüsse transportieren mehr Nährstoffe und Kohlenstoff – mit potenziellen Auswirkungen auf Wasserqualität, Nahrungsketten und freiwerdende Klimagase

Arktische Flüsse werden zunehmend auch von Regen und nicht nur von Schneeschmelze gespeist. Das führt zu einer stärkeren Wechselwirkung der Gewässer mit Pflanzen und Boden – und damit zu einem stärkeren Eintrag von Nährstoffen, Kohlenstoff und anderem organischen wie anorganischen Material. Das zeigen Forschende um Joanne Heslop vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) und Casey Beel von der Queens University, Kingston (Kanada) in einer Studie, die im Fachmagazin Nature Communications erschienen ist. Sie haben mehr als zehn Jahre umfassende Daten über Wetterereignisse, Fließgewässer und deren biogeochemische Zusammensetzung analysiert. Potenzielle Auswirkungen betreffen einerseits Wasserqualität und Nahrungskette und andererseits die Freisetzung von Treibhausgasen wie CO2 und Methan. Somit sind die Daten wichtig für die Verbesserung von biogeochemischen und Klimamodellen.

Bedeutung arktischer Gewässer für den globalen Kohlenstoffkreislauf
Arktische Binnengewässer sind wichtige Komponenten des globalen Kohlenstoff-Kreislaufs. Sie enthalten Kohlenstoff, der beispielsweise durch mikrobielle Prozesse teilweise zu CO2 oder Methan umgewandelt und als Treibhausgas freigesetzt werden kann.

Dass und wie sich der Eintrag von Kohlenstoff und anderen organischen und anorganischen Substanzen in die Gewässer der hohen Arktis mit dem Klimawandel selbst verändert, haben Joanne Heslop, PostDoc am GFZ, und ihre kanadischen Kolleg*innen um Casey Beel von der Queens University, Kingston, am Cape Bounty Arctic Watershed Observatory auf Melville Island, Nunavut, in Kanada untersucht.

Nicht nur Schneeschmelze: häufigere Regenfälle im Spätsommer
Als hohe Arktis wird der Bereich oberhalb von 70 Grad nördlicher Breite verstanden. Diese Gegenden liegen weitab jeglicher Zivilisation, sind schlecht zugänglich und daher noch wenig intensiv untersucht. Bislang ging man davon aus, dass die dortigen Gewässer überwiegend von der Schneeschmelze gespeist werden. Im Laufe des Sommers führen die Flussläufe dann immer weniger Wasser, manche versiegen ganz. Dementsprechend fanden bislang die meisten Messkampagnen in der Schneeschmelzsaison statt.

Bei ihren Expeditionen haben Joanne Heslop und Casey Beel allerdings über die Jahre beobachtet, dass es in der Arktis immer häufiger regnet, vor allem in der späteren Sommersaison. Flussläufe werden daher nicht mehr nur überwiegend im Frühling und Frühsommer durch Schmelzwasser gespeist, sondern führen auch im weiteren Verlauf des Sommers noch Wasser aus Regenfällen. Bis zu 40 Prozent der jährlichen Flussmengen werden mittlerweile später im Jahr beobachtet. Etliche Flüsse versiegen gar nicht mehr, wie andere Arbeiten gezeigt haben.

Mehr terrestrisches Material im abfließenden Wasser
„Dadurch verändert sich die biogeochemische Zusammensetzung der Gewässer fundamental“, sagt Heslop. Der Abfluss der Schneeschmelze hat aufgrund der Schneedecke, der Kanalisierung und des gefrorenen Bodens nur eine begrenzte und sehr oberflächliche Interaktion mit der Landschaft, bevor er in den Fluss gelangt.

Die Niederschlagsereignisse treten vor allem später im Sommer auf, wenn es wärmer wird. Dann ist der Permafrostboden in Tiefen bis zu einige Dutzend Zentimeter aufgetaut, das mikrobielle Leben erwacht und es wachsen Pflanzen. Für das breit eingetragene und dann abfließende Wasser gibt es viel mehr Gelegenheit, mit der umgebenden Landschaft zu wechselwirken, bevor es die größeren Flüsse oder Seen speist. Dadurch verändern sich die Menge und die Art des mitgetragenen organischen oder anorganischen terrestrischen Materials.

Auswertung großer Datensätze über 14 Jahre
„Bislang wurde das wenig untersucht und als Effekt unterschätzt“, sagt Heslop. Für ihre Studie hat die Biogeochemikerin zusammen mit ihren Kolleg*innen hydrometeorologische und biogeochemische Daten aus dem Zeitraum von 2003 bis 2017 ausgewertet, die aus der hohen Arktis rund um das Cape Bounty Arctic Watershed Observatory stammen. Sie umfassten Temperatur- und Niederschlagsdaten, Abflussmengen, Fließenergie, Konzentrationen von Sedimenten und Nährstoffen einschließlich Kohlenstoff, sowie optische Merkmale gelöster organischer Stoffe.

In Jahren mit höheren Niederschlägen fanden die Forschenden größere Mengen an terrestrischem Material in den Flussläufen, als in vergleichsweise trockenen Jahren. Bei schwächerem Regen wurde vor allem gelöste Materie mitgeschwemmt. Je stärker der Regen, desto mehr Fließenergie in den Wasserströmen, sodass auch schwerere Steinchen und Partikel, die sich sonst am Flussbett absetzen, mitgerissen und flussabwärts transportiert werden.

Folgen
Wie sich Art und Menge des im Wasser transportierten Materials ändern, hat erhebliche Konsequenzen in zwei Bereichen: Zum einen bewirkt ein Mehr an organischen Substanzen und Nährstoffen Änderungen in der Wasserqualität sowie in der Folge auch für die Nahrungskette – von den Mikroorganismen bis zu Fischen und anderen Meerestieren, und damit auch für deren Lebensraum. Zum anderen – und das hat laut Heslop noch größere Bedeutung – beeinflussen diese Substanzen auch die Entstehung von Treibhausgasen wie CO2 und Methan: „Wenn in wärmeren Perioden frischerer Kohlenstoff und mehr Strömung vorhanden ist, besteht die Möglichkeit, dass Mikroorganismen diesen Kohlenstoff vermehrt zu Treibhausgasen verarbeiten.“

Resümee und Ausblick
Somit hat das Team durch seine Forschung den Blick nicht nur auf ein neues saisonales Zeitfenster im späteren Sommer gelenkt. „Unsere Ergebnisse werden das Verständnis dafür verbessern, wie die hydrologischen und landschaftlichen Charakteristika die Treibhausgasproduktion in der kanadischen Hocharktis beeinflussen. So gelangen wir zu wichtigen neuen Einsichten über den Kohlenstoffkreislauf in den polaren Permafrostregionen“, resümiert Heslop. Das ist vor allem vor dem Hintergrund des fortschreitenden Klimawandels bedeutsam, in dessen Folge sich Stärke, Ausmaß und Häufigkeit von Sommerregen in der Arktis weiter erhöhen werden. Der Fokus müsse künftig von den größeren Flussläufen mehr zu den kleinen Zuflüssen flussaufwärts wandern, wo die meiste Wechselwirkung zwischen Wasser und Erde stattfindet und die Effekte stärker messbar sind. Für all das brauche es auch neue Methoden und neue Forschungsansätze, so Heslop.

Joanne Heslop wird seit 2019 für drei Jahre mit einem GFZ Discovery Fellowship für Postdoktorand*innen gefördert.

Stark strömender Fluss in der Hoch-Arktis
Erhöhte Strömungsleistung in einem Fluss der Hoch-Arktis als Ergebnis eines herbstlichen Regenereignisses. Diese Niederschlagsereignisse sind wichtige, aber zu wenig beprobte und untersuchte Mechanismen zur Versorgung arktischer Flüsse mit gelöstem und partikulärem terrestrischem Material. (Foto: Scott Lamoureux, Queens University)
Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/21/11425_arctic-rainfall_Scott-Lamoureux-…

Stark strömender Fluss in der Hoch-Arktis – Schwenk
Erhöhte Strömungsleistung in einem Fluss der Hoch-Arktis als Ergebnis eines herbstlichen Regenereignisses. (Foto: Scott Lamoureux, Queens University)
Link: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/21/11425-mp4_arctic-rainfall_Scott-Lamour…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Joanne Heslop
Sektion Geomikrobiologie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-28666
E-Mail: joanne.heslop@gfz-potsdam.de

Originalpublikation:
Beel, C., Heslop, J., Orwin, J., Pope, M., Schevers, A., Hung, J., Lafreniere, M., Lamoureux, S.: Emerging dominance of summer rainfall driving High Arctic terrestrial-aquatic connectivity. Nature Communications, 12, 1448 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-21759-3

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Gereinigtes und ungereinigtes Abwasser: In Modellregion (Mexiko) werden Risiken beim Einsatz auf Agrarflächen erforscht

Dipl.-Biol. Stefanie Hahn Pressestelle
Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Julius Kühn-Institut (JKI) untersucht im Rahmen eines neu bewilligten DFG-Projektes den Einfluss der Abwasserqualität auf das Pflanzenmikrobiom und übertragbare Antibiotikaresistenzen

(Braunschweig) FOR5095 – hinter diesem unscheinbaren Kürzel, verbirgt sich ein deutsch-mexikanischer-Forschungsverbund, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) für die nächsten vier Jahre mit insgesamt rund 2,5 Millionen Euro fördert. Auch die Braunschweiger Mikrobiom-Forscherin Prof. Dr. Kornelia Smalla vom Julius Kühn-Institut (JKI), Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen ist an FOR5095 beteiligt. Sie leitet das Teilprojekt 5 (SP 5), in dem untersucht wird, ob Antibiotikarückstände in Böden und Pflanzen das Pflanzenmikrobiom beeinflussen und so zur Anreicherung übertragbarer Antibiotika-Resistenzen beitragen.

Die sieben Partner von FOR5095 wollen am Beispiel des weltweit größten zusammenhängenden Abwasserbewässerungssystems nördlich von Mexiko-Stadt die Interaktionen von Schadstoffen, Krankheitserregern und Antibiotikaresistenz erforschen. „In dem rund 900 Quadratkilometer großen Gebiet finden wir einmalige Bedingungen vor“, erklärt Prof. Smalla vom JKI. Denn hier wurden Agrarflächen in den vergangenen 100 Jahren mit einer Mischung aus unbehandeltem Abwasser und Regenwasser bewässert. Dadurch konnten sich die Rückstände von Arznei- und Desinfektionsmitteln, Metalle und auch antibiotikaresistente Bakterien in den Böden der Felder anreichern. Inzwischen wurde im Valle Mezquital die weltweit drittgrößte Kläranlage in Betrieb genommen, die von den Partnern der DFG-Forschergruppe bereits 2013 besichtigt werden durfte. Nun gelangt das Abwasser von Mexiko-Stadt nicht mehr ungeklärt auf die Felder. Die Forschenden befürchten jedoch, dass jetzt mehr antibiotikaresistente Bakterien auf die landwirtschaftlichen Flächen und in die Nahrungskette gelangen könnten. Denn sie vermuten, dass zwar insgesamt weniger Bakterien im geklärten Abwasser enthalten sind, dafür aber multiresistente Bakterien einen Selektionsvorteil haben, wenn das behandelte Abwasser zu einer Mobilisierung der in der Vergangenheit im Boden akkumulierten Schadstoffe führt.

„Diese vermutete Selektion von Antibiotikaresistenzen und die Ausbreitung von Krankheitserregern in Agrarsystemen und ihren Transfer wollen wir untersuchen“, beschreibt Smalla den Beitrag des JKI-Teilvorhabens. Zunächst wird geprüft, ob die Umweltkonzentrationen von Schadstoffen, die aus dem Boden freigesetzt und von Pflanzen aufgenommen werden, hoch genug sind, um Antibiotikaresistenzen zu selektieren und horizontalen Gentransfer, also der Austausch von Genen zwischen verschiedenen Bakterienarten, in Böden und Pflanzen zu stimulieren. Dann soll am JKI herausgearbeitet werden, inwiefern der Bodentyp die Freisetzung von Schadstoffen und die damit verbundene Selektion von Antibiotikaresistenzen verändert. Dazu wird in Topf-Experimenten die Zusammensetzung des Mikrobioms, die Häufigkeit von Antibiotikaresistenz-Genen sowie von mobilen genetischen Elementen, die mit gramnegativen Bakterien assoziiert sind, in drei Bodentypen aus Mexiko verglichen. Alle drei Bodentypen wurden seit über 80 Jahren mit unbehandeltem Abwasser bewässert.

Hintergrundinformation zum Thema Abwassernutzung in der Landwirtschaft
Die Wiederverwendung von Abwasser für die Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen ist eine effiziente Möglichkeit, Wasser zu sparen und die Nahrungsmittelproduktion für eine wachsende Bevölkerung unter den Bedingungen des Klimawandels zu gewährleisten. Aufgrund von Investitionen in die Infrastruktur wird in vielen Ländern dazu vermehrt behandeltes Abwasser verwendet. Kläranlagen gelten jedoch als Hotspots für die Entstehung von Antibiotikaresistenzen, und auch geklärtes Abwasser enthält meist Antibiotikarückstände, aber leider weniger organische Substanz, die diese an sich binden. Daher steht die Frage im Raum, ob der Einsatz des geklärten Abwassers nicht neue Probleme mit sich bringt.

Hintergrundinformation zum DFG-Projekt FOR5094
Sprecher der neu eingerichteten DFG-Forschungsgruppe ist Prof. Dr. Jan Siemens, der an der Justus Liebig Universität Gießen (JLU) die Professur für Bodenressourcen und Bodenschutz innehat. Neben der JLU sind die Universität Bonn, das Universitätsklinikum Bonn, die Beuth Hochschule Berlin, das Julius Kühn-Institut in Braunschweig und die Universität Tübingen an der Gruppe FOR5095 beteiligt. Das Projekt wird in Kooperation mit der Universidad Nacional Autónoma de México durchgeführt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Wissenschaftliche Ansprechpartnerin
Prof. Dr. Kornelia Smalla
Julius Kühn-Institut (JKI)
Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik
Messeweg 11/12, 38104 Braunschweig
Tel. 0531 299-3814
kornelia.smalla@julius-kuehn.de

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Gesundheits-Check für Flüsse

Blandina Mangelkramer Presse und Kommunikation
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Wissenschaftler der FAU erforschen den Zusammenhang von gelöstem Sauerstoff und Wasserqualität.

Gelöster Sauerstoff ist wichtig für Gewässer. Sein kontinuierlicher Eintrag ist für im Wasser lebende Organismen notwendig – aber durch viele Faktoren gefährdet. In einer Studie, die in der hochrangigen Fachzeitschrift Earth-Science Reviews veröffentlicht* wurde, nehmen Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und weitere Autorinnen und Autoren aus dem im Bayerischen Netzwerk für Klimaforschung geförderten Projekt AquaKlif die Rolle des gelösten Sauerstoffs in Flüssen unter die Lupe. Anhand weltweiter Messdaten zeigt die Studie: Da Flüsse die biogeochemischen Informationen ganzer Einzugsgebiete integrieren, kann ihre Sauerstoffdynamik wichtige Hinweise auf die Gesundheit der umgebenden Ökosysteme und Landschaften liefern.
Gelöster Sauerstoff ist eines der wichtigsten Elemente für den Großteil der Lebewesen im Wasser – aber gleichermaßen ein knappes Gut, da seine Löslichkeit begrenzt ist. Die Wassertemperatur, das Fließgefälle in Bächen und Flüssen und die angrenzende Landnutzung beeinflussen die Sauerstoffgehalte in Fließgewässern und deren Sedimenten. Gerade die Sedimente am Bachgrund sind für zahlreiche an und im Wasser lebende Arten ein wichtiger Lebensraum, in dem etliche Tiere das Ei- oder Larvenstadium verbringen. Die Autoren fassen die wichtigsten Quellen und Senken von gelöstem Sauerstoff in Flusssystemen zusammen und diskutieren seine Rolle in angrenzenden Seen, Stauseen, Böden und Grundwasser.

Lebensbedingungen am und um den Fluss
„Spannend waren nach der für ein Review-Paper notwendigen Literaturrecherche unsere eigenen Analysen, in denen wir mit zusammen mit Romy Wild von der TU München über 170.000 Messdaten von gelöstem Sauerstoff aus der Global River Chemistry Datenbank ausgewertet haben“, sagt Hauptautor David Piatka vom GeoZentrum der FAU. Auf weltweitem Maßstab konnte der Einfluss verschiedener Faktoren gezeigt werden, angefangen von wasserchemischen Daten über die Topographie bis hin zur Bevölkerungsdichte im Einzugsgebiet. „So erfahren wir nicht nur etwas über die Lebensbedingungen im Fluss und an seinem Ufer, sondern auch wie es an den vielen kleinen Zuflüssen und in ihrem Umfeld aussieht. Mit dieser Methode können wir sogar für das gesamte Einzugsgebiet abschätzen, wie intakt die Natur dort ist“, bringt es Doktorand David Piatka auf den Punkt. Trotz der Komplexität aller Sauerstoffproduzierenden und -umsetzenden Prozesse in Flüssen zeigte sich die Wassertemperatur als wichtigste Einflussgröße. Piatkas Fazit: „Die umfangreiche Auswertung der vorhandenen Daten lässt erwarten, dass die Klimaerwärmung allein schon aufgrund der geringeren Sauerstofflöslichkeit in wärmer werdenden Gewässern für aquatische Ökosysteme kritisch werden kann.“

Weiterentwicklung von Monitoring-Techniken
Die Forscherinnen und Forscher schlagen abschließend vor, wie das Monitoring von Flüssen – die oft als „Integratoren ganzer Landschaften“ gesehen werden – weiter verbessert werden kann: Neben hochauflösenden Konzentrationsmessungen sind bessere Kenntnisse über Verweildauer sowie Quellen und Senken des Sauerstoffs wichtig. Neuere methodische Werkzeuge wie stabile Isotope, die Analyse von Eisenumsetzungen, biologische Untersuchungen und die Messung von im Wasser gelöstem Radongas können helfen. Diese Techniken werden aktuell im AquaKlif Projekt weiterentwickelt und angewandt.

„Der Artikel bringt viele Fakten über gelösten Sauerstoff in Flüssen erstmals auf globaler und kontinentaler Basis ans Licht“, betont Prof. Johannes Barth, in dessen Arbeitsgruppe für Angewandte Geologie David Piatka promoviert. „Ebenso wichtig ist es, die Umsetzung dieses lebenswichtigen Elements im Detail zu untersuchen: Wie sehen Bilanzen in kleinen Flüssen aus, wie wird Sauerstoff in Sedimente transportiert und mit welchen Raten wird er dort umgesetzt? Das sind entscheidende Fragen für lokale Funktionsweisen von aquatischen Ökosystemen.“

Diese wassergebundenen Lebensgemeinschaften liegen auch Prof. Jürgen Geist von der Technischen Universität München am Herzen: „Die Verfügbarkeit von gelöstem Sauerstoff ist für die Lebewesen im Gewässer von entscheidender Bedeutung. Mit dem Artikel ist es gelungen einen ganzheitlichen und globalen Blick auf die Bedeutung und die Umsetzungsprozesse von Sauerstoff in Gewässern zu bekommen. Aus dem Verständnis dieser Prozesse heraus können wichtige Indikatoren für den Zustand von Gewässersystemen abgeleitet werden.“

„Unser Artikel im renommierten Journal Earth-Science Reviews ist ein gelungenes Beispiel für gemeinsame Ansätze im Verbundprojekt, das Expertise aus Geowissenschaften, Hydrologie und Biologie zusammenbringt und so innovative methodische Ansätze vorschlagen kann“ freut sich Hydrologe Prof. Dr. Stefan Peiffer von der Universität Bayreuth, der das AquaKlif-Projekt als Sprecher vertritt.

*DOI: 10.1016/j.earscirev.2021.103729

“Transfer and transformations of oxygen in rivers as catchment reflectors of continental landscapes: A review”

Informationen zum Verbundprojekt AquaKlif:
https://www.bayceer.uni-bayreuth.de/aquaklif/

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
David Piatka und Prof. Johannes Barth
GeoZentrum Nordbayern
Lehrstuhl für Angewandte Geologie
david.piatka@fau.de, Tel. 015163391286
johannes.barth@fau.de, Tel. 01727234591

Originalpublikation:
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103729

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Dicker Luft zu Leibe gerückt – Protein-Baustein hilft atmosphärisches CO2 zu binden: Verfahren aus dem Rostocker LIKAT

Regine Rachow Pressestelle
Leibniz-Institut für Katalyse
Ein neues Verfahren aus dem Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse vermag mittels Kohlendioxid aus der Luft ohne Umwege Formiate herzustellen, einen chemischen Grundstoff. Für die Reaktion werden neben dem Katalysator lediglich Wasserstoff und die Aminosäure L-Lysin benötigt. Das ist eine von 20 essenziellen Aminosäuren, aus denen Proteine aufgebaut sind.
Mit diesem Forschungsergebnis bewegt sich die Chemie zumindest schon einmal im Labor einen weiteren Schritt weg von ihrer traditionellen fossilen Rohstoffbasis – Erdöl und Erdgas – hin zu nachhaltigen Prozessen, die Klima und Ressourcen schonen. Veröffentlicht wurde das Paper im renommierten Fachjournal CHEMICAL SCIENCE.

Formiate sind die Salze der Ameisensäure. Sie eignen sich z.B. zum Beizen, Imprägnieren, Konservieren sowie für organische Synthesen. Weltweit werden jährlich 800.000 Tonnen davon produziert.
Das geschieht bisher auf Basis von Kohlenmonoxid, denn ihre Synthese benötigt, wie die Produktion der allermeisten alltäglichen Dinge auf der Welt, Kohlenstoff. „Künftig stellt sich die dringende Frage nach neuen Kohlenstoffquellen“, erläutert Dr. Henrik Junge, Mitautor der Veröffentlichung in CHEMICAL SCIENCE, die Bedeutung des Forschungsthemas. Denn um die globale Erwärmung aufzuhalten, lernt die Weltgemeinschaft gerade, nach und nach auf fossile Roh- und Brennstoffe zu verzichten.

Klimagas als Rohstoff
Die Fachwelt diskutiert deshalb seit einiger Zeit über CO2 aus der Luft als Rohstoff. Einerseits setzt atmosphärisches Kohlendioxid mit seinem steigenden Anteil von derzeit mehr als 400 ppm dem Klima heftig zu. Andererseits ist diese Konzentration für eine direkte Verarbeitung in chemischen Prozessen viel zu gering. Und aktuell eingesetzte Verfahren für eine Anreicherung sind teuer und aufwändig.
Praktisch genutzt wird bisher lediglich die Abluft von Kraftwerken und anderen industriellen Anlagen, die konzentrierteres CO2 emittieren. Dort hält die sogenannte Aminwäsche das CO2 zurück, so dass es als Rohstoff verfügbar wird. Doch Amine sind giftig und ihr intensiver Geruch stört vor allem im Siedlungsumfeld von Biogasanlagen. Überdies sind sie als Abkömmlinge des Ammoniaks ein Produkt der erdölbasierten Chemie, die ja erklärtermaßen abgelöst werden soll.
Die Frage lautet also: Welche umweltverträglichen und weniger giftigen Stoffe eignen sich, um das Kohlendioxid zu binden? Für die CHEMICAL SCIENCE-Autoren Duo Wei, Henrik Junge und LIKAT-Direktor Matthias Beller boten sich Aminosäuren an. Henrik Junge: „Aus der Literatur wissen wir, dass Aminosäuren das CO2 hochkonzentriert in wässriger Lösung festhalten können.“

Reaktionspartner aus der Natur
Die LIKAT-Chemiker nahmen sich als Beispiel ein Protein namens RuBisCO vor, es ist das am häufigsten durch die Photosynthese produzierte Protein. Ein Bestandteil davon ist die Aminosäure L-Lysin, die wiederum CO2 für den weiteren Stoffwechsel stabilisiert, und zwar in Form kohlenstoffhaltiger Salze: Carbamante und Bicarbonate. Sie alle sind Teil katalytischer Mechanismen in der Natur, die zunehmend als Vorbild auch für chemische Reaktionen dienen.
Tatsächlich konnte das Trio Wei, Junge und Beller diesen Prozess nutzen. Sie wiesen zum einen nach, dass L-Lysin die Aminwäsche ersetzen und das CO2 effektiv binden kann. Zum anderen zeigten sie, dass sich in diesem Prozess auch im Labor Carbamate und Bicarbonate bilden. „Und wenn wir diese Stoffe hydrieren, das heißt, Wasserstoff und einen Katalysator dazugeben, gelangen wir zu Formiaten“, erläutert Henrik Junge.
So konnten sie, und darin besteht die Innovation des Verfahrens, im Labor das gewonnene Kohlendioxid gewissermaßen in einem Ritt zu einem sinnvollen, langlebigen Produkt weiterverarbeiten. Und zwar auch in äußerst dünner CO2-Konzentration aus der Luft und mithilfe der nachhaltig produzierten Ausgangsstoffen L-Lysin und Wasserstoff.

SAW-Projekt der Leibniz-Gemeinschaft
Die Forschungsarbeiten gehören zum Verbundprojekt „Supreme“, das von Forschungsgeldern der Leibniz-Gemeinschaft finanziert wird. Beteiligt sind neben dem LIKAT zwei weitere Leibniz-Institute in Greifswald (INP) und Bremen (IWT). Ziel ist es, Kohlendioxid aus der Luft zu Methanol zu hydrieren. Mit den Formiaten enden die LIKAT-Chemiker derzeit auf halben Wege, doch es ist nach den Worten von Henrik Junge ein so „ermutigendes Ergebnis“, dass CHEMICAL SCIENCE diese Geschichte auf das Cover ihrer Ausgabe nahm.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Henrik Junge, Telefon: +49 (381) 1281-174, E-Mail: Henrik.Junge@catalysis.de

Originalpublikation:
DOI: 10.1039/d1sc00467k

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Neue Web-Plattform zur Planung der Hochwasservorsorge in Städten

Josef Zens Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Mit SaferPlaces lassen sich – basierend auf Open-Data und Berechnungen in der Cloud – Gefahren abbilden und die Effekte von Schutz- und Vorsorgemaßnahmen abschätzen. So können Szenarien bereits in Planungssitzungen online durchgespielt und diskutiert werden.

Starkregen und Hochwasser machen zurzeit – wie schon im vergangenen Winter – Schlagzeilen. Überschwemmungen wie diese, aber auch steigende Meeresspiegel und Sturmfluten stellen – in Bezug auf die wirtschaftlichen Schäden – zusammen mit Stürmen die größte Naturgefahr dar und können auch Leib und Leben bedrohen. SaferPlaces, ein neuer Webservice zur Überflutungsvorsorge, soll Städte und Gemeinden künftig dabei unterstützen, gefährdete Bereiche zu identifizieren sowie Schutz- und Vorsorgemaßnahmen systematisch und effizient zu planen, etwa an Gebäuden, Deichen oder durch Schaffung von Versickerungsflächen. Das interaktive Online-Tool wird im Rahmen der EU-Initiative Climate-KIC unter Mitwirkung des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ Potsdam entwickelt und ist bereits als Prototyp abrufbar. Es stützt sich auf offene Daten und basiert auf neuen klimatischen, hydrologischen und hydraulischen, topografischen und ökonomischen Modellierungstechniken.

Mit dem fortschreitenden Klimawandel nehmen extreme Wetterereignisse zu und machen die Überflutungs- und Hochwasservorsorge auch in vielen Regionen Europas zu einer Daueraufgabe. In den dicht besiedelten Städten und Gemeinden ist das Schadenspotenzial besonders hoch. Informationen über das Ausmaß, die Häufigkeit und die Folgen von Überschwemmungen werden zu einer wesentlichen Grundlage für die Stadtplanung. Damit die Kommunen gezielt und effizient Maßnahmen zum Schutz und zur Vorsorge planen können, wurde im Rahmen des dreijährigen EU-Projektes SaferPlaces ein Web-basiertes Werkzeug hierfür entwickelt. Unter Leitung des Consulting-Unternehmens GECOSistema sind daran neben dem GFZ noch drei weitere Forschungseinrichtungen bzw. Universitäten beteiligt sowie drei weitere Unternehmen und die drei Pilot-Städte Köln (D), Rimini (Italien) und Pamplona (Spanien).

Webservice zur Online-Planung zum Hochwasserschutz
„Das Besondere an unserem System ist der Plattformgedanke“, sagt Kai Schröter, der das Projekt am GFZ leitet. „Die Auswirkungen von Maßnahmen lassen sich auf unserer Plattform unmittelbar berechnen und darstellen, von der Ausbreitung des Wassers bis hin zu den entstehenden Schäden. Entsprechende Szenarien können so beispielsweise von den multi-disziplinären Teams direkt in Planungssitzungen durchgespielt und diskutiert werden.“ In Köln haben bereits Anwenderworkshops stattgefunden mit den Stadtentwässerungsbetrieben, Hochwasserschutzbehörden und Versicherern.

Damit das so schnell und unkompliziert funktioniert, finden alle Berechnungen in der Webcloud statt: Die Nutzer*innen benötigen keine extra Software sondern nur einen Browser, über den sie die verfügbaren Daten eingeben. „Damit wollen wir explizit auch kleinere Städte und Gemeinden ansprechen und unser Werkzeug in vielen Ländern und Städten nutzbar machen“, betont Schröter.

Allgemein verfügbare Daten als Basis
Die Berechnungen basieren auf Open Data, also auf allgemein verfügbaren Datensätzen wie flächendeckende Geländehöhen, Wasserständen von Flüssen und Meer, Regenmengen und deren Häufigkeit, Durchflussmengen in Flüssen sowie den kurz- wie langfristigen Prognosen, die es bereits für die nächsten zwei bis drei Jahrzehnte hierfür gibt. Dazu kommen Informationen über die Landschafts- und Infrastruktur der jeweiligen Regionen.

Abbildung von Gefahren und Planung von Maßnahmen
Zunächst lassen sich so die Gefahren abbilden: Wo entstehen die größten Schäden? Wohin breitet sich das Wasser aus, wenn Starkregen fällt, Flüsse über die Ufer treten oder der Meeresspiegel steigt? Welche Gebäude und Infrastrukturen werden wie stark betroffen? Mit welchen Schäden ist zu rechnen?
Auf dieser Basis können dann Maßnahmen geplant werden. Sie reichen von Umbauten an bestehenden Gebäuden wie erhöhte Zugangsschwellen und abgedichtete Kellerfenster und -zugänge über neue oder verbesserte Deiche und Hochwasserschutzschilde bis hin zur Schaffung von Versickerungsflächen wie tiefliegenden Parks und Grünflächen, die notfalls wochenlang überflutet bleiben können.

Nutzerfreundlichkeit Dank vereinfachter Berechnungsansätze
Damit die Auswirkungen der Maßnahmen auf der Plattform direkt durchgespielt werden können, haben die Forschenden – im Gegensatz zu bestehender Software und Modellierungssystemen – hier explizit vereinfachte Berechnungsansätze verfolgt. Um den Rechenaufwand gering zu halten, mussten sie Algrorithmen entwickeln, die möglichst wenig Rechenkapazität benötigen.

Forschende am GFZ modellieren Schäden an der Infrastruktur
Während andere Projektpartner die Überflutungsflächen unter Berücksichtigung der natürlichen Gegebenheiten wie der Topographie, also der Form der Landschaft modelliert haben, stand im Fokus der GFZ-Forschung die Schadenmodellierung an den Gebäuden. Hierfür wurden zusätzlich Informationen über die Art der Flächennutzung, Gebäudetypen wie Einfamilienhaus oder Gewerbe, aber auch über die sozioökonomischen Eigenschaften der Einwohnerschaft wie deren Einkommensniveau berücksichtigt. „Da wir probabilistische Modelle nutzen, können wir auch die Unsicherheit beschreiben, die mit den Vorhersagen verbunden ist“, betont Schröter.

Die erste Phase des Projektes ist im Juli zu Ende gegangen. „Die drei ursprünglichen Pilotanwendungen laufen und sind schon ziemlich weit ausgereift, auch hinsichtlich der Nutzerfreudlichkeit“, resümiert Schröter. Mittlerweile sind mit Fuenlabrada und Coslada (Spanien), Mailand und Ceriva (Italien), sowie Byronbay (Australien) weitere Fallstudien hinzugekommen. Auch eine globale Anwendung für die Überflutungsberechnung ist inzwischen verfügbar.

Weitere Entwicklungen
Künftig soll eine kommerzielle Nutzung etabliert werden, beispielsweise über den Erwerb von Lizenzen.
Mitte Juli wurde SaferPlaces nach erfolgreicher Projektskizze eingeladen, sich bis Oktober mit einem Vollantrag auf Förderung aus dem EIC Accelerate programme zu bewerben. Damit unterstützt die EU Projekte darin, zur Marktreife zu gelangen.

Die Projektpartner
Zum internationalenen Konsortium unter der Leitung von GECOSistema gehören das CMCC – Euro-Mediterranean Centre on Climate Change, das Helmoltz Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ (Sektion Hydrologie), die Universität Bologna, die Technische Universität Madrid und MEEO Meteorological Environmental Earth Observation.

Die Finanzierung
Das Projekt wurde bis Juli 2021 über drei Jahre vom EIT Climate-KIC gefördert, eine Wissens- und Innovationsgemeinschaft (KIC – Knowledge and Innovation Community), die daran arbeitet, den Übergang zu einer kohlenstofffreien, klimaresistenten Gesellschaft zu beschleunigen.

Weitere Informationen finden Sie auf der Projektwebsite: http://www.saferplaces.co
Der Prototyp des Web-Service ist erreichbar unter: http://www.platform.saferplaces.co
(optimiert für Chrome bzw. Chromium Browser)

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Priv. Doz. Dr.-Ing. Kai Schröter
Sektion Hydrologie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-1525
E-Mail: kai.schroeter@gfz-potsdam.de

Weitere Informationen:
http://www.saferplaces.co (Projektwebsite)
http://platform.saferplaces.co (Prototyp des neuen Web-Service, optimiert für Chrome bzw. Chromium Browser)

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Ein wissenschaftlicher Test enthüllt, wie anfällig ein Mensch für Corona-Mythen ist

Christina Krätzig Referat Medien- und Öffentlichkeitsarbeit
Universität Hamburg
Eine von fünf Personen glaubt Fehlinformationen über Corona. Wer dafür besonders anfällig ist, lässt sich aus dem generellen Umgang der Person mit Informationen ableiten – und sogar vorhersagen. Das zeigt eine Studie, die unter der Leitung von Dr. Dr. Marco Meyer von der Universität Hamburg entstanden ist. Im Online-Selbsttest, der auf den Forschungsergebnissen beruht, kann jede und jeder sich selbst überprüfen.

Knapp 20 Prozent der US-Bevölkerung glaubt falsche Behauptungen über das Coronavirus wie beispielsweise, dass Händetrockner das Virus abtöten können oder dass es durch Stubenfliegen übertragen wird. Die Frage, wer besonders anfällig für solche Mythen ist, lässt sich aufgrund bisher bekannter Faktoren wie der politischen Identität, dem Bildungsgrad, der Intelligenz, der Persönlichkeit oder demografischen Faktoren kaum beantworten.

Ein Team aus Wissenschaftlern der Universität Hamburg, der Macquarie University in Australien und der Rijksuniversiteit Groningen in den Niederlanden hat nun eine Antwort gefunden. Es hat dabei einen neuen Erklärungsansatz verfolgt: den der epistemischen Laster. Die Studie wurde im Fachjournal „Episteme“ veröffentlicht.

Epistemische Laster sind Charaktereigenschaften, die den Erwerb, die Erhaltung und die Weitergabe von Wissen behindern können. Dazu gehören zum Beispiel Gleichgültigkeit gegenüber der Wahrheit oder Starrheit in Bezug auf die eigenen Glaubensgrundsätze. In der Philosophie spielt die Vorstellung der epistemischen Laster eine große Rolle. Doch bisher wurde erst selten versucht, empirische Bestätigungen für deren Bedeutung im Umgang mit Wissen zu erbringen.

„Eine Motivation zu unserer Studie war es, die Rolle epistemischer Laster bei der Bewertung von Informationen generell zu untersuchen. Dazu bietet die Corona-Pandemie eine einzigartige Gelegenheit“, erklärt Marco Meyer, der einen Doktorgrad in Philosophie und einen Doktorgrad in Wirtschaftswissenschaften hält. An der Universität Hamburg leitet er eine Nachwuchsforschungsgruppe und beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit dem Thema Ethik.

Die Wissenschaftler haben ihre These an 998 US-Amerikanerinnen und Amerikanern überprüft. Dazu ließen sie die Teilnehmenden ihre Neigung zu epistemischen Lastern zum einen selbst einschätzen. Zum anderen führten sie eine Beobachtungsstudie durch, in der sie den Grad der epistemischen Lasterhaftigkeit mithilfe einer neu entwickelten Skala maßen. In einem dritten Schritt fragten sie die Probandinnen und Probanden gezielt nach ihrem Glauben an Mythen und Fehlinformationen über Covid-19.

„Wir haben herausgefunden, dass Menschen, die nicht auf Corona-Fehlinformationen hereinfallen, zwei Eigenschaften gemeinsam haben: Sie sind erstens neugierig und zweitens in der Lage, ihre Ansichten zu ändern, wenn sie auf vertrauenswürdige Quellen stoßen, die ihren bisherigen Annahmen widersprechen“, so Meyer.

Betrachtet man die Neigung zu epistemischen Lastern, lässt sich doppelt so gut vorhersagen, ob eine Person an Corona-Mythen glaubt als dies aufgrund von Faktoren wie der politischen Identität, dem Bildungsgrad, der Persönlichkeit oder demografischen Aspekten wie beispielswiese Alter, Geschlecht oder ethnische Zugehörigkeit möglich wäre.
Die Studie stützt also die These, dass epistemische Laster generell die Aneignung von Wissen behindern. „Aus den Erkenntnissen könnte man individuellere Ansprachen und Methoden entwickelt, wie Menschen ihre epistemische Starrheit oder Gleichgültigkeit überwinden können, zum Beispiel durch pädagogische Interventionen“, erklärt Mayer. Dies biete einen Ansatz, dem Glauben an Fehlinformation und Verschwörungsmythen langfristig entgegenzuwirken.

Bin ich epistemisch laster- oder tugendhaft? Und was sagt dies über meine Anfälligkeit für Corona- Mythen aus? Die Forschungsfragen der Wissenschaftler zum Ausprobieren und mit anschließender Auswertung (englisch) finden Sie auf den Internetseiten der Universität Hamburg unter https://www.philosophie.uni-hamburg.de/philosophisches-seminar/personen/meyer-ma…

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Dr. Marco Meyer
Universität Hamburg
Faculty of Humanities
Institute of Philosophy
Mail: marco.meyer@uni-hamburg.de

Originalpublikation:
https://www.cambridge.org/core/journals/episteme/article/epistemic-vice-predicts…

Anhang
Pressemitteilung als PDF

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Wissenschaftliche Politikberatung im Projekt MACSUR SciPol: Mit Wissenschaft gegen den Klimawandel

Hendrik Schneider Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
Um die Klimaziele des European Green Deals und des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, ist es wichtig, dass Erkenntnisse der Forschung in politische Strategien einfließen. Im Projekt MACSUR SciPol planen zehn Wissenschaftseinrichtungen, eine bislang noch fehlende Schnittstelle zwischen Politik und Wissenschaft für den Sektor Landwirtschaft und Ernährung auf europäischer Ebene zu etablieren. Das Projekt steht Modell für eine institutionalisierte Form wissenschaftlicher Politikberatung. MACSUR SciPol startete im Juni 2021 unter Koordination des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. mit einem Kickoff-Workshop und läuft als Pilotprojekt über 18 Monate.

Landwirtschaft und Nahrungsmittelsysteme sind von den Folgen des Klimawandels betroffen und setzen gleichzeitig nicht unerhebliche Mengen an Treibhausgas-emissionen frei. Im Rahmen des Pariser Abkommens und des Green Deals strebt die EU an, den Ausstoß von Treibhausgasen bis 2030 um 55 Prozent gegenüber 1990 zu reduzieren und bis 2050 Treibhausgas-Neutralität zu erreichen. Das Pilotprojekt MACSUR schafft ein Forum, das politische Akteure mit wissenschaftlicher Expertise dabei unterstützen wird, diese Klimaziele und wirksame Maßnahmen für den Umgang mit dem Klimawandel im europäischen Agrar- und Ernährungssektor umzusetzen. Das übergeordnete Ziel von MACSUR SciPol ist es, ein Verfahren zur wissenschaftsbasierten Beantwortung politischer Fragen zu etablieren.

Prof. Katharina Helming, Projektleiterin von MACSUR SciPol am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V., verdeutlichte im Kickoff-Workshop Ende Juni den besonderen Ansatz des Vorhabens: „Wir haben beobachtet, dass selbst exzellente Forschung nicht immer den Transfer in die Politik schafft. Diese Lücke schließt das Projekt, indem es einen anderen Weg beschreitet. MACSUR SciPol greift gezielt Fragestellungen aus der Politik zu Klimaschutz und Klimawandel in der Landwirtschaft auf und liefert dazu passende wissenschaftliche Antworten. Wir warten also nicht, bis Politik mit Fragen an uns als Wissenschaft herantritt, sondern holen uns die Fragen gezielt aus dem Politikbetrieb der beteiligten Länder. So entwickeln wir passgenaue wissenschaftliche Beratungsansätze.“

MACSUR SciPol ist aus dem Netzwerk MACSUR der Joint Programming Initiative for Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE-JPI) des Rats der Europäischen Union und beteiligter Mitgliedsländer hervorgegangen.

Politische Fragen beantworten
Die Besonderheit des Forschungsprojekts liegt in einer engen Zusammenarbeit der Forschung mit der Politik. Den Ausgangspunkt bilden konkrete Schlüsselfragen, die von europäischen Politikvertreterinnen und -vertretern zu Landwirtschaft, Ernährung und Klimawandel aus jeweils landesspezifischer Perspektive gestellt wurden. Dieser Fragenkatalog ist in drei Themenbereiche unterteilt. Der erste Themenkomplex befasst sich mit Fragen des Klimaschutzes, also Strategien für die Reduktion von Emissionen durch Landwirtschaft, Nutztierhaltung und auf Ebene der Verbraucher, sowie die Bindung von Kohlenstoff. Der zweite Themenkomplex deckt Anpassungsstrategien an die Folgen des Klimawandels ab. Im dritten Themenbereich werden die möglichen Auswirkungen der empfohlenen Strategien zum Klimaschutz und zur Klimaanpassung unter anderem auf Mensch und Tier, Ökosysteme und Biodiversität, soziale Gerechtigkeit und Ernährungssicherheit diskutiert.

Modellbasiertes Wissen und interdisziplinäre Zusammenarbeit
Um konkrete Antworten auf diese Fragen zu liefern, greift MACSUR SciPol auf Forschungserkenntnisse zurück, die aus wissenschaftlichen Modellen generiert werden. Modelle ermöglichen es, zukünftige Erträge unter Einfluss des Klimawandels abzuschätzen oder Treibhausgasemissionen zu kalkulieren, die in Landwirtschaft und Nahrungsmittelerzeugung bis zum Verbraucher entstehen. „Was modellgeneriertes Wissen angeht, kann das Projekt auf die gebündelten Modellierungskompetenzen aus dem Netzwerk MACSUR und der FACCE JPI zurückgreifen“, betont Prof. Frank Ewert, Wissenschaftlicher Direktor des ZALF und derzeitiger Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats von FACCE JPI im Kickoff-Workshop von MACSUR SciPol im Juni.

Das Projekt verfolgt einen transdisziplinären, partizipativen Ansatz. Um politische Entscheidungsfindung zu unterstützen, werden zusätzlich zu der engen Kooperation zwischen Forschung und Politik auch Vertreterinnen und Vertreter aus Landwirtschaft, Zivilgesellschaft und Naturschutz in Multi-Stakeholder-Dialoge einbezogen. Das wissenschaftliche Netzwerk des Projekts besteht derzeit aus Projektpartnern verschiedener Fachrichtungen aus acht europäischen Ländern. Die Global Research Alliance on Agricultural Greenhouse Gases unterstützt das Projekt und tritt als Beobachterorganisation für MACSUR SciPol auf.

Projektpartner:
– Koordination: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Deutschland
– Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Deutschland
– Universität Aarhus, Dänemark
– Institute of Agricultural Economics, Ungarn
– The Irish Agriculture and Food Development Authority, (Teagasc), Irland
– Universität Florenz, Italien
– Universität Birmingham, Großbritannien
– Queens University Belfast, Nordirland
– Stichting Wageningen Research, Niederlande
– Universität für Bodenkultur Wien, Österreich

Netzwerkpartner:
– Institute for Rural and Regional Research, Norwegen
– Agricultural Research And Development Station, Rumänien
– Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universität Córdoba, Argentinien
– French National Research Institute for Agriculture, Food and Environment, Frankreich
– Österreichisches Institut für Wirtschaftsforschung, Österreich

Förderhinweis:
Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (Deutschland), Universität Aarhus (Dänemark), Research Institute of Agricultural Economics (Ungarn), Department of Agriculture, Food and the Marine (Irland), Ministry of Agricultural, Food and Forestry Policies (Italien), Department for Environment Food and Rural Affairs (Großbritannien), Ministry of Agriculture, Nature and Food Quality (Niederlande), Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (Österreich), Research Council of Norway (Norwegen), French National Research Institute for Agriculture, Food and Environment (Frankreich), Global Research Alliance (Sekretariat beim New Zealand Ministry for Primary Industries, Neuseeland)

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Katharina Helming
Programmbereich 3 „Agrarlandschaftssysteme“
khelming@zalf.de

Originalpublikation:
https://www.zalf.de/de/aktuelles/Seiten/Pressemitteilungen/Politikberatung-Klima…

Weitere Informationen:
https://www.faccejpi.net/en/FACCEJPI/FACCE-JPI/Actions/Core-Theme-1/Knowledge-Hu… Webseite MACSUR SciPol
https://www.faccejpi.net/en/FACCEJPI/FACCE-JPI/About.htm Webseite FACCE JPI
https://twitter.com/FScipol MACSUR SciPol auf Twitter

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Pärchenbeziehung ist meist von Vorteil für Bakterien: Ökologen der Uni Osnabrück untersuchen Teamwork in der Natur

Dr. Oliver Schmidt Stabsstelle Kommunikation und Marketing
Universität Osnabrück
Indem sie eine Symbiose mit einem anderen Organismus eingehen, können Bakterien neue Nahrungsressourcen nutzen. Durch diese Pärchenbildungsstrategie vergrößern sie zumeist auch ihren Lebensraum. Zu diesem Ergebnis kommt die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Christian Kost vom Fachbereich Biologie/Chemie der Uni Osnabrück. Sein Team hatte die Bedeutung partnerschaftlicher Wechselbeziehungen für das Nahrungsmanagement am Beispiel von fünf verschiedenen Bakterienarten untersucht. Die Studie ist unter dem Titel „Obligate cross-feeding expands the metabolic niche of bacteria“ in dem wissenschaftlichen Fachjournal Nature Ecology & Evolution erschienen: https://www.nature.com/articles/s41559-021-01505-0

„In der Natur sehen wir, dass Bakterien oft auf andere Bakterienstämme angewiesen sind, diese mit ihren lebensnotwendigen Nährstoffen zu versorgen. Solche sogenannten ‚Mutualismen‘ sind partnerschaftliche Wechselbeziehungen zwischen Bakterien, aus denen beide Interaktionspartner einen positiven Nutzen ziehen“, erklärt Prof. Kost. Da beide Bakterienstämme oft über unterschiedliche Nahrungspräferenzen verfügen würden, stellte sich die Frage, ob Paare zweier voneinander abhängiger Bakterienstämme mehr oder weniger Nährstoffressourcen nutzen können als die beiden Bakterienstämme alleine.

Zusammen mit Kollegen der Universität Gießen erzeugte Kosts Team unter kontrollierten Laborbedingungen Bakterienstämme, die einen bestimmten Nährstoff nicht mehr selbst herstellen konnten. Weiterwachsen konnten diese Stämme nur, wenn sie den benötigen Nährstoff von einem zweiten Bakterienstamm bekamen. Die Paare wurden in verschiedenen Nährmedien kultiviert, die je eine unterschiedliche Nahrungsressource enthielten. Durch Analyse des Wachstums der Bakterienstämme untersuchten die Ökologen dann, ob eine solche partnerschaftliche Beziehung die Zahl der nutzbaren Nahrungsressourcen eher vergrößerte oder verkleinerte.

„Unter diesen im Labor erzeugten Bedingungen konnten wir beobachten, dass die Ko-Kultur zweier voneinander abhängiger Bakterienstämme ihren gemeinsamen Lebensraum meist erweiterte“, berichtet Prof. Kost. So brachte der Mutualismus den Bakterienpaaren einen echten Überlebensvorteil.

Im Detail stellte das Forschungsteam fest, dass weiter entfernt verwandte Bakterienarten ihren Nischenraum als Paar deutlich mehr erweitern konnten als artverwandte Paare. Auch Stämme, die sich auf die Nutzung weniger Nahrungsressourcen spezialisiert hatten, konnten sich durch die sogenannte „mutualistische Interaktion“ neue Nahrungsquellen erschließen. Im Gegensatz dazu verkleinerte der Mutualismus den Nischenraum von Generalisten-Bakterien, so das Studienergebnis. Vereinfacht gesagt: Paare aus der Kategorie „Gleich und gleich“ sowie besonders unwählerische Individuen erhielten durch das Pärchendasein keinen nennenswerten Vorteil, wohingegen gegensätzliche Paare und Spezialisten gemeinsam wachsen konnten.

„Unsere Forschung hilft zu verstehen, wie sich Symbiosen und mutualistische Interaktionen auf die beteiligten Partner auswirken. Diese Art von Wechselbeziehung ist weit in der Natur verbreitet und betrifft nicht nur Bakterien, sondern beispielsweise auch Pflanzen und ihre Bestäuber oder Stickstoff-fixierende Bakterien und Pilze im Wurzelbereich. Unsere Arbeit identifiziert ‚Teamwork‘ in der Natur als wichtige Strategie, mit der Organismen ihre Fähigkeiten deutlich erweitern können“, resümiert Prof. Dr. Christian Kost von der Universität Osnabrück.
Zur Veröffentlichung: https://www.nature.com/articles/s41559-021-01505-0 

Contact:
Prof. Dr. Christian Kost
Osnabrueck University, Department of Ecology
christian.kost@uni-osnabrueck.de
+49 541 969-2853
https://www.kostlab.com

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Gereinigtes und ungereinigtes Abwasser: In Modellregion (Mexiko) werden Risiken beim Einsatz auf Agrarflächen erforscht

Dipl.-Biol. Stefanie Hahn Pressestelle
Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Julius Kühn-Institut (JKI) untersucht im Rahmen eines neu bewilligten DFG-Projektes den Einfluss der Abwasserqualität auf das Pflanzenmikrobiom und übertragbare Antibiotikaresistenzen

(Braunschweig) FOR5095 – hinter diesem unscheinbaren Kürzel, verbirgt sich ein deutsch-mexikanischer-Forschungsverbund, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) für die nächsten vier Jahre mit insgesamt rund 2,5 Millionen Euro fördert. Auch die Braunschweiger Mikrobiom-Forscherin Prof. Dr. Kornelia Smalla vom Julius Kühn-Institut (JKI), Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen ist an FOR5095 beteiligt. Sie leitet das Teilprojekt 5 (SP 5), in dem untersucht wird, ob Antibiotikarückstände in Böden und Pflanzen das Pflanzenmikrobiom beeinflussen und so zur Anreicherung übertragbarer Antibiotika-Resistenzen beitragen.

Die sieben Partner von FOR5095 wollen am Beispiel des weltweit größten zusammenhängenden Abwasserbewässerungssystems nördlich von Mexiko-Stadt die Interaktionen von Schadstoffen, Krankheitserregern und Antibiotikaresistenz erforschen. „In dem rund 900 Quadratkilometer großen Gebiet finden wir einmalige Bedingungen vor“, erklärt Prof. Smalla vom JKI. Denn hier wurden Agrarflächen in den vergangenen 100 Jahren mit einer Mischung aus unbehandeltem Abwasser und Regenwasser bewässert. Dadurch konnten sich die Rückstände von Arznei- und Desinfektionsmitteln, Metalle und auch antibiotikaresistente Bakterien in den Böden der Felder anreichern. Inzwischen wurde im Valle Mezquital die weltweit drittgrößte Kläranlage in Betrieb genommen, die von den Partnern der DFG-Forschergruppe bereits 2013 besichtigt werden durfte. Nun gelangt das Abwasser von Mexiko-Stadt nicht mehr ungeklärt auf die Felder. Die Forschenden befürchten jedoch, dass jetzt mehr antibiotikaresistente Bakterien auf die landwirtschaftlichen Flächen und in die Nahrungskette gelangen könnten. Denn sie vermuten, dass zwar insgesamt weniger Bakterien im geklärten Abwasser enthalten sind, dafür aber multiresistente Bakterien einen Selektionsvorteil haben, wenn das behandelte Abwasser zu einer Mobilisierung der in der Vergangenheit im Boden akkumulierten Schadstoffe führt.

„Diese vermutete Selektion von Antibiotikaresistenzen und die Ausbreitung von Krankheitserregern in Agrarsystemen und ihren Transfer wollen wir untersuchen“, beschreibt Smalla den Beitrag des JKI-Teilvorhabens. Zunächst wird geprüft, ob die Umweltkonzentrationen von Schadstoffen, die aus dem Boden freigesetzt und von Pflanzen aufgenommen werden, hoch genug sind, um Antibiotikaresistenzen zu selektieren und horizontalen Gentransfer, also der Austausch von Genen zwischen verschiedenen Bakterienarten, in Böden und Pflanzen zu stimulieren. Dann soll am JKI herausgearbeitet werden, inwiefern der Bodentyp die Freisetzung von Schadstoffen und die damit verbundene Selektion von Antibiotikaresistenzen verändert. Dazu wird in Topf-Experimenten die Zusammensetzung des Mikrobioms, die Häufigkeit von Antibiotikaresistenz-Genen sowie von mobilen genetischen Elementen, die mit gramnegativen Bakterien assoziiert sind, in drei Bodentypen aus Mexiko verglichen. Alle drei Bodentypen wurden seit über 80 Jahren mit unbehandeltem Abwasser bewässert.

Hintergrundinformation zum Thema Abwassernutzung in der Landwirtschaft
Die Wiederverwendung von Abwasser für die Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen ist eine effiziente Möglichkeit, Wasser zu sparen und die Nahrungsmittelproduktion für eine wachsende Bevölkerung unter den Bedingungen des Klimawandels zu gewährleisten. Aufgrund von Investitionen in die Infrastruktur wird in vielen Ländern dazu vermehrt behandeltes Abwasser verwendet. Kläranlagen gelten jedoch als Hotspots für die Entstehung von Antibiotikaresistenzen, und auch geklärtes Abwasser enthält meist Antibiotikarückstände, aber leider weniger organische Substanz, die diese an sich binden. Daher steht die Frage im Raum, ob der Einsatz des geklärten Abwassers nicht neue Probleme mit sich bringt.

Hintergrundinformation zum DFG-Projekt FOR5094
Sprecher der neu eingerichteten DFG-Forschungsgruppe ist Prof. Dr. Jan Siemens, der an der Justus Liebig Universität Gießen (JLU) die Professur für Bodenressourcen und Bodenschutz innehat. Neben der JLU sind die Universität Bonn, das Universitätsklinikum Bonn, die Beuth Hochschule Berlin, das Julius Kühn-Institut in Braunschweig und die Universität Tübingen an der Gruppe FOR5095 beteiligt. Das Projekt wird in Kooperation mit der Universidad Nacional Autónoma de México durchgeführt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Wissenschaftliche Ansprechpartnerin
Prof. Dr. Kornelia Smalla
Julius Kühn-Institut (JKI)
Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik
Messeweg 11/12, 38104 Braunschweig
Tel. 0531 299-3814
kornelia.smalla@julius-kuehn.de

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Ganz nach Plan

Claudia Eulitz Presse, Kommunikation und Marketing
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Kieler Forschungsteam entwickelt selektiven Katalysator für gezielte chemische Reaktionen

Der Zufall spielt in chemischen Reaktionen oft eine große Rolle. Fast immer entstehen dabei zahlreiche unerwünschte Nebenprodukte, die unnötig Energie und Ressourcen verbrauchen. Ein Forschungsteam um Professorin Swetlana Schauermann vom Institut für Physikalische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) kombiniert verschiedene Messverfahren, um chemische Reaktionen auf atomarer Ebene zu untersuchen und so grundlegend besser zu verstehen. In der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie haben sie jetzt eine Methode vorgestellt, mit der sich Reaktionen so gestalten lassen, dass am Ende nur das gewünschte Molekül entsteht. Den Unterschied macht eine spezielle Extraschicht von Molekülen, die als Katalysator die gewünschte Reaktion gezielt auslöst.

Was genau dazu führt, dass am Ende einer chemischen Reaktion ein bestimmter neuer Stoff entsteht, ist im Einzelnen nicht bekannt. Die Synthese von neuen Molekülen läuft häufig nach dem „trial and error“-Prinzip ab: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen oft zahlreiche Tests durchführen, bis sie das gewünschte Ergebnis erhalten. Das Kieler Forschungsteam verfolgt einen anderen Ansatz und kombinierte dafür spezielle spektroskopische und mikroskopische Methoden. „Wir wollen zunächst die Prozesse auf atomarer Ebene verstehen, um anschließend selektive Katalysatoren entwickeln zu können, mit denen sich chemische Produkte gezielt herstellen lassen“, sagt Swetlana Schauermann, Professorin für Oberflächenchemie und Katalyse an der CAU.

Aufgrund seiner bisherigen Untersuchungen nahm das Team an, dass eine zusätzliche Molekülschicht auf Oberflächen eine gezielte Reaktion auslösen kann. Dafür untersuchten sie, wie aus Acrolein mithilfe eines Palladium-Katalysators gezielt Propenol hergestellt werden kann, wenn die Oberfläche des Metalls vorab mit Allylcyanid beschichtet wurde. Normalerweise kann durch eine Reaktion mit Wasserstoff, auch Hydrierung genannt, entweder Propenol (Alkohol) oder Propanal (Aldehyd) entstehen. „Als Molekül für die zusätzliche Schicht haben wir Allylcyanid gewählt, weil es eine spezielle elektronische Struktur und einer hohen Elektronendichte besitzt. Aufgrund seiner Eigenschaften kann es sehr gut mit reagierenden Molekülen in Wechselwirkungen treten“, erklärt Carsten Schröder, Doktorand in der Arbeitsgruppe von Schauermann und Erstautor der Studie. Außerdem spielt es in zahlreichen Industriezweigen eine Rolle, in denen mit organischen Synthesen gearbeitet wird.

Für seine Experimente beschichtete das Forschungsteam zunächst reines Palladiummetall mit Allylcyanid. Im Rastertunnelmikroskop konnten sie eine Schicht im Detail sichtbar machen und zeigen, dass die drei Kohlenstoffatome des Allyls flach auf den Metallatomen lagen. Als sie die Oberfläche anschließend Wasserstoff aussetzten, begann eine chemische Umwandlung und die flache Schicht veränderte sich. Im Rastertunnelmikroskop zeigten sich jetzt deutlich kürzere Abstände zwischen den Allylcyanid-Molekülen.

„Durch eine Kombination unserer spektroskopischen und mikroskopischen Analysemethoden fanden wir heraus, was passiert war: Der Wasserstoff hatte sich an das Allylcyanid-Molekül gebunden und es in einen gesättigten Kohlenwasserstoff mit einer sogenannten Iminfunktion umgewandelt“, sagt Schröder. Die Molekülenden mit dem gesättigten Kohlenwasserstoffrest verloren den Kontakt zu den Palladiumatomen, wodurch sich die Moleküle aufrichteten und so eine dichtere Schicht auf der Oberfläche bildeten. Hierauf konnte das Acrolein jetzt positionsgenau andocken und so den Hydrierungsprozess auslösen, der zur Entstehung von Propenol führt.

In dieser Art ist es zum ersten Mal gelungen, einen Katalysator mit einer zusätzlichen Molekülschicht zu aktivieren und auf atomarer Ebene zu untersuchen. „Ein detailliertes Verständnis solcher Prozesse könnte das Forschungsgebiet zu Katalysatoren rasant weiterentwickeln“, hofft Schauermann. Überflüssige Reaktionsprodukte zu entfernen und zu entsorgen, ist bislang mit viel Aufwand verbunden. „Wenn wir in der Lage sind, einzelne Moleküle gezielt herzustellen, können wir Energie, Kosten und Ressourcen sparen und zum Beispiel zu umweltfreundlicheren Prozessen beitragen.“

Bildmaterial steht zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2021/162-Katalysator-1.jpg
Bildunterschrift: Mit hochpräzisen Messmethoden will das Forschungsteam um Professorin Swetlana Schauermann (von rechts), Carsten Schröder und Marvin Schmidt chemische Reaktionen auf atomarer Ebene verstehen, um sie zielgerichtet ablaufen zu lassen.

http://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2021/162-Katalysator-2.jpg
Bildunterschrift: An der Infrarotspektroskopieanlage stellt Doktorand Carsten Schröder den Druck der Acrolein-Moleküle ein, um die chemische Reaktion zu starten.

http://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2021/162-Katalysator-3.jpg
Bildunterschrift: Doktorand Marvin Schmidt führt Proben des Katalysatormetalls ins Rastertunnelmikroskop ein, um atomare Veränderungen auf der Oberfläche zu untersuchen.

http://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2021/162-Katalysator-4.jpg
Bildunterschrift: Unter dem Rastertunnelmikroskop können die Chemikerinnen und Chemiker sehen, wie sich die Moleküle auf der Oberfläche ihres Katalysatormetalls im nicht-reaktiven Zustand (a) und unter reaktiven Bedingungen (b) unterscheiden. Das Modell zeigt, wie sich die chemische Zusammensetzung der Ligandenlage unter reaktiven Bedingungen verändert und so die Entstehung von Propenol begünstigt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. rer. nat. Swetlana Schauermann
Institut für Physikalische Chemie
Tel.: +49 431 880-2831
E-Mail: schauermann@pctc.uni-kiel.de
http://www.schauermann.phc.uni-kiel.de

Originalpublikation:
Understanding Ligand-Directed Heterogeneous Catalysis: When the Dynamically Changing Nature of the Ligand Layer Controls the Hydrogenation Selectivity, Carsten Schröder, Marvin C. Schmidt, Philipp A. Haugg, Ann-Katrin Baumann, Jan Smyczek, Swetlana Schauermann, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, https://doi.org/10.1002/anie.202103960

Weitere Informationen:
https://onlinelibrary.wiley.com/page/journal/15213773/homepage/press/202120press… – Pressemitteilung der Zeitschrift Angewandte Chemie (Englisch)
http://www.uni-kiel.de/de/detailansicht/news/162-katalysator – Link zur Meldung
http://www.kinsis.uni-kiel.de – Website Forschungsschwerpunkt KiNSIS (Kiel Nano, Surface and Interface Science – KiNSIS) der CAU

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25.000 Jahre altes menschliches Umweltgenom wiederhergestellt

Alexandra Frey Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
Uralte Sedimente aus Höhlen können DNA über Jahrtausende konservieren. Deren Analyse wird allerdings dadurch erschwert, dass meist nur wenige Sequenzen aus den Sedimenten gewonnen werden können. Ron Pinhasi und Pere Gelabert haben nun in einer Studie der Universität Wien drei Säugetier-Umweltgenome aus einer einzigen 25.000 Jahre alten Bodenprobe der Satsurblia-Höhle im Kaukasus (Georgien) gewonnen. Die Studie erscheint in Current Biology.

Die Satsurblia-Höhle wurde von Menschen zu unterschiedlichen Zeiten im Paläolithikum bewohnt: Bisher konnte an diesem Fundort bereits ein 15.000 Jahre altes Genom eines menschlichen Individuums sequenziert werden. In den älteren Schichten der Höhle wurden keine weiteren menschlichen Überreste entdeckt.

Innovativer Ansatz ermöglicht DNA-Bestimmung in Umweltproben
Ron Pinhasi und Pere Gelabert haben mit einem internationalen Team gemeinsam mit Susanna Sawyer von der Universität Wien und in Zusammenarbeit mit Pontus Skoglund und Anders Bergström vom Francis Crick Institute in London einen innovativen Ansatz angewendet. Dieser ermöglicht eine DNA-Bestimmung in Umweltproben mit Hilfe aufwändiger Sequenzierungsmethoden und Datenanalyseressourcen. Dadurch konnte ein menschliches Umweltgenom der BIII-Höhlenschicht wiedergewonnen werden, das ca. 25.000 Jahre alt ist und damit vor der Eiszeit datiert wird.

Durch diesen neuen Ansatz konnte bewiesen werden, dass ein menschliches Umweltgenom ohne Skelettüberreste wiedergewonnen werden kann. Die Analyse des genetischen Materials ergab, dass das menschliche Umweltgenom SAT29 eine alte menschliche Abstammungslinie darstellt, die sich teilweise in der heutigen west-eurasischen Bevölkerung fortsetzt. Um diese Ergebnisse zu bestätigen, stellten die Wissenschafter*innen einen Vergleich zwischen dem wiedergewonnenen Genom und den genetischen Sequenzen aus Knochenüberresten der nahegelegenen Dzudzuana-Höhle an. Dieser lieferte den eindeutigen Beweis für die genetische Ähnlichkeit. Somit ist auch die Möglichkeit einer späteren Kontamination der Proben in der Gegenwart ausgeschlossen.

Vergangene Ökosysteme rekonstruieren
Neben dem identifizierten menschlichen Genom konnten noch weitere Genome aus den Umweltproben wiedergewonnen werden, die vom Wolf oder Bison stammen. Die Sequenzen wurden zur Rekonstruktion der Populationsgeschichte von Wolf und Bison im Kaukasus herangezogen und tragen damit zum besseren Verständnis der Populationsdynamik dieser Tierarten bei. Die Forscher*innen planen nun die Durchführung weiterer Analysen der Bodenproben aus der Satsurbia-Höhle, um Erkenntnisse zu den Interaktionen zwischen alte Fauna und Menschen, sowie Auswirkungen der Klimaveränderungen auf Säugetierpopulationen zu gewinnen. Durch die Möglichkeit der DNA-Gewinnung aus Bodenproben kann die Evolution ganzer vergangener Ökosysteme rekonstruiert werden.

Publikation in Current Biology:
Gelabert et al. 2021. Genome-scale sequencing and analysis of human, wolf and bison DNA from 25,000 year-old sediment. Current Biology. DOI:

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Ron Pinhasi, PhD
Department für Evolutionäre Anthropologie
Universität Wien
1090 – Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
+43-1-4277-547 21
+43-664-60277-547 21
ron.pinhasi@univie.ac.at

Originalpublikation:
Publikation in Current Biology:
Gelabert et al. 2021. Genome-scale sequencing and analysis of human, wolf and bison DNA from 25,000 year-old sediment. Current Biology. DOI: 10.1016/j.cub.2021.06.023

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Bohnen nur gegart genießen

Dr. Suzan Fiack Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)
Mehr Meldungen zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen nach dem Verzehr von grünen Bohnen

Im Jahr 2020 erhielten die Giftinformationszentren auffällig viele Anfragen zu Beschwerden nach Verspeisen von grünen Bohnen. Die pandemiebedingte Veränderung des Essverhaltens in Privathaushalten könnte mit dazu beigetragen haben. So deuten verschiedene Studien darauf hin, dass Menschen in Deutschland mehr Gemüse konsumieren und öfter selbst kochen als vor der Pandemie. „Im Gegensatz zu vielen anderen Gemüsearten dürfen Bohnen nicht roh verzehrt werden“, sagt Professor Dr. Dr. Andreas Hensel, Präsident des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR). „Rohe Bohnen enthalten Phasin. Das Protein kann für den Menschen schon in minimalen Dosen gesundheitsschädlich sein und wird erst durch hohe Temperaturen zerstört.“ Auch die Kommission „Bewertung von Vergiftungen“ des BfR rät deshalb zu besonderer Vorsicht. Schonende Garmethoden, wie sanftes Dünsten oder Dämpfen, eignen sich nicht für Bohnen. Ausreichend erhitzt sind Hülsenfrüchte aber gut bekömmlich. Sie enthalten viele wertvolle Inhaltsstoffe.

Link zur BfR-App „Vergiftungsunfälle bei Kindern“:
https://www.bfr.bund.de/de/apps_vergiftungsunfaelle.html

In der modernen Küche wird häufig nur schonend gegart – dadurch bleibt das Gemüse knackig und weniger Vitamine gehen verloren. Bei einigen Gemüsearten, wie zum Beispiel Gartenbohnen, sollte bei der Zubereitung jedoch unbedingt auf eine ausreichende Erhitzung und Garzeit geachtet werden. Die Samen und Hülsen der grünen Gartenbohne enthalten das Protein Phasin, das zur Gruppe der Lektine gehört. Auch in anderen Bohnenarten kommen solche Lektine vor. Phasin kann ¬Magen-Darm-Störungen verursachen.

Nach dem Verzehr weniger roher Samen treten häufig Bauchschmerzen und Übelkeit auf. In schweren Fällen kann es zu blutigen Durchfällen, Fieber und Blutdruckabfall kommen. Die Symptome beginnen meist zwei bis drei Stunden nach Konsum der Samen. Ob Symptome auftreten und wie stark diese ausgeprägt sind, ist individuell sehr unterschiedlich. Kinder sind aufgrund ihres geringen Körpergewichts besonders gefährdet.

Wenn versehentlich rohe Bohnen gegessen wurden oder nach einer unzureichenden Garung Symptome auftreten, empfiehlt das BfR, umgehend ein Giftinformationszentrum anzurufen. Kontaktdaten und weitere Informationen zu giftigen Pflanzen gibt es in der BfR-App „Vergiftungsunfälle bei Kindern“.

Wer Bohnen im eigenen Garten anbaut, sollte Kinder über die Gefahr aufklären oder sicherstellen, dass sie keinen unbeaufsichtigten Zugang zu den Pflanzen haben. Vorsicht auch mit Samentütchen zur Aussaat: Die teilweise bunt marmorierten Bohnensamen können auf Kinder einen besonderen Reiz ausüben.

Über das BfR
Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) ist eine wissenschaftlich unabhängige Einrichtung im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Es berät die Bundesregierung und die Bundesländer zu Fragen der Lebensmittel-, Chemikalien- und Produktsicherheit. Das BfR betreibt eigene Forschung zu Themen, die in engem Zusammenhang mit seinen Bewertungsaufgaben stehen.

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Corona macht uns müde

Dr. Torsten Fischer Kommunikation und Medien
Helmholtz-Zentrum Hereon
Der Verlauf einer Pandemie in einem Land wird wesentlich von sozialen, politischen und psychologischen Prozessen bestimmt. Diese soziale Dynamik erschien bis heute als kaum prognostizierbar, und machte es unmöglich, einen Pandemieverlauf vorherzusagen. Denn die meisten vorliegenden Simulationsmodelle sind nur wenige Wochen belastbar, da sie soziale Prozesse statisch oder zu linear abbilden. Hier setzt eine neue Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon von Prof. Kai Wirtz an. Sie ist jetzt im Fachjournal Scientific Reports erschienen.

Jede Pandemie wirkt auf das Leben und Handeln der Menschen, und dies steuert wiederum den Pandemieverlauf. Die bestimmenden sozialen, politischen und psychologischen Faktoren konnten bislang nicht durch mathematische Modelle beschrieben werden, was Prognosen der Coronapandemie schwierig machte. Dem will die neue Studie abhelfen. Der Forscher Kai Wirtz vom Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung hat dort vor allem die sozialen Phänomene und deren Veränderung in quantitativer Form beschrieben. Das entspricht Bestrebungen der Helmholtz-Gemeinschaft, wonach alle Disziplinen angehalten sind, die Forschung zur Pandemie voranzutreiben. „Soziale Modellierung treibt mich als Wissenschaftler schon länger um. Sie ist vor kurzem auch in der Küstenforschung angekommen. Die größte Herausforderung bei dieser Entwicklung war die Einbindung des menschlichen Handelns in konventionelle epidemiologische Modelle“, so Wirtz.

Wie Corona die Menschen verändert
Für die neue Studie nutzt Wirtz die Einmaligkeit der globalen Coronapandemie. Sie geht mit einer nie da gewesenen Datenerhebung einher, wie er betont. Die Studie nutzt einen Teil dieser Datensätze – sie kommen vor allem von Apple, John Hopkins CSSE und YouGov – um ein neuartiges Modell anhand der unterschiedlichen Pandemieverläufe von 20 betroffenen Regionen quantitativ zu testen. Die Regionen entsprechen elf EU-Ländern, darunter Italien, Scheden und Deutschland, dem Iran und acht Bundesstaaten in den USA.

Allen Ländern, die Anfang 2020 von der Pandemie betroffen waren, gelang es, die Infektionsraten durch Maßnahmen wie soziale Distanzierung zu reduzieren. Nachdem im Mai 2020 die Lockdowns aufgehoben wurden, erreichten einige Regionen sehr niedrige Fallzahlen, während andere von einer anhaltend hohen Sterblichkeit betroffen waren. Später, im Herbst und Winter 2020/2021, wurden alle diese Regionen von massiven zweiten und dritten Wellen getroffen, trotz der Erfahrungen aus den ersten Lockdowns.

Das Modell der Studie konnte die Prognostizierbarkeit von gesellschaftlichem Handeln wesentlich verbessern, indem es klassische Gleichungen zur Ausbreitung eines Virus mit einfachen Regeln zur gesellschaftlichen Dynamik kombiniert: Als Grundlage wird angenommen, dass Gesellschaften solidarisch und rational handeln, um die kombinierten Schäden aus COVID-19-bedingter Mortalität und den unmittelbaren sozio-ökonomischen Kosten von Kontaktverboten möglichst gering zu halten. „Allerdings zeigen Simulationsergebnisse, dass noch ein weiterer Mechanismus zentral zur Beschreibung der Dynamik in den 20 Regionen ist: die Erosion gesellschaftlichen Zusammenhalts, in der Wissenschaft soziale Kohäsion genannt, einhergehend mit einer sinkenden Bereitschaft zu sozialer Distanzierung“, sagt Wirtz. Psychologische Ermüdung, bröckelnde Gruppendynamik, Existenzdruck können Ursachen dafür sein.

Verlorener Zusammenhalt
Erst die Simulation dieses Erosionsprozesses führt zu Kurven regionaler Sterblichkeitsraten und Mobilitäts- und Verhaltensänderungen, die fast exakt mit den empirischen Daten übereinstimmen. Die Studie stellt somit das erste Modell vor, das den Vorhersagehorizont von bislang maximal drei Wochen auf bis zu einem Jahr erweitert. Potenziell kann es auch den Einfluss von neuen SARS-CoV-2 Mutationen beschreiben.

Anhand der Studie können die regional diversen zweiten und dritten Wellen der Pandemie als Folge unterschiedlicher gesellschaftlicher Kohäsion und klimatologischer Faktoren erklärt werden. Die Modellrechnungen zeigen, dass in vielen Ländern im Sommer 2020 eine Null-Covid-Strategie möglich gewesen wäre. „Allerdings nur bei Aufhaltung des sozialen Ermüdungsprozesses sowie rigider Einreisebeschränkungen“, sagt Kai Wirtz. Wegen der guten Übereinstimmung mit den Daten kann das Modell Hinweise für mittelfristige strategische Planung geben, etwa zur effizienteren Impfstoffverteilung. Bereits Anfang 2021 sagte es für Deutschland voraus, dass jeder verzögerte Tag der Massenimpfung im Schnitt zu 178 zusätzlichen Covid-Toten führt. Mit dieser Forschung ist der menschliche Umgang mit dem Virus ein Stück besser analysierbar geworden und hilft uns bei zukünftigen Entscheidungen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Kai Wirtz I Helmholtz-Zentrum Hereon I Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung I T: +49 (0) 4152 87-1513 I kai.wirtz@hereon.de I www.hereon.de

Christoph Wöhrle I Helmholtz-Zentrum Hereon I Kommunikation und Medien
T: +49 (0)4152 87-1648 I presse@hereon.de I www.hereon.de

Originalpublikation:
https://doi.org/10.1038/s41598-021-93248-y

Weitere Informationen:
https://www.hereon.de/institutes/coastal_systems_analysis_modeling/ecosystem_mod…

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Metallrückgewinnung aus Abwässern: Innovative biotechnologische Verfahren und ihr Impact

Anne-Catherine Jung Pressestelle
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI)
Industrielle Abwässer enthalten schwach konzentrierte kritische Metalle. Um diese zurückzugewinnen, haben zehn europäische Partner im Projekt BIOMIMIC zwei Prozesse weiterentwickelt. Zum Projektteam gehörten auch zwei deutsche Partner: Das Fraunhofer ISI hat die Verfahren im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Ökologie sowie auf ihren Beitrag zur Versorgungssicherheit untersucht, G.E.O.S. hat ein biotechnologisches Verfahren entwickelt, das Metalle und Sulfat aus Grubenwässern beseitigen kann.

Im Projekt BIOMIMIC wurden Verfahren weiterentwickelt, mit denen sich kritische Metalle aus industriellen Abwässern zurückgewinnen lassen. Zehn europäische Partner aus Wissenschaft und Industrie betrachteten dafür drei Abwasserströme: Grubenwässer aus stillgelegten Bergbaustollen in Sachsen, Sickerwasser aus der Rotschlammlagerung einer Aluminiumoxid-Herstellungsanlage in Irland sowie Lösungen, die bei der Laugung von Aschen aus einer schwedischen Müllverbrennung anfallen.

Als Koordinator der deutschen Teilprojekte leitete das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI das Teilvorhaben »Impact«. Die Wissenschaftler:innen sollten den potenziellen Nutzen der in BIOMIMIC entwickelten Verfahren im Hinblick darauf bewerten, welchen Beitrag sie zur Versorgungssicherheit der EU mit kritischen Rohstoffen leisten können, wie sie ökonomisch realisierbar sind und welche ökologischen Vor- und Nachteile sie haben.

Der zweite deutsche Verbundpartner, die G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, entwickelte im Teilvorhaben »Verfahrenstechnik« ein Sulfatreduktionsverfahren und demonstrierte es im kleintechnischen Maßstab. Damit lassen sich metall- und sulfathaltige Wässer unter Verwendung eines Bewegtbettbioreaktors erfolgreich behandeln: Mehr als 90 Prozent der Metalle werden als Metallsulfide abgetrennt, mehr als 99 Prozent der toxischen Substanzen und mehr als 60 Prozent des Sulfats werden entfernt. Ein Vorteil des Verfahrens ist der geringe regeltechnische Aufwand, da es ohne Gaszufuhr auskommt. Weiterhin ist die nicht verwertbare Reststoffmenge mit einem Zehntel des Ausgangsprodukts deutlich geringer als bei chemischen Behandlungsverfahren.

Auch die Ergebnisse der anderen Projektpartner zeigen, dass sich Prozesse mit sulfatreduzierenden Bakterien sehr gut eignen, um metall- und sulfathaltige Wässer zu reinigen und die Wertmetalle zurückzugewinnen. Zur Aufbereitung des Sickerwassers aus der Aluminiumoxid-Herstellungsanlage wurde eine Anlage für ein Biosorptionsverfahren fertiggestellt.

Prozesse können helfen, lokale Umweltprobleme zu lösen
Die Impact-Bewertung des Fraunhofer ISI zeigt, dass die in BIOMIMIC weiterentwickelten Verfahren technisch in der Lage sind, Metallverunreinigungen aus den betrachteten Abwasserströmen zu entfernen. Der potenzielle Beitrag dieser Aufbereitung zur EU-Versorgungssicherheit ist zwar eher gering, die Potenziale zur Lösung lokaler Umweltprobleme sind aber nicht zu vernachlässigen.

Um jedoch eine eindeutig umweltgerechtere und wirtschaftlich realisierbare Alternative zu rein chemischen Behandlungen der Abfallströme zu werden, müssen beide Verfahren hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Leistung weiter optimiert werden: Der Prozess mit sulfatreduzierenden Bakterien ließe sich unter anderem verbessern, indem die Energieeffizienz gesteigert wird, zudem könnten andere Abfallströme genutzt werden, um Energie und Kohlenstoff für den Prozess zur Verfügung zu stellen. Beim Biosorptionsverfahren hat die Nutzung von Biokohle gegenüber Hydrokohle ökologische und ökonomische Vorteile.

Projektleiterin Dr. Sabine Langkau, die am Fraunhofer ISI das Geschäftsfeld Nachhaltigkeitsinnovationen und Politik leitet, betont: »Die Aufbereitung von industriellen Abwässern bietet oft keine ökonomischen Gewinnmöglichkeiten für Unternehmen, selbst wenn diese Abwasserströme wie in den hier untersuchten Fällen versorgungskritische Metalle enthalten. Daher bedarf es auch weiterhin gesetzlicher Vorgaben wie beispielsweise der aktuellen EU-Wasserrahmenrichtlinie, um Abwasserbehandlungsverfahren in die Anwendung zu bringen und damit lokale Umweltprobleme zu lösen. Darüber hinaus kann eine Bewertung der ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der Verfahren unter Berücksichtigung der eingesetzten Energie- und Chemikalienmengen helfen, die Verfahren zu optimieren und das am besten geeignete Verfahren auszuwählen.«

Über das Projekt:
Das Projekt »BIOMIMIC« bestand aus mehreren Teilprojekten, an denen zehn europäische Partner innerhalb der transnationalen Ausschreibung des ERA-Nets ERA-MIN 2 gefördert wurden. Die deutschen Teilprojekte »Impact« und »Verfahrenstechnik« wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Medienkontakt
Anne-Catherine Jung
Leiterin Presse und Kommunikation
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
Telefon +49 721 6809-100
E-Mail presse@isi.fraunhofer.de

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der fundierten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Sabine Langkau: Telefon +49 721 6809-498, E-Mail sabine.langkau@isi.fraunhofer.de

Weitere Informationen:
http://publica.fraunhofer.de/documents/N-636240.html BIOMIMIC: Innovative biotechnologische Methoden zur effektiven Metallrückgewinnung aus Sekundärmaterialien (Abschlussbericht und Kurzfassung)
https://biomimic-project.eu/ Informationen zum Projekt

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Neue Daten zur Langzeit-Immunität von COVID-19-Infizierten

Vivian Upmann Informations- und Pressestelle
Universität zu Lübeck
Forscherinnen und Forscher an der Universität zu Lübeck und am Gesundheitsamt der Hansestadt Lübeck haben eine weitere Studie zur Dauer der Immunität nach einer COVID-19-Infektion abgeschlossen und herausgefunden, dass die Immunität mindestens 10 Monate anhält. Die Kombination aus Zellimmunität und Antikörpern scheint ursächlich zu sein.

Die Fragestellung war, ob und falls ja wie lange infizierte Personen nach einer SARS-CoV-2 Infektion Antikörper und Interferon-gamma (IFN-γ) produzieren und so anschließend über ausreichende Abwehrmechanismen verfügen, die sie vor einer erneuten Infektion schützen können.

Insgesamt 412 Erwachsene mit überwiegend milder oder moderater Symptomatik wurden im Rahmen dieses Projekts untersucht. Das Blut der Teilnehmenden wurde auf das Vorhandensein von spezifischen anti-SARS-CoV-2 IgG Antikörpern und auf die Freisetzung von Interferon-gamma (IFN-γ) untersucht. IFN-γ ist einer der wichtigsten Botenstoffe im Immunsystem und wird von sogenannten T-Lymphozyten freigesetzt. Bei den meisten Infektionen, so auch bei dem Coronavirus, sind diese Zellen unverzichtbar, damit die sogenannten B-Lymphozyten schützende Antikörper produzieren können. Somit kann eine gezielte Aussage über die Abwehrlage getroffen werden.
Anti-SARS-CoV-2 IgG Antikörper konnten auch zehn Monate nach der Infektion bei 316/412 (76,7%) der Studienteilnehmerinnen und Studienteilnehmer gemessen werden. Bei 274/412 (66,5 %) der Patientinnen und Patienten waren sowohl Antikörper (IgG) nachweisbar und der IFN-γ Test fiel positiv aus.
Im Schnitt waren auch 300 Tage nach der Infektion noch 50% der Antikörper und der IFN-γ Konzentrationen nachweisbar. Interessanterweise wurden bei einigen Teilnehmenden zwar hohe Antikörperwerte, aber niedrige IFN-γ-Spiegel gemessen und umgekehrt. Diese Beobachtung wird weiter untersucht. Das Projekt wurde in Kooperation mit der Firma Euroimmun in Lübeck durchgeführt. Die Ergebnisse wurden bereits auf dem medRxiv-preprint server veröffentlicht.

“Unsere Daten zeigen, dass bei nahezu allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern nach durchgemachter COVID-Infektion eine ausreichende Immunreaktion stattgefunden hat. Der Schutz hält für mindestens 10 Monate nach Infektion an. Die Ergebnisse können helfen zu entscheiden, in welchen Abständen Auffrischimpfungen gegen das Virus nötig sind“, so Prof. Dr. Werner Solbach, vom Zentrum für Infektions- und Entzündungsforschung an der Universität zu Lübeck.

„In unserer gemeinsamen Studie haben wir neben der etablierten Untersuchung auf Antikörper den Ansatz verfolgt, mit Hilfe der IFN-γ Messung eine Aussage zur so genannten zellulären Immunität, d.h. Abwehrlage auf Zellebene, treffen zu können. Die Ergebnisse sind beruhigend und lassen den Schluss zu, dass nur in der Zusammenschau von Antikörpern und Zellimmunität eine Aussage getroffen werden kann, wie lange man nach einer durchgemachten COVID-Infektion geschützt ist“, so Priv.-Doz. Dr. Alexander Mischnik, Leiter des Lübecker Gesundheitsamts und Letztautor der Studie.

Die vollständige Publikation ist online abrufbar unter:
https://medrxiv.org/cgi/content/short/2021.06.24.21259218v1

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Dr. med. Werner Solbach
Zentrum für Infektions- und Entzündungsforschung
Universität zu Lübeck
Ratzeburger Allee 160 | 23562 Lübeck
Tel.: 0451 3101 1947
werner.solbach@uni-luebeck.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. med. Werner Solbach
Zentrum für Infektions- und Entzündungsforschung
Universität zu Lübeck
Ratzeburger Allee 160 | 23562 Lübeck
Tel.: 0451 3101 1947
werner.solbach@uni-luebeck.de

Originalpublikation:
https://medrxiv.org/cgi/content/short/2021.06.24.21259218v1

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Hy2Biomethane: Intelligente Kombination von Biogas und Wasserstoff

Severin Mantel-Lehrer Hochschulkommunikation
Technische Hochschule Ingolstadt
Das Institut für neue Energie-Systeme (InES) der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) erhält eine Förderung für das Projekt „Hy2Biomethane“. Unter Verwendung des bei Biogasanlagen durch die Fermentation anfallenden Kohlendioxids soll mit Wasserstoff aus einer vor Ort angeschlossenen Elektrolyse wiederum Methan erzeugt werden. Als vielversprechender Konversionspfad wird dabei die biologische Methanisierung näher untersucht. Das konkrete Ziel des Forschungsprojektes besteht in der Konzeptionierung, Entwicklung und labortechnischen Erprobung der verfahrenstechnischen Einbindung eines Rieselbettreaktors in die Druckwasserwäsche-basierten Biogasaufbereitung.

Das Institut für neue Energie-Systeme (InES) der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) geht mit einem weiteren Forschungsvorhaben beim Thema Wasserstoffinfrastruktur und -verwertung voran. Wissenschaftler des InES-Forschungsbereichs Industrielle Energiesysteme profitieren dabei von besten Voraussetzungen bei der an der THI vorhandenen Laborinfrastruktur.
Auch die Politik unterstreicht mittlerweile durch vielfältige Initiativen den Stellenwert, den Wasserstoff als universeller Energieträger für kommende Phasen der Energiewende einnehmen soll. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich auch das InES bereits seit Jahren mit dieser Zukunftstechnologie. Im Rahmen des nun vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts „Hy2Biomethane“ sollen Biogas und Wasserstoff intelligent miteinander kombiniert werden.
Unter Verwendung des bei Biogasanlagen durch die Fermentation anfallenden Kohlendioxids soll mit Wasserstoff aus einer vor Ort angeschlossenen Elektrolyse wiederum Methan erzeugt werden. Als vielversprechender Konversionspfad wird dabei die biologische Methanisierung näher untersucht. Das konkrete Ziel des Forschungsprojektes besteht in der Konzeptionierung, Entwicklung und labortechnischen Erprobung der verfahrenstechnischen Einbindung eines Rieselbettreaktors in die Druckwasserwäsche-basierten Biogasaufbereitung. Den hierfür speziell entwickelten Rieselbettreaktor steuert der Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) als Projektpartner bei. Die Konzeptionierung sowie den Aufbau der gesamten Versuchsanlage übernehmen die Wissenschaftler des InES. Dabei können sie auch auf die exzellente Infrastruktur im Labor für Bioenergietechnik der Fakultät Maschinenbau am Campus der THI zurückgreifen.
Prof. Markus Goldbrunner leitet als Verbundkoordinator das Gesamtvorhaben. „Die Erzeugung von Biomethan durch die intelligente Kombination von Biogasanlagen und Elektrolyse, sowie die Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz bietet nicht nur für Biogasanlagen eine zukunftsorientierte Alternative“, so Prof. Goldbrunner.
Das Projekt „FlexBiomethane“, ein zweites Forschungsvorhaben des InES, befasst sich bereits seit vergangenem Jahr mit der katalytischen Direktmethanisierung von Biogas und ergänzt damit die oben beschriebenen Forschungsaktivitäten zur Wasserstofferzeugung und Methanisierung. Beide Projekte werden in der kommenden Ausgabe 04/2021 der VDI-Zeitschrift „Technik in Bayern“ näher erläutert, welche sich dem Schwerpunktthema Wasserstoff widmet.
Details zu allen weiteren Forschungsprojekten des Instituts für neue Energie-Systeme sowie auch dessen Forschungsbereichs Industrielle Energiesysteme können auf den Webseiten des InES abgerufen werden: http://www.thi.de/go/energie

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Carbon Black aus Autoreifen recyceln

Britta Widmann Kommunikation
Fraunhofer-Gesellschaft
Altreifen werden bislang vorwiegend zur Gewinnung von Energieträgern genutzt: Das darin enthaltene Carbon Black wird nur zu geringen Anteilen recycelt, da es etwa 20 Prozent mineralische Asche enthält. Mit einem neuen Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP lässt sich diese Asche nahezu vollständig abtrennen – und so sowohl das Carbon Black als auch die Minera-lien aus der Asche erneut nutzen.

Etwa drei Kilogramm Carbon Black – auch Industrieruß genannt – stecken in einem üblichen PKW-Reifen. Das Problem dabei: Für die Herstellung einer Tonne Carbon Black braucht man etwa 1,5 Tonnen fossile Rohstoffe und große Mengen Wasser, es entstehen bis zu drei Tonnen Kohlenstoffdioxid. Es wäre daher äußerst sinnvoll, das in Altreifen enthaltene Carbon Black zu recyclen. Das in ihnen enthaltene Rohstofflager ist riesig: Etwa vier Milliarden Altreifen haben sich bereits auf Deponien angesammelt, jährlich kommen etwa 1,8 Milliarden Reifen dazu. Bislang gewinnt man aus den Altreifen – ebenso wie aus technischen Gummimaterialien – jedoch vor allem Öle, mit denen wiederum Energie für industrielle Prozesse gewonnen wird oder die als Rohstoff in Raffinerien eingesetzt werden. Das Recovered Carbon Black dagegen, das bei dem Pyrolyse-Verfahren entsteht, bleibt größtenteils ungenutzt: Es enthält bis zu 20 Prozent mineralische Asche, die aus den bei der Reifenherstellung genutzten Additiven besteht – vor allem aus silikatischen Verbindungen und Zinkkomponenten.

Purifiziertes Carbon Black aus Altreifen
Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IBP in Valley haben im Auftrag der RCB Nanotechnologies GmbH aus München ein Entmineralisierungsverfahren entwickelt, über das sich das recycelte Carbon Black von seiner mineralischen Last befreien lässt. »Das so behandelte Recoverd Carbon Black ist nahezu frei von mineralischen Reststoffen, es lässt sich beispielsweise zu 100 Prozent für die Seitenteile von Reifen einsetzen – also ohne Beimischung von primärem Carbon Black. Es kann die ursprünglichen Industriematerialien somit vollständig ersetzen«, sagt Dr. Severin Seifert, Gruppenleiter am Fraunhofer IBP. Zum Vergleich: Ohne die Entmineralisierung lassen sich gerade einmal zehn Prozent des recycelten Carbon Blacks zum Primärmaterial zumischen. Dazu kommt: Bei dem Entmineralisierungsverfahren entsteht nicht nur hochwertiger Industrieruß. Auch die Mineralstoffe werden mit großer Reinheit wiedergewonnen und können industriell weiterverwendet werden.

Doch wie gelingt es den Forschern, das Carbon-Black-Asche-Gemisch, das beim Pyrolyse-Verfahren entsteht, entsprechend aufzureinigen? »Wir nutzen dazu einen nasschemischen Prozess«, erläutert Christian Kaiser, Projektleiter am Fraunhofer IBP. »Vereinfacht gesagt: Wir geben das (Roh) Carbon Black-Asche-Gemisch zusammen mit verschiedenen Additiven in einen Reaktor, vermischen es mit Fluid und fahren eine definierte Druck- und Temperaturkurve. Dabei werden die einzelnen Stoffe selektiv aus dem Gemisch herausgelöst.« Was sich zunächst einfach anhört, hat es durchaus in sich: Die Parameter und Additive müssen derart eingestellt werden, dass sich jeweils nur ein bestimmtes Mineral möglichst sortenrein aus dem Gemisch herauslöst. Zudem müssen Temperatur und Druck dabei so moderat bleiben, dass das Verfahren auch technisch ohne größere Einschränkungen umsetzbar ist. Auch dürfen nicht zu viele Additive zugegeben werden – schließlich gilt es, die wirtschaftlichen Aspekte mit im Blick zu behalten und den Prozess nicht zu teuer werden zu lassen. Einen Teil der Additive gewinnen die Forscher und Forscherinnen daher zurück und schließen auch hier den Stoffkreislauf. Das Ergebnis des Entmineralisierungsverfahrens: Recyceltes Carbon Black mit hohem Reinheitsgrad für den Einsatz in Reifen und anderen Gummiprodukten sowie als Farbmittel (Masterbatch) für Kunststoffanwendungen, Silikate, die etwa in der Baustoffindustrie oder für Farben eingesetzt werden können, sowie Zinksalze für unterschiedlichste Anwendungen.

Industrielle Anlage bereits im Bau
Eine Pilotanlage mit einem Reaktorvolumen von 200 Litern existiert bereits – und wird die nächsten zwei Jahre am Fraunhofer IBP in Valley für die weiterführende Forschung aktiv im Betrieb sein. Ziel ist es, das Recovered Carbon Black auch für weitere industrielle Anwendungen nutzbar zu machen. Der Grundprozess ist ebenfalls bereits patentiert, mit der RCB Nanotechnologies GmbH als exklusivem Lizenznehmer. Derzeit arbeitet die Firma daran, den Prozess in den industriellen Maßstab zu überführen: Die Produktionshalle ist bereits gebaut, das Reaktorvolumen für einen Produktionsstrang soll jeweils bei 4000 Litern liegen. Das heißt: Ein Produktionsstrang wird pro Stunde 400 Kilogramm recyceltes Carbon Black von der Asche befreien – das sind 2500 Tonnen pro Jahr. In der finalen Ausbaustufe soll die gesamte Anlage eine Kapazität von knapp 30 000 Tonnen pro Jahr haben.

Längerfristig soll der Prozess zudem von einem Batch-Prozess in einen kontinuierlichen Prozess überführt werden. Auch Interessenten gibt es bereits: »Unsere Partner bekommen mittlerweile mehr Musteranfragen, als wir bedienen können«, sagt Kaiser. » Schließlich, stellt das so veredelte Recovered Carbon Black eine erste ernstzunehmende und nachhaltige Lösung für den Ersatz der technischen Industrierußen dar.«

Weitere Informationen:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/juli-2021/carbon-bl…

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SARS-CoV-2: Schnelltests nur bedingt zuverlässig

Gunnar Bartsch Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Gängige Schnelltests auf eine Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus erkennen Infizierte deutlich seltener als ein PCR-Test. Das zeigt eine neue Studie eines Forschungsteams der Würzburger Universitätsmedizin.

Im Bemühen, die Corona-Pandemie einzudämmen, sind Antigen-Schnelltests derzeit ein weit verbreitetes Instrument. In der Schule, vor dem Besuch von Kulturveranstaltungen, auf der Fahrt in den Urlaub: Überall ist ein negatives Testergebnis der Schlüssel zum Einlass. Kein Wunder: Schließlich sind die Schnelltests eine einfache, kostengünstige und direkt vor Ort auswertbare Möglichkeit der Testung auf eine Infektion mit SARS-CoV-2.

Labordaten der Hersteller, auf denen die Zulassung basiert, bescheinigen den Tests eine hohe Zuverlässigkeit. Verglichen mit der Referenzmethode der COVID-19-Diagnostik, dem Nachweis der Erbsubstanz des Virus durch sogenannte PCR-Tests, soll ihre Sensitivität Werte von über 90 Prozent erreichen. „Sensitivität“ gibt in diesem Fall an, bei welchem Prozentsatz erkrankter Patienten die Infektion durch die Anwendung des Tests tatsächlich erkannt wird, das heißt, ein positives Testresultat auftritt.

Sensitivität liegt deutlich unter Herstellerangaben
Forscherinnen und Forscher aus den Instituten für Hygiene und Mikrobiologie sowie Virologie und Immunbiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) sowie mehrerer Kliniken des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) sind jetzt zu einem anderen Ergebnis gekommen. Demnach liegt die Sensitivität der Antigen-Schnelltests im klinischen Praxiseinsatz mit 42,6 Prozent signifikant unter den Herstellerangaben. Die Ergebnisse dieser Studie hat das Team in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift EBioMedicine veröffentlicht.

Aus insgesamt 5.068 Untersuchungen stammen die Daten der Studie – bei den Teilnehmenden wurden jeweils sowohl ein Antigen-Schnelltest als auch ein PCR-Test durchgeführt. Anschließend wurden die Ergebnisse miteinander verglichen. Während die Sensitivität der Schnelltests dabei deutlich schlechter als erwartet ausfiel, erreicht ein anderes Kriterium gute Werte: die Spezifität. Sie liegt mit 99,68 Prozent im Bereich der Herstellerangaben. Die Spezifität beziffert den Anteil der korrekt negativ getesteten Personen.

Potenzielle Superspreader werden gut erkannt
„Unsere Auswertung zeigt, dass SARS-CoV-2-Infizierte mit sehr hoher Viruslast – potenzielle ‚Superspreader‘ – sehr zuverlässig mittels Antigen-Schnelltests als positiv erkannt werden. In SARS-CoV-2-Proben mit niedrigen Viruslasten hingegen werden Infektionen so gut wie nicht erkannt“, fasst Studienleiter Dr. Manuel Krone die zentralen Ergebnisse der Studie zusammen. Krone ist Arbeitsgruppenleiter am Institut für Hygiene und Mikrobiologie und seit 1. Juni 2021 stellvertretender Leiter der Stabsstelle Krankenhaushygiene des UKW.

Problematisch ist dies aus Sicht der Mediziner vor allem zu Beginn einer Infektion. „Dann liefern Antigen-Schnelltests möglicherweise erst später als ein PCR-Test die richtige Diagnose und können so den Betroffenen eine falsche Sicherheit geben“, sagt Krone. Den Testanwendern sollte dies bewusst sein, so der Mediziner. Schließlich sei die Gefahr groß, dass sich Infizierte aufgrund eines negativen Testergebnisses nicht mehr an die Abstands- und Hygieneregeln halten und somit das Virus in ihrem Umfeld verbreiten. Weniger problematisch sei das „falsch-negative“ Testergebnis am Ende einer Infektion, weil dann von den Infizierten kein hohes Ansteckungsrisiko mehr ausgeht.

Wichtige Erkenntnisse für Teststrategien
Die Ergebnisse der Studie sind für COVID-19-Teststrategien von großer Bedeutung: „Antigen-Schnelltests sollten nicht als Ersatz für PCR-Untersuchungen bei symptomatischen Personen eingesetzt werden, wenn PCR-Kapazitäten zur Verfügung stehen“, sagt Krone. Von ihrem Einsatz prinzipiell abraten will der Mediziner jedoch nicht: „Großflächig und regelmäßig eingesetzt ermöglichen sie eine zusätzliche Erkennung von in vielen Fällen auch asymptomatischen SARS-CoV-2-Infizierten und damit eine Unterbrechung von Infektionsketten.“

Isabell Wagenhäuser, Doktorandin am Institut für Hygiene und Mikrobiologie und Erstautorin der Studie, ergänzt: „In Situationen, in denen eine momentan hohe Infektiosität ausgeschlossen werden soll, weil viele Menschen auf engem Raum zusammenkommen, können Antigen-Schnelltests eine sinnvolle Ergänzung weiterer Hygienemaßnahmen darstellen. Auch die infektionsepidemiologische Lage spielt eine wichtige Rolle bei der Beurteilung, ob ein Einsatz von Antigen-Schnelltests sinnvoll ist.“

Inzidenz muss berücksichtigt werden
Das sieht auch Professor Ulrich Vogel, Leiter der Stabsstelle Krankenhaushygiene des UKW, so. Er weist darauf hin: „Bei der Entscheidung zum Einsatz von Antigen-Schnelltests muss immer auch die aktuelle Inzidenz bedacht werden, da der positive Vorhersagewert der Tests bei niedrigen Inzidenzen abfällt.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Manuel Krone, Institut für Hygiene und Mikrobiologie, T: +49 931 31-88040, krone_m@ukw.de

Originalpublikation:
Clinical performance evaluation of SARS-CoV-2 rapid antigen testing in point of care usage in comparison to RT-qPCR. Isabell Wagenhäuser, Kerstin Knies, Vera Rauschenberger, Michael Eisenmann, Miriam McDonogh, Nils Petri, Oliver Andres, Sven Flemming, Micha Gawlik, Michael Papsdorf, Regina Taurines, Hartmut Böhm, Johannes Forster, Dirk Weismann, Benedikt Weißbrich, Lars Dölken, Johannes Liese, Oliver Kurzai, Ulrich Vogel, Manuel Krone, EBioMedicine (2021); 69:103455, https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103455

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Säure in der Nano-Pore: Wasser in Zeolithen hilft bei der Umwandlung von Biomasse in Biosprit

Dr. Andreas Battenberg Corporate Communications Center
Technische Universität München
Zeolithe sind extrem poröse Materialien: Zehn Gramm davon können eine innere Oberfläche von der Größe eines Fußballfeldes besitzen. Ihre Hohlräume lassen sich nutzen, um chemische Reaktionen zu katalysieren und damit Energie zu sparen. Ein internationales Forschungsteam hat nun neue Erkenntnisse über die Rolle von Wassermolekülen in diesen Prozessen gewonnen. Eine wichtige Anwendung ist die Umwandlung von Biomasse in Biosprit.

Treibstoff aus Biomasse gilt zwar als klimaneutral, dennoch benötigt man Energie um ihn herzustellen: Erst höhere Temperaturen und Druck sorgen dafür, dass die gewünschten chemischen Reaktionen stattfinden.

„Wenn wir in Zukunft auf fossile Energieträger verzichten und Biomasse im großen Stil effizient nutzen wollen, dann müssen wir auch Wege finden, den Energiebedarf bei der Verarbeitung zu reduzieren“, sagt Johannes Lercher, Professor für Technische Chemie an der Technischen Universität München (TUM) und Direktor am Institute for Integrated Catalysis am Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington (USA).

Zusammen mit einem internationalen Forschungsteam hat der Chemiker sich jetzt die Rolle von Wassermolekülen bei Reaktionen innerhalb der nur wenige Nanometer großen Poren in Zeolithen genauer angesehen.

Das Saure an der Säure
Eine Säure zeichnet sich dadurch aus, dass sie bereitwillig Protonen abgibt. Salzsäure spaltet sich so auf in ein negativ geladenes Chlorid-Anion, wie es auch im Kochsalzkristall vorkommt, und ein positiv geladenes Proton, das in Wasser an Wassermoleküle andockt. Es entsteht so ein positiv geladenes Hydronium-Ion, das dieses Proton aber auch gerne wieder weiter reicht, beispielsweise an ein organisches Molekül.

Wird diesem ein Proton „aufgedrängt“, versucht es sich zu stabilisieren. Aus einem Alkohol kann so ein Molekül mit einer Doppelbindung werden – ein typischer Reaktionsschritt auf dem Weg von Biomasse zu Biosprit. Die Wände von Zeolithen stabilisieren die bei der Umwandlung auftretenden Übergangszustände und helfen so, den Energieaufwand für die Reaktion zu minimieren.

Ein Zeolith wird sauer
In Zeolithen gibt es Sauerstoffatome im Kristallverband, die bereits ein Proton besitzen. Im Zusammenspiel mit Wassermolekülen bilden sie, wie molekulare Säuren, Hydronium-Ionen.

Während die sich im Wasser jedoch verteilen, sind sie im Zeolithen fest gebunden. Durch chemische Vorbehandlung kann man die Zahl dieser aktiven Stellen variieren und so in den Poren des Zeolithen eine bestimmte Dichte von Hydronium-Ionen herstellen.

Der optimale Zeolith für jede Reaktion
Das Forschungsteam variierte nun systematisch die Größe der Hohlräume, die Dichte der aktiven Zentren und die Wassermenge. So konnte es zeigen, welche Porengröße und welche Wassermenge ausgewählte Beispielreaktion am besten katalysiert.

„Grundsätzlich kann man die Reaktionsgeschwindigkeit steigern, indem man die Poren enger macht und die Ladungsdichte erhöht“, erklärt Johannes Lercher. „Diese Steigerung hat allerdings Grenzen: Wenn es zu eng wird und die Ladungen zu dicht nebeneinander sind, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit wieder ab. Für jede Reaktion kann man so die optimalen Bedingungen finden.“

„Zeolithe sind für alle chemischen Reaktionen geeignet, deren Reaktionspartner in diese Poren hineinpassen und bei denen eine Säure als Katalysator eingesetzt wird“, betont Lercher. „Wir stehen hier ganz am Anfang einer Entwicklung die das Potenzial hat, die Reaktivität von Molekülen auch bei niedrigen Temperaturen deutlich zu erhöhen und damit bei der Gewinnung von Kraftstoffen oder chemischen Substanzen in erheblichem Umfang Energie einzusparen.“

An der Forschung beteiligt waren das Forschungszentrum für Chemie und Katalyse an der Technischen Universität München, das US-Institute for Integrated Catalysis am Pacific Northwest National Laboratory, das Schweizer Paul-Scherrer-Institut sowie die Universität Yangzhou und das Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology in China. Die Arbeit wurde gefördert durch die Technische Universität München und das US Department of Energy, Office of Science.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Johannes A. Lercher
Lehrstuhl für Technische Chemie II und
Zentralinstitut für Katalyseforschung
Technische Universität München
Lichtenbergstr. 4, 85748 Garching
Tel.: +49 89 289 13540 – E-Mail: johannes.lercher@ch.tum.de

Originalpublikation:
Niklas Pfriem, Peter H. Hintermeier, Sebastian Eckstein, Sungmin Kim, Qiang Liu, Hui Shi, Lara Milakovic, Yuanshuai Liu, Gary L. Haller, Eszter Baráth, Yue Liu, Johannes A. Lercher
Role of the ionic environment in enhancing the activity of reacting molecules in zeolite pores
Science, May 28, 2021: Vol. 372, Issue 6545, pp. 952-957 – DOI: 10.1126/science.abh3418

Weitere Informationen:
https://science.sciencemag.org/content/372/6545/952.abstract Originalpublikation
https://www.tum.de/nc/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/details/36774/ Presseinformation auf der TUM-Website
https://www.department.ch.tum.de/tc2/ Website der Arbeitsgruppe

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Ist Carsharing gut für die Umwelt?

Miriam Hegner Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Verband der Hochschullehrer für Betriebswirtschaft e.V.
Carsharing ermöglicht registrierten Nutzern die unkomplizierte Miete eines Fahrzeuges per Smartphone. Während in stationsbasierten Systemen jedes Auto nach der Miete wieder zu seinem festen Standort zurückgebracht werden muss, ermöglichen free-floating Systeme die Rückgabe auf jedem beliebigen öffentlichen Parkplatz einer Großstadt. Jochen Gönsch, Professor für Betriebswirtschaftslehre und Service Operations an der Universität Duisburg-Essen, erläutert, warum das gut für die Umwelt ist.

Moderne und bedarfsorientierte Flotten senken den Verbrauch
Viele Carsharing-Anbieter verfügen über moderne Fahrzeuge, die sehr gute Verbrauchs- und Abgaswerte besitzen. Nicht zuletzt aus Imagegründen stehen zahlreiche Elektrofahrzeuge zur Verfügung. Hinzu kommt, dass die Flotten aus überdurchschnittlich vielen Kleinwagen bestehen. Automobilhersteller senken so über ihre Carsharing-Töchter den durchschnittlichen Verbrauch aller hergestellten Pkw. Für sie ist das wichtig, weil die EU hier Obergrenzen vorschreibt. Ein weiteres Argument ist oft, dass Kundinnen und Kunden immer das passende Auto nutzen können: Die Kundin muss nicht immer Kleinbus fahren, nur weil sie ab und an mit der Familie in Urlaub fährt, sondern kann die Größe des PKWs nach tatsächlichem Bedarf wählen.

Gute Auslastung schont die Umwelt
Auch wenn die Auslastung von Carsharing-Fahrzeugen meist im einstelligen Prozentbereich liegt, so werden sie doch deutlich intensiver genutzt als Privatfahrzeuge. Für die gleiche Fahrleistung müssen also weniger Fahrzeuge hergestellt und entsorgt werden. Vor allem wird der benötigte Parkraum reduziert – laut Studien um bis zu 20%.

Aber: Wird am Ende tatsächlich der Pkw oder auch der Bus ersetzt?
Es stellt sich die Frage, ob durch Carsharing tatsächlich der eigene PKW oder nur die Nutzung des öffentlichen Nahverkehrs ersetzt wird. Studien zeigen, dass bei Nutzern von Carsharing der private Pkw-Besitz sinkt. Die entsprechenden Fahrten werden einerseits durch Carsharing, insbesondere aber auch durch den öffentlichen Nahverkehr ersetzt. Das heißt, Carsharing leistet mittelfristig einen Beitrag zu einer nachhaltigen, zukunftsfähigen Mobilität.

Professor Gönsch ist einer von über 170 VHB experts des Verbands der Hochschullehrer für Betriebswirtschaft e.V. (VHB). Mit rund 2.800 Mitgliedern ist der Verband eine wachsende, lebendige Plattform für wissenschaftlichen Austausch, Vernetzung und Nachwuchsförderung in allen Bereichen der BWL und darüber hinaus.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Jochen Gönsch, Professor für Betriebswirtschaftslehre und Service Operations an der Universität Duisburg-Essen
jochen.goensch@uni-due.de

Weitere Informationen:
https://vhbonline.org/vhb-experts

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Kontaktlinse fürs Ohr

Britta Widmann Kommunikation
Fraunhofer-Gesellschaft
Lärm, ein Hörsturz, Gefäßverengungen, das Alter – Schwerhörigkeit kann viele Ursachen haben. Um Betroffenen mit Hörschädigung ein besseres Leben zu ermöglichen, hat das Mannheimer Start-up Vibrosonic eine neuartige Hörhilfe entwickelt, deren Lautsprecher direkt auf dem Trommelfell aufliegt. Diese Hörkontaktlinse® muss nicht implantiert werden. Ihre Klangqualität übertrifft die bisheriger Hörsysteme. Vibrosonic ist eine Ausgründung der Fraunhofer-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und der Universitäts-HNO-Klinik Tübingen.

Etwa 15 Millionen Deutsche sind schwerhörig, schätzt der Deutsche Schwerhörigenbund e.V. In vielen Fällen können Hörhilfen das Hörvermögen verbessern und den Alltag der betroffenen Menschen erleichtern. Bei gängigen Hörgeräten sitzt der Lautsprecher im Gehörgang des Trägers. Daraus resultierende akustische Verzerrungen können die Klangqualität beeinträchtigen. Das Mikrofon befindet sich hinter dem Ohr und ist dadurch anfällig für Störgeräusche wie etwa Wind. Mit einer innovativen Hörhilfe will das Mannheimer Start-up Vibrosonic diesen Nachteilen entgegenwirken. Dr. Dominik Kaltenbacher und Dr. Jonathan Schächtele, ehemals Wissenschaftler der Fraunhofer-Projektgruppe PAMB, und Dr. Ernst Dalhoff von der Uni-HNO-Klinik Tübingen haben das Unternehmen im Jahr 2016 ausgegründet. Heute, fünf Jahre später, zählt Vibrosonic 27 Mitarbeitende.

Auf der Hörkontaktlinse® basierende Hörlösungen von Vibrosonic verstärken Klänge im Frequenzbereich von 80 Hz bis 12 kHz
Die erste, CE-zertifizierte Hörlösung Vibrosonic alpha besteht aus drei Komponenten: der Hörkontaktlinse®, einem Gehörgangsmodul und einem Hinter-dem-Ohr-Modul. Hörkontaktlinse® und Gehörgangsmodul verbleiben fest im Gehörgang, das Hinter-dem-Ohr-Modul kann flexibel abgenommen werden. Mit der Hörkontaktlinse® sitzt der Lautsprecher nicht im Gehörgang, sondern auf dem Trommelfell. Schwingungen überträgt sie ohne Luftschall direkt auf die Gehörknöchelchen. Die Klangübertragung erfolgt durch direkte mechanische Stimulation des Gehörs. Dadurch kann das natürliche Hören weitgehend nachempfunden werden.

Die Hörkontaktlinse®, Lautsprecher und eine der drei Komponenten der Vibrosonic alpha, ist in der Lage, Klänge im gesamten hörbaren Frequenzbereich von unter 80 Hz bis deutlich über 12 kHz zu verstärken. Klassische Systeme hingegen können dies nicht.

Aufgrund der Unterschiede in der Trommelfellform wird die Hörkontaktlinse® für jeden Patienten individuell hergestellt. Dazu wird der Vibrosonic-Aktor, ein piezoelektrischer Mikrolautsprecher, in eine Silikonform eingegossen. »Da unsere Hörkontaktlinse® direkt auf dem Trommelfell getragen wird – wie eine Kontaktlinse auf dem Auge – können sehr tiefe und besonders hohe Töne sehr gut verstärkt und störende Geräusche durch Rückkopplungen prinzipbedingt weitgehend vermieden werden. Die tiefen Töne sind beispielsweise beim Genuss von Musik entscheidend, weil der Klang dadurch satter wird. Hohe Töne gut hören zu können, ist für das Sprachverstehen wichtig, denn die codierten Obertöne machen den Charakter einer Stimme aus«, erläutert Vibrosonic CEO Dr. Dominik Kaltenbacher.

Strukturen des Aktors tausendmal kleiner als ein menschliches Haar
Bei hochgradiger Schwerhörigkeit oder extremer Miniaturisierung stoßen herkömmliche Hörgeräte aufgrund von Rückkopplungs- und Verzerrungseffekten an ihre Grenzen – verursacht durch Leistungsgrenzen der seit jeher verwendeten Spulen-Lautsprecher. »In der Hörkontaktlinse® verwenden wir den weltweit ersten Hörgerätelautsprecher, der konsequent mit den Methoden der Mikrosystemtechnik entwickelt und realisiert wurde, den sogenannten Vibrosonic-Aktor. Einzelne Strukturen des Vibrosonic-Aktors sind tausendmal kleiner als die Dicke eines menschlichen Haars. Trotz kleinster Abmessungen verfügt er über überragende audiologische Eigenschaften«, sagt Kaltenbacher.

Hörsystem für Patienten mit leichtem bis moderat schwerem Hörverlust
Erste Studien mit wenigen Probanden haben gezeigt, dass Vibrosonic alpha das Klangerlebnis von Menschen mit leichter bis mittelgradiger Hörschädigung verbessern kann. Das System eignet sich für Patienten ab 18 Jahren und kann sowohl auf einem als auch auf beiden Ohren getragen werden, je nach individuellem Hörverlust. Geplant ist aber, alle derzeitigen Hörsystemkomponenten derart zu miniaturisieren, dass sie im Gehörgang verschwinden und unsichtbar sind.

Weitere Informationen:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/juli-2021/kontaktli…

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19,6 Millionen Beschäftigte arbeiten in einer anderen Gemeinde

Christian Schlag Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)
Knapp 60 Prozent der sozialversicherungspflichtig Beschäftigten arbeiteten im Jahr 2020 nicht an ihrem Wohnort. Das entspricht 19,6 Millionen Menschen. Gegenüber dem Vorjahr blieb sowohl die Zahl als auch der Anteil der Beschäftigten stabil, die auf dem Weg zur Arbeit die Gemeindegrenzen überschreiten. Das ergab eine Auswertung des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), die sich auf Pendlerstatistiken der Bundesagentur für Arbeit stützt.

Knapp 60 Prozent der sozialversicherungspflichtig Beschäftigten arbeiteten im Jahr 2020 nicht an ihrem Wohnort. Das entspricht 19,6 Millionen Menschen. Gegenüber dem Vorjahr blieb sowohl die Zahl als auch der Anteil der Beschäftigten stabil, die auf dem Weg zur Arbeit die Gemeindegrenzen überschreiten. Das ergab eine Auswertung des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), die sich auf Pendlerstatistiken der Bundesagentur für Arbeit stützt.

Die Pendlerstatistik sagt nichts darüber aus, wie viele Beschäftigte sich im vergangenen Jahr im Homeoffice befanden und entsprechend nicht täglich pendelten. Sie zeigt jedoch, wie sich die Arbeitsmarktzentren regional verteilen und wie weit diese aufs Umland ausstrahlen.

Im Vergleich der Großstädte übt München die größte Anziehungskraft für Arbeitskräfte aus dem Umland aus. So wohnten im Jahr 2020 410.000 der in München arbeitenden Beschäftigten außerhalb der Stadtgrenzen. Es folgen Frankfurt am Main (384.000), Hamburg (355.000) und Berlin (332.000).

Die höchsten Anteile an Beschäftigten mit einem Wohnort außerhalb der Stadtgrenzen wiesen im Jahr 2020 die Großstädte Darmstadt (69 Prozent), Ludwigshafen am Rhein, Erlangen und Offenbach am Main (jeweils 68 Prozent) auf.

„Die Pandemie hat die Arbeitswelt grundlegend verändert“, so der Leiter des BBSR, Dr. Markus Eltges. „Formen der mobilen Arbeit bieten die große Chance, den Pendlerverkehr in den Großstädten und ihrem Umland zu reduzieren – und damit auch die umwelt- und gesundheitlichen Belastungen zu verringern, die durch das Pendeln entstehen. Kleine und mittelgroße Kommunen können als Wohnorte abseits der Großstädte attraktiver werden, wenn Beschäftigte nur wenige Tage im Monat im Büro sind und größtenteils von zu Hause aus arbeiten“, sagt Eltges. „Die Arbeitgeber müssen diese neue Arbeitswelt auch wollen und sehen, was sie für Vorteile hat. Bei einer Win-win-Situation wird es kein Zurück in die alte Arbeitswelt geben.“

Interessierte können die Ergebnisse für die Großstädte auf der Website des BBSR unter http://www.bbsr.bund.de abrufen.

Datengrundlage der Auswertung sind die Pendlerstatistiken der Bundesagentur für Arbeit mit Stand 30.06.2020.

Kontakt

Kontakt
Christian Schlag
Stab Direktor und Professor
Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)
im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Deichmanns Aue 31–37
53179 Bonn
Telefon: +49 228 99401-1484
christian.schlag@bbr.bund.de

Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) berät als Ressortforschungseinrichtung die Bundesregierung bei Aufgaben der Stadt- und Raumentwicklung sowie des Wohnungs-, Immobilien- und Bauwesens.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Thomas Pütz
Referat „Digitale Stadt, Umwelt und Verkehr“
Telefon: +49 228 99401-2300
thomas.puetz@bbr.bund.de

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Gemeinsam für Umwelt und Gesellschaft: Umfangreiche Analyse zum Klimawandel vorgestellt

Martin Labadz Referat Öffentlichkeitsarbeit
Bundesanstalt für Gewässerkunde
Der Klimawandel schreitet weiter voran. Doch wie wirkt er sich künftig auf die Natur, unsere Gesundheit, unser Wirtschaften und unseren Alltag aus? Mögliche Veränderungen und Anpassungsoptionen hat die BfG zusammen mit zahlreichen anderen Bundesbehörden in einer umfassenden Analyse erarbeitet. Entstanden ist die Klimawirkungs- und Risikoanalyse des Bundes.

Die Klimawirkungs- und Risikoanalyse (KWRA) ist eine der umfangreichsten Analysen von Risiken und Wirkungen des Klimawandels in Deutschland. Sie wird im Auftrag der Bundesregierung im Rahmen der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) alle sechs Jahre durch das Behördennetzwerk „Klimawandel und Anpassung“ erstellt. An der aktuellen Version, die heute im Rahmen einer vom Bundesumweltministerium veranstalteten Abschlusskonferenz vorgestellt wurde, haben Expertinnen und Experten aus 25 Bundesbehörden und -institutionen aus neun Ressorts mitgearbeitet – federführend organisiert vom Umweltbundesamt. Die KWRA umfasst somit die gesammelten Erkenntnisse und Ergebnisse der behördlichen Forschungsarbeit zum Thema Klimawandel, und das interdisziplinär und ressortübergreifend.

Für den Bereich Wasser hat die BfG ihre Expertise in den Sachstandsbericht einfließen lassen. Denn: Wasser ist und bleibt einer der wichtigsten Faktoren für Mensch, Umwelt und Wirtschaft: Ansteigende Meeresspiegel, zunehmende Hochwasserereignisse, aber auch Niedrigwasser, verbunden mit steigenden Wassertemperaturen und abnehmender Wasserqualität, könnten zukünftig viele gesellschaftlich relevante Bereiche vor Herausforderungen stellen.

Dr. Birgit Esser, Leiterin der BfG, betonte auf der Abschlusskonferenz: „Es ist essentiell, dass wir den Blick in die wasserwirtschaftliche Zukunft immer auf den neuesten wissenschaftlichen Stand bringen. Die komplexe Herausforderung Klimawandel kann aber nur interdisziplinär sowie behörden- und ressortübergreifend angegangen werden. Alle Perspektiven sind gleichermaßen gefordert, vom Umweltschutz bis hin zur Ingenieurtechnik. Deshalb arbeiten wir im Behördennetzwerk der DAS, aber auch in den Forschungsprogrammen Blaues Band Deutschland, im Nationalen Hochwasserschutzprogramm und BMVI-Expertennetzwerk intensiv mit.“

Bei diesen und weiteren ressortübergreifenden Programmen liefert die BfG wesentliche Grundlagen für die Klimawirkungsanalysen und die Klimaanpassung. Und stellt damit für das Thema Wasser insgesamt und insbesondere für die Bundeswasserstraßen Daten für eine Vielzahl von Themen und Nutzern bereit, und das auf stets aktuellem Wissensstand.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Enno Nilson (0261-1306 5325, nilson@bafg.de)

Anhang
Pressemitteilung: Gemeinsam für Umwelt und Gesellschaft: Umfangreiche Analyse zum Klimawandel vorgestellt

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Kleingewässer in Agrarlandschaften stark mit Pestiziden belastet

Susanne Hufe Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Pestizide sichern die Erträge in der Landwirtschaft, indem sie schädliche Insekten, Pilze und Unkräuter bekämpfen. Sie gelangen aber auch in Bäche und schädigen die aquatischen Lebensgemeinschaften, die für den Erhalt der Artenvielfalt entscheidend sind, Teil des Nahrungsnetzes sind und die Selbstreinigung des Wassers unterstützen. In einem bundesweiten Monitoringprogramm haben Wissenschaftler:innen unter UFZ-Leitung gezeigt, dass die Grenzwerte für Pestizide zu hoch angesetzt sind und selbst diese in über 80 Prozent der Gewässer überschritten werden. Wie sie schreiben, kann der Verlust der Artenvielfalt nur gestoppt werden, wenn die Umweltrisikobewertung der Pestizide reformiert wird.

Zwei Jahre lang haben die Forscherinnen und Forscher die Pestizidbelastung an mehr als 100 Messstellen an Bächen untersucht, die durch überwiegend landwirtschaftlich genutzte Tieflandregionen in zwölf Bundesländern fließen. Sie stellten dort erhebliche Überschreitungen des RAK-Werts fest – das ist die im behördlichen Zulassungsverfahren eines Pflanzenschutzmittels festgelegte Konzentration eines Wirkstoffs, die im Gewässer nicht überschritten werden darf, um negative Auswirkungen auf Gewässerorganismen zu verhindern. So wurden die RAK-Werte in der überwiegenden Mehrzahl der Gewässer überschritten (81 Prozent). In 18 Prozent der Bäche wurden sogar für mehr als zehn Pestizide derartige Überschreitungen nachgewiesen. „Wir haben bundesweit eine deutlich höhere Pestizidbelastung in den Kleingewässern nachgewiesen als wir das ursprünglich erwartet haben“, sagt Prof. Matthias Liess, Ökotoxikologe am UFZ und Koordinator des Projekts Kleingewässermonitoring. Zum Beispiel überschritt Thiacloprid, ein Insektizid aus der Klasse der Neonicotinoide, den RAK-Wert in drei Gewässern um mehr als das 100fache. Andere Insektizide wie Clothianidin, Methiocarb und Fipronil, aber auch Herbizide wie Terbuthylazin, Nicosulfuron und Lenacil toppten den RAK-Wert um den Faktor 10 bis 100 in 27 Gewässern.

Aufgrund des umfangreichen Datensatzes konnten die Forscher:innen nachweisen, dass Pestizide auf Lebensgemeinschaften aquatischer Wirbelloser bereits in viel niedrigeren Konzentrationen wirken als bisher in der Pestizid-Zulassung angenommen. Ab welcher Konzentration das der Fall ist, hängt davon ab, welche Arten überleben sollen. Sollen in Kleingewässern beispielsweise empfindliche Insektenarten wie Köcherfliegen und Libellen geschützt werden, sind sehr viel niedrigere Grenzwerte – um den Faktor 1.000 – notwendig als wenn eher unempfindliche Schnecken und Würmer erhalten werden sollen. „Für empfindliche Insektenarten ist die Pestizidkonzentration in den kleinen Tieflandgewässern der wesentliche Faktor, der ihr Überleben bestimmt. Andere Umweltprobleme wie Gewässerausbau, Sauerstoffmangel oder zu hoher Nährstoffgehalt spielen dagegen eine geringere Rolle“, sagt Matthias Liess. Damit habe diese Studie erstmals ein Ranking der Umweltprobleme ermöglicht.

In der derzeitigen Zulassungspraxis von Pflanzenschutzmitteln wird die hohe Empfindlichkeit der Arten im Ökosystem unterschätzt. Denn bislang wird das ökologische Risiko von Pestiziden im Freiland auf Basis von Laborstudien, künstlichen Ökosystemen und Simulationsmodellen vorhergesagt. Die Ergebnisse aus dem Labor spiegelten aber laut Matthias Liess nicht die Realität wider: „Im Ökosystem wirken neben Pestiziden noch zahlreiche weitere Stressoren auf die Organismen, sodass diese auf Pestizide deutlich empfindlicher reagieren. Natürliche Stressoren wie der Räuberdruck oder die Konkurrenz der Arten werden im Zulassungsverfahren nicht ausreichend berücksichtigt. Diese offensichtlichen Probleme fallen aber nicht auf, da sowohl die Menge des Pestizideintrags als auch ihre Wirkung weder in Deutschland noch in anderen Staaten in der Umwelt validiert werden“, sagt er.

Im Verlauf des Kleingewässermonitorings stellten die Wissenschaftler:innen weiter fest, dass die Art der Probenahme entscheidenden Einfluss auf die gemessenen Konzentrationen der Pestizide hat. Sie hatten nämlich nicht nur die von der EU-Wasserrahmenrichtlinie als Standard vorgegebene Schöpfprobe genommen, sondern auch eine sogenannte Ereignisprobe. Dabei nimmt ein automatisch gesteuerter Probenehmer nach einem Niederschlagsereignis Wasserproben aus dem Gewässer. „Die Ereignisprobe liefert wesentlich realistischere Ergebnisse, da die Pestizide insbesondere bei Niederschlägen durch den aufkommenden Oberflächenabfluss vom Acker in die Gewässer eingetragen werden“, sagt Matthias Liess. Die ereignisbezogenen Proben weisen gegenüber den Schöpfproben eine 10-fach höhere Belastung auf. „Um die Gewässerbelastung realistisch abzubilden, müssen Proben nach Regenfällen genommen werden. Deshalb brauchen wir ein regelmäßiges behördliches Umweltmonitoring, um die Menge und die Auswirkungen der Pestizide bewerten zu können“, sagt Matthias Liess. Auch müssten neue wissenschaftliche Erkenntnisse schneller als bislang in den Zulassungsprozess neuer Pflanzenschutzmittel einfließen, fordern er und seine Kolleg:innen. „Dass heute noch Pestizide eingesetzt werden, deren Zulassung viele Jahre zurückliegt und damit oft auf einer überholten Risikobewertung beruht, muss sich schnellstens ändern. Nur so können wir die Artenvielfalt in unseren Gewässern erhalten und mit ihnen die Leistungen, die diese Lebensgemeinschaften für unsere Ökosysteme erbringen.“

Die vom Umweltbundesamt (UBA) beauftragte Pilotstudie „Kleingewässermonitoring“ (KgM) wurde federführend vom UFZ-Department System-Ökotoxikologie durchgeführt und vom UFZ und dem UBA finanziert. Beteiligt haben sich daran elf UFZ-Departments, die Universität Koblenz-Landau, die Universität Duisburg-Essen, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel das UBA sowie die 12 Umweltbehörden der beteiligten Bundesländer.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Matthias Liess
UFZ-Department System-Ökotoxikologie
matthias.liess@ufz.de

Originalpublikation:
Matthias Liess, Liana Liebmann, Philipp Vormeier, Oliver Weisner, Rolf Altenburger, Dietrich Borchardt, Werner Brack, Antonis Chatzinotas, Beate Escher, Kaarina Foit, Roman Gunold, Sebastian Henz, Kristina L. Hitzfeld, Mechthild Schmitt-Jansen, Norbert Kamjunke, Oliver Kaske, Saskia Knillmann, Martin Krauss, Eberhard Kuster, Moritz Link, Maren Luck, Monika Moder, Alexandra Muller, Albrecht Paschke, Ralf B. Schafer, Anke Schneeweiss, Verena C. Schreiner, Tobias Schulze, Gerrit Schuurmann, Wolf von Tumpling, Markus Weitere, Jorn Wogram, Thorsten Reemtsma: Pesticides are the dominant stressors for vulnerable insects in lowland streams. Water Research (2021): https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117262

Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/kgm

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Fußball-Bundesliga: Stadionbesuche ohne konsequente Maskenpflicht führten zu mehr Infektionen

Sabine Weiler Kommunikation
RWI – Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung
Zu Beginn der vergangenen Saison waren bei vielen Spielen der ersten, zweiten und dritten Fußballbundesliga Zuschauer im Stadion erlaubt. Eine neue Studie des RWI – Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung und der SDU University of Southern Denmark in Sonderborg untersucht die Auswirkungen dieser Events auf das Corona-Infektionsgeschehen. Das Ergebnis: Spiele der ersten Bundesliga, die mit höheren Zuschauerzahlen verbunden waren, haben zu einem statistisch signifikanten Anstieg der Neuinfektionen geführt. Der Effekt ist dabei auf jene Spiele zurückzuführen, bei denen Masken lediglich auf den Wegen zum Sitzplatz getragen werden mussten.

Das Wichtigste in Kürze:
– An den ersten beiden Spieltagen der ersten bis dritten Fußballbundesliga der Saison 2020/21 konnten je nach Spiel bis zu 10.000 Zuschauer – bei unterschiedlichen lokalen Hygienekonzepten – ins Stadion gehen.
– Die Studie stellt bei einer Gesamtbetrachtung aller Ligen keine signifikanten Auswirkungen der Spiele auf das Infektionsgeschehen fest. Dies ändert sich allerdings, wenn nur die Spiele der ersten Bundesliga – und mit höheren Zuschauerzahlen – betrachtet werden: Diese Spiele haben zu einer statistisch signifikant höheren Infektionsdynamik geführt.
– Im Durchschnitt führten Erstligaspiele an den ersten beiden Spieltagen zu 0,6 Infektionen mehr pro 100.000 Einwohner pro Tag. Dies entspricht im betrachteten Zeitraum einem lokalen Anstieg der Infektionsraten um etwa sieben bis acht Prozent.
– Hierbei stellt die Studie deutliche Unterschiede mit Blick auf die Maskenpflicht fest. Demnach ist der Effekt auf die Spiele zurückzuführen, bei denen Masken lediglich auf den Wegen zum Platz getragen werden mussten. Spiele mit strenger Maskenpflicht – d.h. permanente Tragepflicht auch am zugewiesenen Platz – haben dagegen nicht zu höheren Infektionszahlen geführt.
– Die Studie vergleicht die lokale COVID-19-Infektionsentwicklung in den Landkreisen, in denen ein Profifußballspiel mit mindestens 1.000 Zuschauern stattfand, mit der Entwicklung in Landkreisen, in denen keine Profimannschaften beheimatet sind. Die Untersuchung ist somit unabhängig von dem in der Praxis schwierigen Nachweis der tatsächlichen Infektionsorte. Bisherige lokale Analysen, die keine Infektionen im Stadion aufgezeigt haben, bezogen sich nur auf die Infektionen, bei denen Gesundheitsämter den tatsächlichen Infektionsort nachweisen konnten.

„Die Studie deutet darauf hin, dass Sportveranstaltungen mit vielen Zuschauern ein erhöhtes Infektionsrisiko darstellen, wenn im Stadion keine konsequente Maskenpflicht gilt“, sagt Studienautor Philipp Breidenbach, stellvertretender Leiter des Forschungsdatenzentrums Ruhr am RWI. „Gute Hygienekonzepte im Stadion scheinen das Risiko wirksam zu reduzieren, zumindest bei Spielen mit begrenzter Zuschauerzahl.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Philipp Breidenbach, philipp.breidenbach@rwi-essen.de , Tel.: (0201) 8149-328,

Originalpublikation:
Dieser Pressemitteilung liegt die Studie „Large-scale sport events and COVID-19 infection effects: Evidence from the German professional soccer ‚experiment’“ von Philipp Breidenbach und Timo Mitze zugrunde, die in der Fachzeitschrift „The Econometrics Journal“ erscheinen wird.

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60 Prozent der Flüsse weltweit fallen zeitweise trocken – Tendenz steigend

Judith Jördens Senckenberg Pressestelle
Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Ein internationales Forscher*innen-Team, unter ihnen Senckenberg-Generaldirektor Klement Tockner, hat erstmalig alle Flüsse weltweit erfasst und quantifiziert, die zeitweise austrocknen. Sie zeigen, dass 60 Prozent der globalen Fließgewässer an mindestens einem Tag im Jahr trockenfallen – über alle Kontinente und klimatischen Zonen hinweg. In der unter Leitung von Mathis Messager von der McGill Universität im kanadischen Montreal entstandenen und heute im renommierten Fachjournal „Nature“ veröffentlichten Studie zeigen die Forschenden, dass über die Hälfte der Weltbevölkerung in der Nähe dieser zeitweise trockenfallenden Flüsse lebt – Tendenz steigend.

Seit Jahrtausenden siedeln Menschen bevorzugt in der Nähe von Gewässern. Flüsse sind Teil des globalen Wasserkreislaufs, bedeutender Lebensraum für zahlreiche Arten, Wirtschaftsfaktor, Transportweg, Energielieferant und Erholungsort. Doch gerade die Bäche und Flüsse leiden immens unter dem globalen Klimawandel, der intensiven Landnutzung und dem Ressourcenverbrauch. „Aktuell konzentriert sich die Forschung und die daraus folgenden Schutzmaßnahmen überwiegend auf Gewässer, die permanent Wasser führen“, erklärt Prof. Dr. Klement Tockner, Gewässerökologe und Generaldirektor der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung sowie Professor an der Goethe-Universität Frankfurt, und fährt fort: „Doch sogar große, charismatische Flüsse, wie beispielsweise der Nil, der Gelbe Fluss in China oder der nordamerikanische Rio Grande, fallen bereits vollständig trocken. Dies kann zu einem erschwerten Wasserzugang für Millionen von Menschen führen und hat tiefgreifende Auswirkungen auf das Ökosystem Fluss.“

Unter der Leitung des Doktoranden Mathis Messager, McGill Universität in Montreal, zeigt Tockner gemeinsam mit internationalen Kolleg*innen in der heute veröffentlichten Nature-Studie, dass weltweit in 51 bis 60 Prozent der Flüsse an mindestens einem Tag im Jahr kein Wasser fließt. In besonders trockenen Gebieten der Erde, wie in Indien, Westaustralien oder der afrikanischen Sahelzone, sind es laut der Modellierungen sogar 99 Prozent der Fließgewässer. „Aber auch in den kühlgemäßigten und feuchten Klimazonen trocknen fast 30 Prozent der Fließgewässer immer wieder aus. Unter Berücksichtigung kleiner Bäche sind es dort sogar mehr als die Hälfte der Wasserläufe. Mit anderen Worten: Flüsse, die – zumindest temporär – trockenfallen sind eher die Regel als die Ausnahme auf der Erde“, fügt der Gewässerökologe hinzu. Regionale Beispiele hierfür sind der Urselbach, ein etwa 16 Kilometer langes Gewässer, das im Vordertaunus entspringt und durch Frankfurt führt, sowie die Weil, ein Zufluss der Lahn, welche im vergangenen Sommer trockenfielen. Tockner ergänzt: „Natürlich trockenfallende Gewässer sind wertvolle und einzigartige Lebensräume, aber trocknet ein permanent wasserführender Bach oder Fluss aus, dann hat das massive Auswirkungen auf die Natur und schlussendlich den Menschen.“

Anhand von hydrologischen, klimatischen, bodenkundlichen und geologischen Daten von 5615 Messstationen konnten die Forscher*innen zeigen, dass trockenfallende Flüsse auf allen Kontinenten und in allen Klimazonen zu finden sind. „Das hat weitreichende Konsequenzen für die Erforschung und den Schutz von Fließgewässern“, erklärt Tockner und fährt fort: „Um die zukünftigen Auswirkungen des Klima- und Landschaftswandels auf diese Ökosysteme und ihre Arten verstehen zu können, müssen wir das Trockenfallen der Flüsse als einen zentralen Parameter berücksichtigen.“ Zukünftig werden laut den Forschenden nicht nur die Hochwässer zunehmen, sondern insbesondere auch die Austrocknung der Gewässer.

Laut der Studie ist der nächstgelegene Bach oder Fluss für 52 Prozent der Weltbevölkerung nicht durchgängig wasserführend. Der Gewässerökologe ist sich sicher, dass die neuen Ergebnisse helfen werden, die Flüsse nachhaltiger zu bewirtschaften und damit auch die Menschen, die für ihren Lebensunterhalt und ihre Kultur direkt auf diese Ökosysteme angewiesen sind, zu schützen. „Wir können nun zeigen wo und dass Fließgewässer nicht immer fließen, in einem nächsten Schritt möchten wir untersuchen, wann und wie lange diese Trockenzeiten heute und in Zukunft auftreten und was bedeutet es für Natur und Mensch“, gibt Tockner einen Ausblick.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Klement Tockner
Generaldirektor der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Tel. 069- 7542 1214
klement.tockner@senckenberg.de

Originalpublikation:
Messager, M.L., Lehner, B., Cockburn, C. et al. Global prevalence of non-perennial rivers and streams. Nature 594, 391–397 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03565-5

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Schlaf trägt möglicherweise zur besseren Wirksamkeit einer Impfung und zu einer verbesserten Immunabwehr bei

Romy Held Pressestelle
Deutsche Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM)
Ein ausreichender und erholsamer Schlaf hat einen positiven Effekt auf das Immunsystem, kann vielleicht sogar Infekten vorbeugen und kann dienlich für die Genesung sein. Zunehmend klar wird, dass Schlaf auch eine wichtige Rolle in der Immunantwort nach einer Impfung hat. Schlafhygienische Maßnahmen sind deshalb nicht nur ein wichtiges Instrument für eine möglicherweise bessere Wirksamkeit einer Impfung, sondern tragen auch allgemein zu einer verbesserten Immunabwehr bei.

In dem Sprichwort „Schlaf ist die beste Medizin“ steckt viel mehr Wahrheit als man zunächst vermuten würde. Dass Schlaf in engem Zusammenhang mit einem funktionierenden Immunsystem steht, ist unumstritten, auch wenn die Zusammenhänge dieser beiden sehr komplexen Systeme sicherlich bisher nur in Ansätzen verstanden werden. Dabei sind die Verbindungen zwischen Schlaf und Immunsystem bidirektional, das heißt, dass auf der einen Seite eine Aktivierung des Immunsystems, z.B. im Rahmen eines Infektes, den Schlaf beeinflussen kann, aber auch andersherum der Schlaf wesentlich für eine funktionierende Immunabwehr ist. Die Aktivierung des Immunsystems während eines Infektes oder auch bei chronisch entzündlichen Erkrankungen kann sowohl zu einem erhöhten Schlafbedürfnis mit einer erhöhten Schlafdauer und -intensität, aber auch zu einer Schlafstörung mit vermindertem oder fragmentiertem Schlaf führen.

Ein ausreichender und erholsamer Schlaf hat einen positiven Effekt auf das Immunsystem, kann vielleicht sogar Infekten vorbeugen und kann dienlich für die Genesung sein. Man nimmt an, dass der Schlaf wesentlich dafür verantwortlich ist, ein Gleichgewicht von während des Wachens anfallenden Entzündungsmediatoren wiederherzustellen und bestimmte Funktionen des Immunsystems in Gang zu setzen, die für die Abwehr eines Infektes notwendig sind. Schlaf ist somit für das Immunsystem keineswegs ein passiver Zustand, sondern das Gehirn und Körper sind hoch aktiv während dieses besonderen Zustands. Es ist bereits gut bekannt, dass Schlafmangel einen negativen Einfluss auf das Immunsystem hat und das Risiko von Infektionen erhöht. In ersten Untersuchungen zu COVID-19 hatten Betroffene mit einem schweren COVID-19-Verlauf häufiger bereits schwerwiegendere Schlafstörungen auch schon vor der Erkrankung.

Bei einer Impfung soll bewusst eine Immunreaktion ausgelöst werden. Bisher gibt es nur wenige Studien, die den Zusammenhang von Schlaf, Immunreaktion und die Wirkung von Impfungen im Zusammenhang von Schlaf untersucht haben. Diese Studien zeigen bisher keine eindeutigen Befunde und sind möglicherweise auch in Abhängigkeit der spezifischen Impfung unterschiedlich. Der Schlaf kann in der ersten Nacht nach einer Impfung beeinträchtigt sein. Bei Untersuchungen von gesunden Probanden, die eine Hepatitis A bzw. eine Impfung gegen das Influenza A-Virus bekommen hatten, konnte gezeigt werden, dass diese Schlafstörungen jedoch nur sehr mild ausgeprägt waren. Anderseits konnte aber nachgewiesen werden, dass die Intensität von Tiefschlaf nach einer Impfung Einfluss auf die Zahl der gebildeten Antikörper hatte. Die Mechanismen, die hierbei eine Rolle spielen, sind sehr komplex und das Wissen der Zusammenhänge wächst. „Zunehmend klar wird, dass Schlaf auch eine wichtige Rolle in der Immunantwort nach einer Impfung hat. Ob diese Daten auf eine Corona-Impfung übertragbar sind, ist bisher zwar nicht bestätigt, aber sehr gut möglich. Sicher ist, dass man vor und nach einer Impfung aktiv auf einen ausreichenden und erholsamen Nachtschlaf achten sollte. Schlafhygienische Maßnahmen sind deshalb nicht nur ein wichtiges Instrument für eine möglicherweise bessere Wirksamkeit einer Impfung, sondern tragen auch allgemein zu einer verbesserten Immunabwehr bei“, betont Dr. med. Anna Heidbreder, Mitglied des DGSM-Vorstands und Oberärztin in der Universitätsklinik für Neurologie der Medizinischen Universität Innsbruck. Schlaf ist also nicht nur die „beste Medizin“, sondern hat sogar präventive Funktionen.

Dieses Thema wird zur Pressekonferenz des DGSM-Aktionstages Erholsamer Schlaf gemeinsam mit weiteren spannenden Aspekten unter dem Motto „Schlaf in Zeiten von Covid-19“ am 18. Juni 2021 von schlafmedizinischen Experten weiter erläutert. Die Pressekonferenz findet online in der Zeit von 10.00-11.00 Uhr statt. Dazu möchten wir interessierte Medienvertreter recht herzlich einladen! Bitte melden Sie sich beim Pressekontakt an und Sie erhalten die Zugangsdaten zur Pressekonferenz zugesandt.

Pressekontakt:
Conventus Congressmanagement & Marketing GmbH
Romy Held
Mobil: 0173/5733326
E-Mail: romy.held@conventus.de

Weitere Informationen:
http://www.dgsm.de
http://www.dgsm.de/gesellschaft/aktionstag/aktionstag-2021

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Positionspapier: Herausforderungen einer nationalen Wasserstrategie in Forschung und Umsetzung

Susanne Hufe Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Wassersicherheit für Mensch und Natur ist ein Grundpfeiler nachhaltiger Politik. Die Water Science Alliance, in der sich die deutsche Wasserforschung disziplinenübergreifend zusammengeschlossen hat, begrüßt deshalb die jüngst vorgestellte Nationale Wasserstrategie des Bundesumweltministeriums, insbesondere ihre Prinzipien der Inte- gration, Vorsorge und Orientierung am natürlichen Wasserhaushalt. Die Umsetzung der Strategie erfordert innovative Konzepte basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen. Schlüssel zum Erfolg ist dabei ein offener, systematischer Dialog unter Beteiligung aller relevanten Nutzergruppen, der öffentlichen Verwaltung, der Politik und der Wissenschaft.

Der Druck auf Wasserressourcen und Gewässer steigt kontinuierlich – in Deutschland ebenso wie weltweit. Wasser wird für Menschen und Ökosysteme knapp und gerät bei hohen Niederschlägen außer Kontrolle. Belastungen von Grund- und Oberflächenwasser durch Schad- und Fremdstoffe werden zunehmend komplex. Die Folgen sind eine immer aufwendiger werdende Wasseraufbereitung und -versorgung, vermehrte Schäden an lnfrastrukturen und degradierte Gewässer mit eingeschränkter ökologischer Funktionalität.

Die in einem langen Prozess mit Bürger- und Expertenbeteiligung erarbeitete und am 8. Juni 2021 vorgestellte Nationale Wasserstrategie greift diese Herausforderungen auf. Sie spiegelt die nicht nur in der Bundespolitik gereifte Erkenntnis, dass neben einer klugen Klima- und Biodiversitätspolitik eine gesamtheitliche Wasserstrategie als tragende Säule der nachhal- tigen Entwicklung im 21. Jahrhundert unverzichtbar ist.

Die Deutsche Wasserforschungsallianz (WSA) begrüßt die Eckpunkte der Nationalen Was- serstrategie und die damit verbundene Initiative der Bundespolitik, das Wasser- und Gewäs- sermanagement strategisch anzugehen. Die Empfehlung der WSA für Politik und Verwaltung lautet deshalb, die Nationale Wasserstrategie in der kommenden Legislaturperiode mit Mut und Weitsicht auszugestalten und umzusetzen. Integration, Orientierung am natürlichen Wasserhaushalt und Vorsorge als Kernpunkte der Strategie sind elementar für eine erfolg- reiche Wasserpolitik der Zukunft. Das Management von Wasserressourcen und Gewässern muss deshalb als Querschnittsaufgabe organisiert und dabei eine konsequent integrative Perspektive eingenommen werden. Dies erfordert neue konzeptionelle Ansätze und Koope- rationen – eingebettet in eine solide Wissens- und Datenbasis über natürliche und techni- sche Wassersysteme und deren Interdependenzen.

Die von der Politik formulierten Ziele sind in ihrer Gesamtheit begrüßenswert ambitioniert. Übergeordnetes Ziel ist, Wassersicherheit gleichermaßen für die menschliche Nutzung und die Gewässerökosysteme zu gewährleisten. Die Vision muss dabei ein Null-Defizit-Ziel sein:
D.h. Eingriffe in Wassersysteme sind nur dann vertretbar, wenn Ökosystemfunktionen erhal- ten oder verbessert werden. Dieses Prinzip macht radikal neue Ansätze und Prioritäten für das Wasser- und Gewässermanagement erforderlich, nicht nur aus technischer Sicht, son- dern auch um Zielkonflikte zu minimieren und zu lösen. Politik und öffentliche Verwaltung müssen sich auf diese Herausforderungen einstellen.

Leitidee ist eine Systemperspektive, die der multisektoriellen Funktion von Wasser gerecht wird:
• Das Management von Wasserressourcen und Gewässern muss Kriterien folgen, die sich gleichzeitig am Wohl des Menschen, am Erhalt der Biodiversität und an der Gewährleistung funktionierender Ökosysteme orientieren.
• Wassermengenwirtschaft, Wasser- und Gewässerqualität bedürfen einer konsequent integrativen Betrachtung.
• Werkzeuge für die Wasserplanung bedürfen einer kohärenten und integrativen Sicht auf Wassersysteme jenseits der heutigen Betrachtung einzelner Teile des Wasserkreislaufs, Infrastrukturen und Gewässer.
• Kurz- und langfristige Prognosen müssen angesichts des rasch fortschreitenden Klimawandels deutlich verbessert werden bei gleichzeitig hoher regionaler und jahreszeitlicher Differenzierung.

Aus diesen Anforderungen leitet sich die Notwendigkeit ab, neue Konzepte und quantitative Werkzeuge des Wassermanagements zu entwickeln. Sie sind verbunden mit hohen Ansprü- chen an die Qualität und Quantität der zu erhebenden Daten sowie an die verwendeten Modelle und ihre konzeptionelle und datentechnische Kompatibilität. Dabei müssen sowohl moderne Methoden der Datenwissenschaften als auch – wie in der Klimaforschung – leis- tungsfähige Modell-Ensembles für die Entwicklung von Vorhersagen und Szenarien mit quantitativen Angaben zur Modellunsicherheit entwickelt werden. Die Einsetzbarkeit dieser Werkzeuge muss ferner über weite Bereiche der räumlichen und zeitlichen Skalen gewähr- leistet sein.

Als ein zentrales Instrumentarium für die Erarbeitung unmittelbar praxistauglichen Wissens sieht die WSA darüber hinaus die Einrichtung von Reallaboren. Sie erlauben es, die Gesamt- heit der Einflussfaktoren und Wechselwirkungen in Gewässern und ihren Einzugsgebieten zu beurteilen. Das schließt menschliche Aktivitäten ein. Reallabore verknüpfen darüber hinaus Wissen über Wassersysteme aus allen relevanten Bereichen mit konkreten Planungsansät- zen. Reallabore sind datengestützt und lassen sich als ‚Digitale Zwillinge‘ realer Einzugsgebie- te mit allen wichtigen Teilkomponenten virtuell in Modellsystemen abbilden. Darauf aufbau- end können komplexe Szenarien, Entscheidungsräume und Dialogprozesse entwickelt und dargestellt werden.

Trotz großer Fortschritte weist modernes integriertes Wassermanagement noch viele kon- zeptionelle Wissens- und Datenlücken auf, die die erfolgreiche Umsetzung der Nationalen Wasserstrategie behindern. Diese Lücken können durch ein langfristig angelegtes Wasserfor- schungs- und Entwicklungsprogramm geschlossen werden, das die schrittweise Umsetzung der Strategie unterstützt. Ein solches Aktionsprogramm müsste aus der Systemperspektive heraus formuliert, disziplinenübergreifend organisiert und zwischen der durch die wissen- schaftlichen Fachverbände vertretenen Wasserforschungsgemeinschaft, der öffentlichen Verwaltung und der Politik abgestimmt sein.

Für dringend erforderlich erachtet die Deutsche Wasserforschungsallianz aus diesem Grund ein ‚Forschungsbegleitprogramm Nationale Wasserstrategie‘. Aktuelle nationale und regio- nale Forschungsprogramme liefern dazu wichtige Elemente. Sie greifen aber allein zu kurz. Grund ist, dass sie die in der Nationalen Wasserstrategie erkannte Bedeutung der quanti- tativen Abbildung der zentralen Prozesse aus einer Gesamtsystemperspektive heraus nicht angemessen widerspiegeln. Erfolgversprechende Ansätze ähnlich ambitionierter nationaler Initiativen zur Stärkung der Forschung jenseits von Fachgrenzen, Ressortzuständigkeiten und Bund-Ländergrenzen existieren bereits in anderen Bereichen hoher Dringlichkeit.

Die Wasserforschung in Deutschland ist mit ihrem Innovationspotenzial und gebündelten Wissen bestens gerüstet, Partner in Behörden und Politik zu unterstützen, um den großen Herausforderungen im Wassermanagement zu begegnen. Dies gilt für die universitäre, die außeruniversitäre und die Ressortforschung gleichermaßen. Gemeinsam müssen sie die bes- ten Köpfe mobilisieren, um den aktuellen Wissensstand und neueste konzeptionelle und methodische Entwicklungen in ein gesamtheitliches Systemverständnis einzubringen. Dafür stehen in Deutschland profunde Prozesskenntnisse und ein umfangreiches Methoden- spektrum zur Verfügung, das von der molekularen Analytik der Wasserinhaltsstoffe bis zur Echtzeitüberwachung hydrologischer, chemischer und ökologischer Systemgrößen im Ein- zugsgebietsmaßstab reicht.

Die Water Science Alliance (WSA) – die Deutsche Wasserforschungsallianz – wurde 2013 als gemeinnütziger Verein gegründet. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, die in mehr als zehn Fachdisziplinen agierende und kleinteilig strukturierte Wasserforschung Deutschlands zu- sammenzuführen, disziplinenübergreifende Forschungsthemen zu identifizieren und zu fördern, sowie Potenziale der Integration zu erschließen. Anlässlich der diesjährigen Konfe- renz der Wasserforschungsallianz am 15. und 16. Juni 2021 wurden das Strategierahmen- papier der WSA ‚Wassersysteme im Wandel – Herausforderungen und Forschungsbedarfe für die Deutsche Wasserforschung‘ vorgestellt und verabschiedet.

Diese Pressemitteilung wird vom UFZ stellvertretend für alle anderen beteiligten Institutionen verschickt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Mark Gessner
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
gessner@igb-berlin.de

Prof. Peter Krebs
Technische Universität Dresden
peter.krebs@tu-dresden.de

Prof. Florian Leese
Universität Duisburg-Essen
florian.leese@uni-due.de

Prof. Stefan Peiffer
Universität Bayreuth
s.peiffer@uni-bayreuth.de

Prof. Georg Teutsch
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
gf@ufz.de

Originalpublikation:
Strategie-Rahmenpapier der Water Science Alliance, veröffentlicht am 14. Juni 2021: https://zenodo.org/record/4923068

Weitere Informationen:
https://www.watersciencealliance.org/

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Weniger sozialer Zeitdruck fördert den Schlaf und das Wohlbefinden

Romy Held Pressestelle
Deutsche Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM)
Die pandemiebedingten sozialen Einschränkungen, die wir in den letzten 14 Monaten erleben mussten, sind ein weltweites soziales „Experiment“. Wie sich die Zeit des Lockdowns insbesondere auf den Schlaf und die damit verbundenen täglichen Abläufe auswirkte, untersuchte eine Arbeitsgruppe der LMU München. Es konnte festgestellt werden, dass die sozialen Einschränkungen tiefgreifende Auswirkungen auf das zirkadiane Timing und den Schlaf hatten.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Till Roenneberg vom Institut für Medizinische Psychologie führte zwischen dem 4. April und dem 6. Mai 2020 eine globale Chrono-Corona-Umfrage durch, bei der 11.431 Erwachsene aus 40 Ländern nach ihrem Schlaf-Wach-Verhalten und verschiedenen Aspekten des Wohlbefindens befragt wurden. Alle Fragen wurden vor und während des Lockdown separat gestellt. Die endgültige Stichprobe bestand aus 7.517 Befragten (68,2% Frauen), die im Durchschnitt knapp 33 Tage im Lockdown waren. „Die Schlafmitte an Arbeitstagen verzögerte sich durchschnittlich um 50 Minuten und an freien Tagen um 22 Minuten. Die Schlafdauer am Arbeitstag wurde um 26 Minuten erhöht und an freien Tagen um 9 Minuten verkürzt“, berichtet Till Roenneberg.

Die Regulierung des menschlichen Schlafes ist mit drei Uhren verbunden, der zirkadianen Uhr, der Sonnenuhr und der sozialen Uhr (Schule/Arbeit und Mahlzeiten). Zirkadiane Uhren werden überwiegend von der Sonnenuhr gesteuert und die Diskrepanz zwischen der zirkadianen und der sozialen Uhr wird als sozialer Jetlag bezeichnet. Dieser nahm laut der Studie während des Lockdown um rund 30 min ab. Bei den meisten Menschen näherten sich die Schlaf-Wach-Zeiten während der sozialen Einschränkungen denen vorm Lockdown an. Änderungen der Schlafdauer und des sozialen Jetlags wurden beeinflusst von der Verwendung von Weckern im Lockdown und waren bei jungen Erwachsenen größer. Der Aufenthalt im Freien und die damit verbundene Lichtexposition reduzierte sich infolge der sozialen Einschränkungen bei den Studienteilnehmern um 50% (2,35 h auf 1,13 h), was sich auf das Schlaf-Wach-Verhalten und verschiedene Aspekte des Wohlbefindens auswirkte. „Das schließt selbstbewertete Schlafqualität, Lebensqualität, körperliche Aktivität, Produktivität und Bildschirmzeit ein, wobei längere Bildschirmzeit eindeutig als schlechter angesehen wurde“, erklärt Roenneberg. Obwohl sich all diese Aspekte im Durchschnitt verschlechterten, berichteten viele Teilnehmer über keine Änderungen oder sogar Verbesserungen. Waren die Befragten weniger im Freien, wurde das mit negativerem Wohlbefinden (mit Ausnahme der Produktivität) verbunden und beeinflusste auch Verzögerungen der Schlafmitte, jedoch nicht der Schlafdauer.

„Unsere Ergebnisse deuten auf ein massives Schlafdefizit unter sozialem Zeitdruck vor der Pandemie hin, geben Aufschluss über den tatsächlichen Schlafbedarf verschiedener Altersgruppen und legen nahe, dass ein sozialer Jetlag bis 20 min toleriert wird. Ein entspannterer sozialer Zeitdruck fördert somit mehr Schlaf, weniger sozialen Jetlag und eine geringere Nutzung des Weckers. Lockdown-bedingte Veränderungen des Wohlbefindens werden durch Sonnenlichtexposition im Freien beeinflusst, so dass mehr Zeit bei Tageslicht zu einer höheren psychischen (z. B. subjektiven Lebensqualität) und körperlichen (z. B. körperliche Aktivität und Schlafqualität) Belastbarkeit beitragen kann“, fasst Prof. Roenneberg zusammen.

Dieses Thema wird zur Pressekonferenz anlässlich des DGSM-Aktionstages Erholsamer Schlaf gemeinsam mit weiteren spannenden Aspekten unter dem Motto „Schlaf in Zeiten von Covid-19“ am 18. Juni 2021 von schlafmedizinischen Experten weiter erläutert. Die Pressekonferenz findet online in der Zeit von 10.00-11.00 Uhr statt. Dazu möchten wir interessierte Medienvertreter recht herzlich einladen! Bitte melden Sie sich beim Pressekontakt an und Sie erhalten die Zugangsdaten zur Pressekonferenz zugesandt.

Wünschen Sie weitere Informationen zum DGSM-Aktionstag Erholsamer Schlaf am 21. Juni oder allgemein zum Thema Schlaf, so wenden Sie sich sehr gern ebenfalls an den Pressekontakt. Selbstverständlich unterstützen wir Sie auch bei Ihrer Berichterstattung und Experten der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin stehen Ihnen als Gesprächspartner für Interviews zur Verfügung!

Pressekontakt:
Conventus Congressmanagement & Marketing GmbH
Romy Held
Mobil: 0173/5733326
E-Mail: romy.held@conventus.de

Originalpublikation:
„Lock the Clock: The Effects of Social Restrictions on Daily Timing, Sleep and Wellbeing“
Maria Korman1 and Till Roenneberg2-4
1Dept. of Occupational Therapy, Faculty of Health Sciences, Ariel University, Ariel, Israel
2Institute and Polyclinic for Occupational-, Social- and Environmental Medicine, LMU Munich, Munich, Germany; 3Institute for Medical Psychology, LMU Munich, 4Chronsulting UG, Germany

Weitere Informationen:
https://www.dgsm.de/gesellschaft/aktionstag/aktionstag-2021

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Einkommen, Vermögen, Aufstiegschancen: Wie die Deutschen Ungleichheit (miss-)verstehen

Helena Dietz Stabsstelle Kommunikation und Marketing
Universität Konstanz
Konstanzer Forschende zeigen mit dem ‚Ungleichheitsbarometer‘: Die deutsche Bevölkerung schätzt das Ausmaß von Ungleichheit oftmals falsch ein und unterschätzt insbesondere Vermögensungleichheit. Das hat auch politische Konsequenzen.

„Die Mitte“ ist in Deutschland in den letzten Jahrzehnten zum Ideal der politischen und sozialen Geometrie geworden. Ein Großteil der Bevölkerung ordnet sich selbst der Mittelschicht zu, obwohl das Ausmaß von ökonomischer Ungleichheit in Deutschland weiterhin beträchtlich ist und tendenziell zunimmt – dies zeigen neue Befragungsdaten des Konstanzer ‚Ungleichheitsbarometers‘. Die individuellen Wahrnehmungen der Verteilung von Einkommen und Vermögen, aber auch der eigenen Aufstiegschancen, weichen erheblich von der Realität ab – mit deutlichen Auswirkungen auf politische Prozesse.

Der Exzellenzcluster „The Politics of Inequality“ finanziert mit dem „Ungleichheitsbarometer“ ein Projekt, in dem die Wahrnehmungen von Ungleichheit und damit zusammenhängende politische Einstellungen in regelmäßigen Abständen erhoben und untersucht werden. In Zusammenarbeit mit dem Berliner Think Tank “Das Progressive Zentrum” werden nun erste Ergebnisse der ersten Befragungswelle veröffentlicht.

Prof. Dr. Marius R. Busemeyer, Sprecher des Exzellenzclusters und einer der Autoren der Studie, fasst zusammen: „Ungleichheit bleibt eine der zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Das ‚Ungleichheitsbarometer‘ zeigt, wie die deutsche Bevölkerung dieses Problem wahrnimmt und welche Lösungen sie sich von der Politik erhofft.“ Die Wahrnehmung (und Fehlwahrnehmung) von Ungleichheit hat unmittelbar politische Konsequenzen: Das Ausmaß, in dem Menschen Ungleichheit als Problem wahrnehmen, beeinflusst ihre politischen Präferenzen und damit letztlich auch politisches Handeln.

Prof. Dr. Wolfgang Schroeder, Vorsitzender des wissenschaftlichen Beirats des Progressiven Zentrums, betont die Wichtigkeit dieser Forschung für die öffentliche Debatte: „Damit wir auch in Zukunft gemeinsam gut in Deutschland leben können, brauchen wir eine intensivere öffentliche Debatte über soziale Ungleichheit und wir müssen evidenzbasierte Lösungswege entwickeln. Daher freuen wir uns, dass durch dieses Forschungsprojekt eine wissenschaftliche Grundlage dafür geschaffen wird.“
Das Policy Paper mit ersten Ergebnissen ist auf der Webseite des Progressiven Zentrums verfügbar https://www.progressives-zentrum.org/wenn-alle-denken-sie-seien-teil-der-mittels…
Die wichtigsten Ergebnisse aus dem Policy Paper im Überblick:

Mehrheit wünscht eine gleichere Gesellschaft
Die Bevölkerung nimmt insgesamt eine hohe Ungleichheit im Land wahr, sowohl bei Einkommen und Vermögen als auch auf anderen Gebieten. Diese Wahrnehmungen sind jedoch häufig verzerrt. So ordnet sich ein Großteil der Bevölkerung der Mittelschicht zu, das heißt, Reiche unterschätzen ihre relative Einkommensposition und Arme überschätzen sie. Dadurch wird das Gesamtausmaß von Einkommensungleichheit unterschätzt. Gleichzeitig sehen die Befragten die Gesamtverteilung von Ressourcen wie Einkommen und Vermögen als sehr ungleich an; rund 77 Prozent wünschen sich eine egalitärere Gesellschaft.

Vermögensungleichheit wird unterschätzt
72 Prozent der Befragten halten den Einkommensunterschied zwischen den zehn Prozent Deutschen mit dem höchsten und zehn Prozent mit dem niedrigsten Einkommen für „sehr groß“. die Vermögensunterschiede in den gleichen Segmenten hält mit 65 Prozent der Befragten ein geringerer Anteil für „sehr groß“. Aber: Die Ungleichheit bei den Vermögen ist fast dreimal größer als die bei den Einkommen. Dennoch werden die Unterschiede bei den Einkommen deutlich schärfer wahrgenommen.

Aufstiegschancen werden pessimistisch gesehen
Rund die Hälfte der Befragten glauben nicht an Aufstiegsversprechen. Ein Drittel der Befragten hat, im Vergleich zu den Eltern, bereits konkrete Abstiegserfahrungen erlebt. Rund 20 Prozent bewegen sich nach ihrer Einschätzung in etwa auf dem Einkommens- und Vermögensniveau der Eltern im gleichen Alter. Insgesamt werden die Chancen für einen sozialen Aufstieg für Angehörige der unteren Einkommensklassen eher pessimistisch beurteilt: Fast 38 Prozent der Befragten gehen davon aus, dass Kinder aus der niedrigsten Einkommensgruppe auch in dieser Gruppe verbleiben werden.

Politische Implikationen
Die verzerrten Wahrnehmungen von Ungleichheit haben konkrete politische Implikationen. Die Tatsache, dass das Ausmaß von Ungleichheit tendenziell unterschätzt wird, mindert die Unterstützung für Umverteilungspolitik, wie z.B. Vermögens- oder Erbschaftssteuern, aber auch höhere Einkommenssteuern. Die pessimistische Einschätzung von Aufstiegschancen könnte Politikverdrossenheit und die Unterstützung für rechtspopulistische Parteien befördern. Die Forschenden machen in ihrem Policy Paper mehrere Vorschläge, wie die Politik auf ihre Befunde reagieren könnte. Sie regen insbesondere besser informierte öffentliche Debatten an, um das öffentliche Bewusstsein für das reale Ausmaß von Ungleichheit in verschiedenen Dimensionen zu schärfen. Die Menschen müssten in die Lage versetzt werden, abstrakte Vorstellungen von Ungleichheit besser auf ihre konkrete Lebenssituation zu beziehen. Dazu bedürfe es auch mehr öffentlicher Räume, in denen Menschen mit unterschiedlichem Hintergrund in einen Austausch treten.

Faktenübersicht:
• Aktuelle Publikation: Luna Bellani, Nona Bledow, Marius R. Busemeyer, Guido Schwerdt: Wenn alle Teil der Mittelschicht sein wollen: (Fehl-)Wahrnehmungen von Ungleichheit und warum sie für Sozialpolitik wichtig sind. Policy Papers: COVID-19 und soziale Ungleichheit – Thesen und Befunde 06. 26. Mai 2021. Herausgeber: Exzellenzcluster „The Politics of Inequality“ der Universität Konstanz und Das Progressive Zentrum, Berlin.
Download: https://www.progressives-zentrum.org/wenn-alle-denken-sie-seien-teil-der-mittels…
• Exzellenzcluster „The Politics of Inequality“: https://www.ungleichheit.uni.kn/; Projektwebseite: https://www.ungleichheit.uni.kn/forschung/projekte/inequality-barometer/
• „Das Progressive Zentrum“ ist ein unabhängiger und gemeinnütziger Think-Tank mit dem Ziel, die Vernetzung progressiver Akteurinnen und Akteure zu fördern und Politik für ökonomischen und gesellschaftlichen Fortschritt mehrheitsfähig zu machen. Sitz in Berlin, Aktivitäten in vielen Ländern Europas (u. a. Frankreich, Polen, Großbritannien) sowie in den USA.
• Dr. Luna Bellani ist Mikroökonomin und Principal Investigator am Exzellenzcluster „The Politics of Inequality”, wo sie eine Arbeitsgruppe leitet. Ihre Forschungsinteressen umfassen Inter-Generationen-Mobilität in Bezug auf Einkommen und Bildung, politische Umverteilungsökonomie sowie Haushalts- und Gender-Ökonomie.
• Nona Bledow ist Politikwissenschaftlerin und forscht am Exzellenzcluster „The Politics of Inequality” an der Universität Konstanz. Ihre Forschungsinteressen gelten der politischen Ökonomie und dem Wohlfahrtsstaat, Gewerkschaften und Arbeitsmarktpolitik, politischer Entwicklungsökonomie und politischer Theorie und Philosophie.
• Marius R. Busemeyer ist Professor für Politikwissenschaft mit dem Schwerpunkt Vergleichende Politische Ökonomie an der Universität Konstanz und Sprecher des Exzellenzclusters „The Politics of Inequality“. Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Wohlfahrtsstaatenforschung, Bildungs- und Sozialpolitik, Theorien des institutionellen Wandels sowie der Digitalisierung.
• Guido Schwerdt ist Professor für Public Economics sowie Principal Investigator und Mitglied des Erweiterten Vorstands am Exzellenzcluster „The Politics of Inequality“ an der Universität Konstanz. In seine Forschung konzentriert er sich auf Politikevaluierung, Bildungs- und Arbeitsmarktökonomie sowie Public Economics.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: + 49 7531 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de

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Geplante Maßnahmen des Nationalen Hochwasserschutzprogramms sind wirksam

Dominik Rösch Referat Öffentlichkeitsarbeit
Bundesanstalt für Gewässerkunde
Simulationen zeigen: Große Hochwasser an Donau, Elbe und Rhein könnten zukünftig im Ernstfall beträchtlich gesenkt werden. BfG und UBA veröffentlichen Ergebnisse des gemeinsamen Forschungsprojekts.

Ein besserer überregionaler Hochwasserschutz ist möglich. Das zeigen die Ergebnisse eines fünfjährigen Forschungsvorhabens der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) im Auftrag des Umweltbundesamts (UBA), in dem die Wirksamkeit der geplanten Maßnahmen im Nationalen Hochwasserschutzprogramm (NHWSP) an Donau, Elbe und Rhein überprüft wurden. Demnach könnten durch die Maßnahmen die Pegelstände zukünftiger großer Hochwasser über weite Streckenabschnitte zwischen 10 und 50 cm reduziert werden – unter bestimmten Umständen sogar deutlich mehr. Insgesamt zeigen die NHWSP-Maßnahmen in allen drei Flussgebieten eine deutliche überregionale Wirksamkeit. Zu den knapp 70 untersuchten Maßnahmen zählen Deichrückverlegungen, Hochwasserrückhaltebecken und Flutpolder, die den Flüssen Ausbreitungsraum geben können und teilweise beträchtliche Volumina der Hochwasserwelle aufnehmen sowie zurückhalten können.

Die verheerenden Hochwasser im Sommer 2013 an Donau und Elbe sind vielen Menschen im Gedächtnis geblieben. Mit dem Nationalen Hochwasserschutzprogramm von Bund und Ländern sollen Flussanlieger künftig besser vor solchen Ereignissen geschützt und mögliche Schäden zukünftiger Hochwasser verringert werden. Ziel des Programms ist es, die Umsetzung großräumiger, überregional wirksamer Hochwasserschutzmaßnahmen der Länder zu beschleunigen. So stellt der Bund derzeit für die Raum gebenden Maßnahmen des NHWSP jährlich bis zu 100 Millionen Euro finanzielle Mittel zur Verfügung und beteiligt sich an den Kosten der gemeldeten Hochwasserschutzmaßnahmen der Länder.

In ihrer Untersuchung analysierten die Forscherinnen und Forscher die Maßnahmen mithilfe großräumiger mathematischer Modelle. In enger Zusammenarbeit und Abstimmung mit den Ländern wurden dabei gemeinsame Modellsysteme für die Flussgebiete aufgebaut, ein bundesweit einheitlicher Untersuchungsansatz entwickelt und vergleichbare Wirkungsanalysen parallel in den drei größten deutschen Flussgebieten durchgeführt.

Die Ergebnisse der fünfjährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit sind in drei Flussgebietsberichten sowie einem übergeordneten Synthesebericht zusammengefasst.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Carina Schuh, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, Fon: 0261/1306 5090, E-Mail: schuh@bafg.de

Originalpublikation:
– Flussgebietsbericht Donau | BfG-Bericht 2049: http://doi.bafg.de/BfG/2021/BfG-2049.pdf
– Flussgebietsbericht Elbe | BfG-Bericht 2048: http://doi.bafg.de/BfG/2021/BfG-2048.pdf
– Flussgebietsbericht Rhein | BfG-Bericht 2047: http://doi.bafg.de/BfG/2021/BfG-2047.pdf
– Synthesebericht | UBA-TEXTE 70/2021: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/untersuchungen-zur-ermittlung-der-w…
– Synthesebericht | UBA-TEXTE 70/2021: https://www.umweltbundesamt.de/node/87251/

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Studie: Besonders deutliche Immunantwort bei der Impfstoffkombination von Astrazeneca und Biontech

Friederike Meyer zu Tittingdorf Pressestelle der Universität des Saarlandes
Universität des Saarlandes
Wenn der Impfstoff des Herstellers Astrazeneca bei der Zweitimpfung mit dem Biontech-Wirkstoff kombiniert wird, zeigen die Geimpften eine deutlich stärkere Immunantwort als bei einer doppelten Astrazeneca-Impfung. Diese Abwehrreaktion des Körpers ist sogar auch geringfügig höher als bei einer zweifachen Biontech-Impfung. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forscherteam unter Leitung von Immunologie-Professorin Martina Sester an der Universität des Saarlandes. Das Team hat in den vergangenen Wochen die Immunreaktion von 250 Personen im Detail untersucht. Die erst vorläufigen, aber schon vielversprechenden Ergebnisse sind noch nicht wissenschaftlich publiziert.

An der Studie, bei der die Stärke der Immunantwort zwei Wochen nach Abschluss einer vollständigen Impfung bestimmt wurde, haben sich 250 Personen beteiligt. Diese wurden vom Betriebsarzt am Universitätsklinikum des Saarlandes in Homburg in den vergangenen Monaten geimpft. Ein Teil von ihnen hatte eine zweifache Astrazeneca-Impfung oder eine zweifache Impfung der Hersteller Biontech und Pfizer erhalten, den weiteren Probanden wurde mit einem Abstand von neun bis zwölf Wochen eine Kombination aus beiden Impfstoffen – eine sogenannte heterologe Impfung – verabreicht. Einige wenige Personen wurden zudem mit dem Moderna-Impfstoff oder einer Kombination aus Astrazeneca und Moderna geimpft.

„Vor dem Hintergrund, dass die Ständige Impfkommission die heterologe Impfung im März ohne eigentliche Zulassungsstudien empfehlen musste, werden Analysen wie unsere aus dem Labor für Transplantations- und Infektionsimmunologie dringend benötigt. Wir haben bei den geimpften Personen nicht nur untersucht, wie viele Antikörper sie gegen das Coronavirus gebildet haben, sondern wir haben auch die Wirkstärke der sogenannten neutralisierenden Antikörper bestimmt. Diese gibt uns Auskunft darüber, wie gut die Antikörper das Virus davon abhalten, in die Zellen einzudringen“, erläutert Martina Sester, Professorin für Transplantations- und Infektionsimmunologie der Universität des Saarlandes.

Die Analyse der Antikörper-Bildung ergab, dass eine kombinierte Astra-Biontech-Impfung ebenso wie eine zweifache Biontech-Impfung eine wesentlich höhere Wirksamkeit zeigte als eine zweifache Astrazeneca-Impfung. So konnten bei den beiden erstgenannten Varianten etwa zehnmal mehr Antikörper im Blut nachgewiesen werden. „Bei den neutralisierenden Antikörpern zeigte die kombinierte Impfstrategie sogar noch leicht bessere Ergebnisse als eine zweifache Biontech-Impfung“, fasst Martina Sester zusammen.

Darüber hinaus hat das Forscherteam zwei Typen von so genannten T-Zellen unter die Lupe genommen. Die T-Helferzellen unterstützen den menschlichen Körper unter anderem dabei, dass Antikörper gebildet werden. Bei der Vernichtung der infizierten Zellen kommen zudem die T-Killerzellen ins Spiel. Diese sind besonders wichtig, um schwerwiegende Verläufe einer Covid19-Erkrankung zu verhindern.

Bei der Bildung beider Zellarten hatten die Impfstoff-Kombination von Astrazeneca und Biontech sowie die zweifache Biontech-Impfung eindeutig die Nase vorn. Die heterologe Impfung führte bei der Bildung der Killerzellen ähnlich wie bei den neutralisierenden Antikörpern sogar zur stärksten Reaktion. „Hier zeigt sich recht markant, dass die zweifache Astrazeneca-Impfung die Immunabwehr weniger mobilisieren kann als die beiden anderen Varianten. Das bedeutet nicht, dass viele der so geimpften Personen keinen ausreichenden Impfschutz aufweisen, denn die Zulassungsstudie und der Erfolg der Impfkampagnen in vielen Ländern zeigen eine hohe Effektivität der Astrazeneca-Vakzine. Mit einer zweiten Dosis kann jedoch nicht mehr das volle Potential ausgeschöpft werden, das eigentlich in diesem Impfstoff liegt“, erklärt die Immunologin.

Auch wenn die Forscherinnen und Forscher noch nicht alle Daten zur Zellbildung vollständig auswerten konnten, waren sie überrascht von der Eindeutigkeit der Ergebnisse. „Dies ist auch der Grund, warum wir diese jetzt schon mit der Öffentlichkeit teilen wollen und nicht erst das wissenschaftliche Begutachtungsverfahren abgewartet haben“, erläutert Martina Sester. Für die wissenschaftliche Publikation der Studie werden die Forscher ihre Daten noch unter verschiedenen Aspekten auswerten, etwa dem Geschlecht und Alter und der Frage, bei welcher Impfstoff-Kombination die meisten Nebenwirkungen auftraten. „Wir sind der Meinung, dass wenn noch weitere Forscherteams zu ähnlichen Ergebnissen kommen, man intensiv über eine Kombination von Vektor- und mRNA-Impfstoffen nachdenken sollte. Zudem wäre es wichtig für Menschen mit Vorerkrankungen, deren Immunabwehr zum Beispiel durch Medikamente geschwächt ist, zu überprüfen, ob diese nicht spätestens als dritte Impfung eine kombinierte Version bekommen sollten, um ein möglichste breite Immunreaktion des Körpers zu erzeugen“, sagt Immunologie-Professorin Martina Sester.

Die Forschungsarbeit wurde von der saarländischen Landesregierung unterstützt. Ministerpräsident und Wissenschaftsminister Tobias Hans: „Von Beginn der Pandemie an haben wir im Bereich der Forschungsförderung den Schwerpunkt unserer Unterstützungen auf die Erforschung und Bekämpfung des Coronavirus gelegt. Es freut mich besonders, dass das Vorhaben von Professorin Martina Sester nun einen wertvollen Beitrag dazu leistet, die Immunität nach heterologer Impfung zu charakterisieren und vulnerable Gruppen zukünftig noch besser schützen zu können. Dieses Ergebnis zeigt erneut die hohe wissenschaftliche Exzellenz an den Hochschulen unseres Landes.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Martina Sester
Transplantations- und Infektionsimmunologie
Universität des Saarlandes/ Universitätsklinikum des Saarlandes
Tel.: 06841 162-3557
E-Mail: martina.sester@uks.eu

Weitere Informationen:
http://www.uniklinikum-saarland.de/de/einrichtungen/kliniken_institute/infektion…

Ergänzung vom 16.06.2021
Der Preprint-Artikel zur Studie wurde jetzt veröffentlicht.
„Immunogenicity and reactogenicity of a heterologous COVID-19 prime-boost vaccination compared with homologous vaccine regimens“:
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.06.13.21258859v1

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Schaufenster Bioökonomie: Dünger aus Bioabfällen und häuslichen Abwässern

Florian Klebs Hochschulkommunikation
Universität Hohenheim
Projekt mit Beteiligung der Uni Hohenheim will Nährstoffpartnerschaften zwischen Stadt und Land etablieren und Stoff-Kreisläufe durch moderne Verwertungsverfahren schließen.

Immer knapper werdende Rohstoffe, die Herausforderungen des Klimawandels und eine ständig wachsende Weltbevölkerung: Langfristig führt kein Weg daran vorbei, die vorhandenen Ressourcen nachhaltiger und effizienter zu nutzen. Gelingen kann dies unter anderem, wenn Nähr- und Wertstoff-Kreisläufe in der landwirtschaftlichen Produktion wieder geschlossen werden und alle Rohstoffe und Produkte möglichst lange im Einsatz bleiben. Dazu gehört es auch Reststoffe als wertvolle Rohstoffquelle zu sehen. Mit der Aufgabe, innovative Verwertungsverfahren für Bioabfälle und häusliche Abwässer zu entwickeln und so die Stoff-Kreisläufe zwischen Stadt und Land wieder zu schließen, beschäftigt sich das Kooperationsprojekt RUN. Im Rahmen des BMBF-Programms „Agrarsysteme der Zukunft“ erhalten die Forschungsteams der Universität Hohenheim in Stuttgart rund 680.000 Euro an Fördermitteln. Das macht RUN zu einem Schwergewicht der Forschung.

Rund dreiviertel der Deutschen leben in Städten und verbrauchen dort Lebensmittel, die auf dem Land erzeugt wurden. Auf diese Weise sind Produktionsketten entstanden, bei denen Nähr- und Wertstoffe von einem Ort zum anderen transportiert werden und schließlich zum größten Teil mit Abfällen und Abwasser verloren gehen.

Hier setzt das Kooperationsprojekt RUN an. RUN steht für Rural Urban Nutrient Partnership, also Nährstoffgemeinschaften zwischen Stadt und Land. In diesem interdisziplinären Forschungsprojekt verfolgen Partner aus Wissenschaft und Praxis das langfristige Ziel, Agrarsysteme nachhaltiger und klimafreundlicher zu gestalten und Ressourcen sowie Energie einzusparen.

Das braucht neue technische, städtebauliche und logistische Strukturen, bei denen die Trennung, Aufbereitung, Umwandlung sowie die Rückführung der Nährstoffe in den Kreislauf auf verschiedenen Ebenen Hand in Hand gehen. Aber auch ein verändertes Konsumverhalten der Gesellschaft ist dafür notwendig.

Kreisläufe schließen, Ressourcen schonen, Stadt und Land miteinander verbinden
Kernidee von RUN ist es, aus Bioabfällen und häuslichem Abwasser die darin enthaltenen Nährstoffe zu gewinnen, um aus ihnen Düngemittel oder auch recycelbare Bioplastikfolie und Pflanzenkohle herzustellen. Also Produkte, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden können, um zum Beispiel Obst und Gemüse anzubauen.

Dieses wird auf dem Wochenmarkt in der Stadt verkauft, von den Bewohnern verarbeitet und gegessen. Dabei fallen wieder nutzbarer Abfall und Abwasser an. Auf diese Weise entsteht zwischen Landwirten und Stadtbewohnern ein Kreislaufsystem, bei dem wertvolle Nähr- und Wertstoffe mehrfach genutzt werden.

Design-Dünger und Pflanzenkohle im Test
Bevor es jedoch soweit ist, müssen zunächst einmal die notwendigen Techniken entwickelt werden. Dazu testen Forschende von der Universität Stuttgart zunächst in Laborversuchen verschiedene Methoden der Rückgewinnung und Aufbereitung von Bio-Abfällen und häuslichem Abwasser.

Heraus kommen so genannte Design-Dünger und Pflanzenkohle, die anschließend von Dr. Sabine Zikeli vom Zentrum Ökologischer Landbau Universität Hohenheim (ZÖLUH) und ihrem Team untersucht werden: „Als Dünger entstehen vor allem Struvite, die in erster Linie Phosphat, Magnesium und Ammonium enthalten, die dem Klärschlamm entzogen wurden.“

„Die Reste des Klärschlamms werden durch Verkohlung zu Pflanzenkohle. Diese ist sehr porös und kann in ihren Hohlräumen Wasser und Nährstoffe speichern, die sie dann bei Bedarf an die Pflanzen abgibt“, erklärt Dr. Zikeli weiter.

Design-Dünger müssen effizient und sicher sein
Um immer gleichbleibende und kontrollierte Bedingungen zu haben, arbeitet sie im Gewächshaus mit Pflanzen in Töpfen: „Wir nutzen Weidelgras für unsere Versuche. Das hat zum Beispiel gegenüber Salat den Vorteil, dass wir es mehrfach ernten können, denn manche Düngemittel lösen sich im Boden nur langsam auf und geben ihre Nährstoffe erst nach und nach frei.“

Dazu schneiden die Forschenden einfach die Blätter der Pflanzen ab. Das Gras wächst dann einfach nach. So können sie zu verschiedenen Erntezeitpunkten erfassen, wie viel Nährstoffe die Pflanzen aufgenommen haben und wie sich ihre Biomasse verändert hat. Daraus lässt sich die Verfügbarkeit der Nährstoffe berechnen und die Effizienz der Design-Dünger bestimmen. Das Team ermittelt dabei auch, ob eventuell auch unerwünschte Substanzen, wie Schadstoffe, von den Pflanzen aufgenommen werden.

Denn die Design-Dünger müssen natürlich in der Landwirtschaft bedenkenlos eingesetzt werden können. „Struvite haben den Vorteil, dass sie sehr sauber sind und so gut wie keine Verunreinigungen beispielsweise mit Schwermetallen enthalten“, weiß Dr. Zikeli. „Und natürlich unterliegen auch diese Dünger der geltenden Düngemittel-Verordnung.“

Mehrheit der Landwirte sieht Kreislaufidee positiv
Dass das Thema Sicherheit auch eine große Rolle bei den Landwirten spielt, kann auch apl. Prof. Dr. Christian Lippert vom Institut für Landwirtschaftliche Betriebslehre der Universität Hohenheim bestätigen: „Für die Landwirte ist es wichtig, dass der Dünger frei von Schadstoffen, Schwermetallen und bakteriellen Verunreinigungen ist – und natürlich seine Aufgabe erfüllt, Pflanzen mit den notwendigen Nährstoffen zu versorgen.“

„Grundsätzlich steht die Mehrheit der befragten Landwirte der Idee, Nährstoffe aus häuslichem Abwasser und Küchenabfällen zu gewinnen, positiv gegenüber“, so das Resümee eines Workshops zu Projektbeginn. Allerdings blieben auch noch eine Reihe von Fragen zu klären, angefangen bei der Qualität über den Preis bis hin zur gesellschaftlichen Akzeptanz der Dünger. Denn ohne die ließe sich das produzierte Obst und Gemüse nicht verkaufen.

Im Reallabor den Dialog zwischen allen Beteiligten fördern
Aus diesem Grund soll bei RUN nicht ausschließlich in Forschungslaboren geforscht werden, sondern das Projekt soll als Reallabor umgesetzt werden: „Geplant ist eine Recyclinganlage als Pilotanlage und Demonstrator in einem echten Stadtquartier auszuprobieren“, erklärt Carolin Callenius vom Forschungszentrum für Globale Ernährungssicherung und Ökosysteme der Universität Hohenheim. „Damit lassen sich die Laborversuche einerseits in einem größeren Maßstab auf der Ebene eines Stadtquartiers testen und andererseits kann man die Kreislaufidee so unter Echtzeitbedingungen auf deren Praxistauglichkeit hin untersuchen.“

Ausgangspunkt sind die „Grundmaterialien“ häuslicher Bioabfall und häusliche Abwässer. An der Frage nach geeigneten innovativen Logistiksystemen zum Transport der Stoffströme wird noch geforscht. Aussichtsreich scheint aktuell aber, einen Zerkleinerungsapparat für Küchenabfälle direkt in den Haushalten zu installieren und den Abtransport der Abfälle mit Unterdruckleitungen zu lösen. Diese würden dann auch das Abwasser abführen. Für den Stoffstrom von Grünabfällen, die ebenfalls gesammelt und aufbereitet werden sollen, gibt es eine andere Idee: Ein On-Demand Service durch lokale Paketlieferdienste ist dafür angedacht.

Ein zusätzlich eingerichteter Informations- und Erfahrungsraum soll die Forschung von RUN für Bürgerinnen und Bürger erlebbar und begreifbar machen. Hier werden von der Nährstofferzeugung in den Haushalten bis zur Wiederverwendung in der Landwirtschaft alle Aspekte des Nährstoffrecyclings dargestellt und vermittelt. In Dialogveranstaltungen sollen Fragen, Anliegen und Bedürfnisse der Bevölkerung beantwortet werden und in die Projektplanung einfließen.

Eine Pilotanlage mit ergänzendem Erfahrungsraum ist sehr wichtig für den Erfolg des Projekts: Die Kooperationspartner können im stetigen Austausch mit allen Beteiligten, wie Landwirten, Ingenieuren, Stadtplanern, Verwaltungen, Entscheidungsträgern in Ministerien und Bürgern mögliche Bedürfnisse, Anforderungen oder Hemmnisse erkennen, die gegenüber Produkten aus recycelten Abfällen und Abwasser bestehen könnten.

Diese werden dann frühzeitig in die Forschung einbezogen, so dass gesellschaftlich tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Denn am Ende sollen alle einen Nutzen aus dem Kreislauf ziehen und ihn langfristig mittragen.

HINTERGRUND: Rural Urban Nutrient Partnership (RUN) ‒ Nährstoffgemeinschaften für eine zukunftsfähige Landwirtschaft
RUN ist eines von acht Projekten des Forschungsvorhabens „Agrarsysteme der Zukunft“ im Rahmen der „Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030“. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 4,2 Mio. Euro gefördert, davon über 680.000 Euro für die Universität Hohenheim. Projektstart war der 1. April 2019. Das Projekt ist zunächst auf drei Jahre angelegt.

Die Koordination des Projekts liegt in der Hand von Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert vom Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart (ISWA). Weitere Projektpartner sind die TU Kaiserlautern, die Universität Heidelberg, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Thünen-Institut in Braunschweig sowie zwei beratende Ingenieurbüros als Praxispartner und zwei assoziierte Partner.

HINTERGRUND: Forschungszentrum für Globale Ernährungssicherung und Ökosysteme
Das Zentrum verfolgt das Ziel, einen Beitrag zur Verbesserung der globalen Ernährungssicherung zu leisten. Es unterstützt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Entwicklung und Umsetzung von innovativen und effektiven Forschungsinitiativen zur Ernährungssicherung und Hungerbekämpfung mit einem besonderen Fokus auf entwicklungsorientierter Forschung.

HINTERGRUND: Schwergewichte der Forschung
33,8 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universität Hohenheim 2020 für Forschung und Lehre. In loser Folge präsentiert die Reihe „Schwergewichte der Forschung“ herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 350.000 Euro für apparative Forschung bzw. 150.000 Euro für nicht-apparative Forschung.

HINTERGRUND: Wissenschaftsjahr 2020|21 – Bioökonomie
In den Jahren 2020 und 2021 steht das Wissenschaftsjahr im Zeichen der Bioökonomie – und damit einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaftsweise. Es geht darum, natürliche Stoffe und Ressourcen nachhaltig und innovativ zu produzieren und zu nutzen und so fossile und mineralische Rohstoffe zu ersetzen, Produkte umweltverträglicher herzustellen und biologische Ressourcen zu schonen. Das ist in Zeiten des Klimawandels, einer wachsenden Weltbevölkerung und eines drastischen Artenrückgangs mehr denn je notwendig. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgerichtete Wissenschaftsjahr Bioökonomie rückt das Thema ins Rampenlicht.

Die Bioökonomie ist das Leitthema der Universität Hohenheim in Forschung und Lehre. Sie verbindet die agrarwissenschaftliche, die naturwissenschaftliche sowie die wirtschafts- und sozialwissenschaftliche Fakultät. Im Wissenschaftsjahr Bioökonomie informiert die Universität Hohenheim in zahlreichen Veranstaltungen Fachwelt und Öffentlichkeit zum Thema.

Wissenschaftsjahr 2020|21 BMBF: https://www.wissenschaftsjahr.de/2020-21
#Wissenschaftsjahr #DasistBioökonomie

Wissenschaftsjahr 2020|21 Hohenheim: https://www.uni-hohenheim.de/wissenschaftsjahr-2020-2021-biooekonomie

Bioökonomie an der Universität Hohenheim: https://biooekonomie.uni-hohenheim.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Sabine Zikeli, Universität Hohenheim, Zentrum Ökologischer Landbau Universität Hohenheim (ZÖLUH), T +49 (0)711 459-23248, E sabine.zikeli@uni-hohenheim.de

apl. Prof. Dr. Christian Lippert, Universität Hohenheim, Fachgebiet Produktionstheorie und Ressourcenökonomik im Agrarbereich
T +49 (0)711 459-22560, E christian.Lippert@uni-hohenheim.de

Carolin Callenius, Universität Hohenheim, Forschungszentrum für Globale Ernährungssicherung und Ökosysteme
T +49 (0)711 459-23472, E carolin.callenius@uni-hohenheim.de

Yvonne Zahumensky, Universität Hohenheim, Forschungszentrum für Globale Ernährungssicherung und Ökosysteme
T +49 (0)711 459-22632, E yvonne.zahumensky@uni-hohenheim.de

Weitere Informationen:
„Erklärvideo“
http://www.run-projekt.de „Website des Projektes“

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Innerer Kompressionsstrumpf wirkt gegen Krampfadern

Meike Drießen Dezernat Hochschulkommunikation
Ruhr-Universität Bochum
Erweiterte Venen werden bei ausgeprägtem Krampfaderleiden üblicherweise entfernt oder zerstört. Wenn Betroffene später wegen Durchblutungsstörungen einen Bypass benötigen, fehlen die großen Blutgefäße dann aber als Ersatz. In einer Multicenterstudie unter Leitung von Dr. Dominic Mühlberger aus der Gefäßchirurgie der Ruhr-Universität Bochum am St. Josef Hospital prüften Forschende eine dort entwickelte gefäßerhaltende Therapie: Das Anlegen einer dünnen Ummantelung um die defekte Vene behob das Krampfaderproblem in über 95 Prozent der Fälle. Das Forschungsteam berichtet in der Zeitschrift „Journal of International Medical Research“ vom 6. April 2021.

Wenn das Blut im Bein versackt
Krampfadern sind mehr als nur ein kosmetisches Problem: Infolge der unansehnlichen Aussackungen können sich schwere Gesundheitsschäden wie Beingeschwüre, Thrombosen oder sogar Lungenembolien entwickeln. Die Ursache für eine Krampfadernerkrankung liegt meistens in einer Bindegewebsschwäche, die dazu führt, dass die Venenwand nachgibt und damit der Venendurchmesser wächst. Schwangerschaften oder häufiges Stehen und Sitzen begünstigen diesen Prozess.

Die Zunahme des Venendurchmessers beeinträchtigt die Funktion der Venenklappen. Die Klappensegel werden auseinandergezogen, und es entsteht ein Leck, das als Klappeninsuffizienz bezeichnet wird. Das Blut versackt im Bein und führt dort zu einem Anstieg des venösen Blutdruckes. Von dieser Klappeninsuffizienz ist am häufigsten die in der Leiste einmündende Stammvene, auch Vena saphena magna oder große Rosenader genannt, betroffen.

Wie eine zweite Haut
Die bisherigen Therapiekonzepte basieren auf einem radikalen Vorgehen: der Zerstörung durch Laser- oder Radiowellentherapie oder der Entfernung insuffizienter Stammvenen durch eine Stripping-Operation. „Am Klinikum der RUB haben wir mit dem Verfahren der extraluminalen Valvuloplastie eine Alternative zu den radikalen Methoden entwickelt, die einen organerhaltenden Ansatz verfolgt“, erklärt Prof. Dr. Achim Mumme, Direktor der Gefäßchirurgie. Die Reparatur der Venenklappen erfolgt über einen kleinen Schnitt in der Leiste. Wie eine zweite Haut wird ein Mantel aus hauchdünnem Polyurethan um die erweiterte Vene gelegt. Die Ummantelung wirkt als eine Art innerer Kompressionsstrumpf, der die bindegewebsschwache Vene wieder auf ihren Normaldurchmesser zurückbringt.

Einsatz vor allem bei Risikofaktoren für Durchblutungsstörungen
In einer Multicenterstudie überprüfte das Team die Wirksamkeit der organerhaltenden Behandlungsmethode. „Mit einer Erfolgsrate von 95,24 Prozent stellte sich die Venenreparatur mit dem neuartigen Polyurethan-Mantel als effektive Behandlungsalternative zu den radikalen Behandlungsmethoden dar“, fasst Studienleiter Dominic Mühlberger zusammen. „Ihr großer Vorteil ist, dass im Gegensatz zu den radikalen Therapieverfahren die Stammvene bei der extraluminalen Valvuloplastie erhalten bleibt.“

Das ist vor allem dann wichtig, wenn in einem späteren Lebensabschnitt Durchblutungsstörungen auftreten. In diesem Falle kann das Vorhandensein von geeignetem Bypassmaterial entscheidend sein für die Behandlungsmöglichkeiten. Die Stammvenen werden als Gefäßersatzmaterial in der Herz- und Gefäßchirurgie benötigt. Das Fehlen von geeignetem Ersatzmaterial verschlechtert die Prognose.

„Die venenerhaltende Therapie der Krampfadern sollte vor allem dann zum Einsatz kommen, wenn Risikofaktoren für die Entwicklung von Durchblutungsstörungen vorliegen, etwa Rauchen, Bluthochdruck, Zuckerkrankheit oder Fettstoffwechselstörungen“, so Mühlberger.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Dominic Mühlberger
Gefäßchirurgie
St. Josef Hospital
Klinikum der Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 509 0
E-Mail: dominic.muehlberger@klinikum-bochum.de

Originalpublikation:
Dominic Mühlberger, Erich Brenner, Norbert Frings, Bruno Geier, Achim Mumme, Stefanie Reich-Schupke, Horst-Peter Steffen, Dietmar Stenger, Markus Stücker, Thomas Hummel: Functional repair of the great saphenous vein by external valvuloplasty reduces the vein’s diameter: 6-month results of a multicentre study, in: Journal of International Medical Research, 2021, DOI: 10.1177/03000605211014364, https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/03000605211014364

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Woche der Umwelt: BAM präsentiert innovatives Messverfahren für Mikroplastik

Oliver Perzborn Unternehmenskommunikation
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist mit einem neuartigen Messverfahren für Mikroplastik auf der „Woche der Umwelt“ des Bundespräsidenten und der Deutschen Bundesstiftung Umwelt vertreten. Das Verfahren erlaubt es, schneller als bisher genaue Daten zu den Eintragspfaden von Mikro- und Nanoplastik in die Umwelt zu erheben. Damit schafft es die empirische Voraussetzung für wirksame Vermeidungsstrategien.

Unter dem Motto „So geht Zukunft!“ laden Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier und die Deutsche Bundesstiftung Umwelt am 10. und 11. Juni 2021 zur sechsten „Woche der Umwelt“ ein. Die Veranstaltung würdigt traditionell innovative Umweltschutzthemen und -projekte. Aufgrund der Corona-Pandemie muss sie als hybrides Format im Park von Schloss Bellevue sowie mit digitalen Fachforen stattfinden.

Zu den 150 Ausstellenden, die eine Fachjury ausgewählt hat, zählt auch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Die BAM stellt auf der Woche der Umwelt ein innovatives Messverfahren für Mikroplastik vor.

Die winzigen Partikel lassen sich heute in allen Weltmeeren, in Seen, Flüssen, Böden, in Organismen und sogar in der Luft nachweisen. Weltweit gelangen jedes Jahr viele Millionen Tonnen von Mikroplastik – und des viel kleineren Nanoplastik – in die Umwelt. Aus welchen Quellen genau die meisten Einträge stammen, das ist allerdings noch unbekannt. Denn: Die Zahlen dazu beruhen auf Schätzungen oder Hochrechnungen, die sich wiederum nur auf wenige konkrete Messungen stützen.

Der Grund dafür ist so einfach wie folgenreich: Mikro- und Nanoplastik sind sehr schwer aufzuspüren und exakt zu quantifizieren. Die Partikel messen oft nur einige Tausendstel oder sogar nur Millionstel Millimeter.

Bisherige Verfahren, die vor allem auf der Mikrospektroskopie beruhen, sind zeitaufwendig und sie erfassen besonders kleine Partikel nicht – die aber stehen im Verdacht, eine schädliche Wirkung auf Organismen zu entfalten.

Wissenschaftler*innen der BAM haben daher ein neuartiges Messverfahren entwickelt, das nicht mehr auf der Spektroskopie beruht. Stattdessen werden Proben werden erhitzt und die entstehenden Gase anschließend in einem Gaschromatographen, der an ein Massenspektrometer gekoppelt ist, analysiert. Gewissermaßen „riecht“ das Analysegerät die winzigen Partikel, statt sie optisch zu identifizieren. Der Vorteil: Das Verfahren ist etwa zehn Mal schneller, es erfasst auch besonders kleine Partikel sowie erstmals auch den Abrieb von Autoreifen – vermutlich eine der größten Quellen von Mikroplastik.

Zusammen mit der Firma Gerstel GmbH hat das Team der BAM aus dem patentierten Verfahren ein Analysegerät entwickelt, das bereits international in vielen Laboren im Einsatz ist.

Als Ergänzung bietet die BAM auch die weltweit ersten Referenzmaterialien für Mikroplastik an. Die Substanzen sind wichtig, um verschiedene Messmethoden und -werte miteinander vergleichen zu können.

„Mit dem Analysegerät und unseren Referenzmaterialien für Mikro- und Nanoplastik schaffen wir als Wissenschaftler*innen die empirische Grundlage, um über Vermeidungsstrategien diskutieren zu können und am Ende als Gesellschaft wirksame Maßnahmen festlegen zu können“, so Korinna Altmann von der BAM.

„Umwelt – das ist eines der fünf großen Themenfelder, zu denen wir an der BAM täglich forschen, prüfen und beraten“, so BAM-Präsident Prof. Dr. Ulrich Panne. „Als Wissenschaftler*innen müssen wir über die Grenzen unserer Labore hinausdenken. Wir tragen die Verantwortung dafür, die Lebensgrundlagen auf unserem Planeten zu schützen. Unsere Forschung zu Mikroplastik ist ein wichtiger Beitrag dazu.“

Kontakt:
Referat Kommunikation, Marketing
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
T: + 49 30 8104-1013
presse@bam.de
http://www.bam.de

150 Jahre BAM – Wissenschaft mit Wirkung. Feiern Sie mit uns: http://www.150.bam.de
Unser Auftrag: Sicherheit in Technik und Chemie. Weitere Informationen unter http://www.bam.de
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Über die BAM
Die BAM gewährleistet Sicherheit in Technik und Chemie.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist eine Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Die BAM forscht, prüft und berät zum Schutz von Mensch, Umwelt und Sachgütern. Im Fokus aller Tätigkeiten in der Materialwissenschaft, der Werkstofftechnik und der Chemie steht dabei die technische Sicherheit von Produkten und Prozessen. Dazu werden Substanzen, Werkstoffe, Bauteile, Komponenten und Anlagen sowie natürliche und technische Systeme von volkswirtschaftlicher Dimension und gesellschaftlicher Relevanz erforscht und auf sicheren Umgang oder Betrieb geprüft und bewertet. Die BAM entwickelt und validiert Analyseverfahren und Bewertungsmethoden, Modelle und erforderliche Standards und erbringt wissenschaftsbasierte Dienstleistungen für die deutsche Wirtschaft im europäischen und internationalen Rahmen.

Sicherheit macht Märkte.
Die BAM setzt und vertritt für Deutschland und seine globalen Märkte hohe Standards für Sicherheit in Technik und Chemie zur Weiterentwicklung der erfolgreichen deutschen Qualitätskultur „Made in Germany“.

Weitere Informationen:
https://www.woche-der-umwelt.de/ausstellerKonkret/1733

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Zurück zur Natur? Wie die Renaturierung von Gewässern sozial-ökologisch gestaltet werden kann

Melanie Neugart Wissenskommunikation und Öffentlichkeitsarbeit
ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung
Europaweit sind Gewässer in keinem guten ökologischen Zustand. Die Vorgaben der Wasserrahmenrichtlinie der EU werden auch in Deutschland nicht erreicht. Das gilt auch für einige der Fließgewässer in Südhessen, wie etwa die Weschnitz oder die Modau. Der Handlungsdruck ist groß. Wie eine erfolgreiche Renaturierung aussehen könnte, darüber diskutieren Bürger*innen, Expert*innen und Wissenschaftler*innen bei der öffentlichen Abschlussveranstaltung des Forschungsprojekts Weschnitz Dialog am 15. Juni 2021. Das ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung, der Geo-Naturpark Bergstraße-Odenwald sowie der Gewässerverband Bergstraße laden herzlich zu dieser digitalen Veranstaltung ein.

Rund 90 Prozent der deutschen Oberflächengewässer verfehlen die Vorgaben der EU-Wasserrahmenrichtlinie eines „guten ökologischen Zustandes“ – so auch die Weschnitz. Das soll sich mit der Renaturierung des Flusses und der Deichsanierung zwischen Biblis und Einhausen ändern. Damit dies gelingt, wurden im von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Forschungsprojekt Weschnitz Dialog Kommunikations- und Beteiligungsformate zur Konfliktvermeidung begleitet. So konnten gemeinsam mit allen Akteuren wirksame Lösungen zum Gewässer- und Hochwasserschutz geplant werden. 

Zum Abschluss des Projekts laden die Forschungspartner ISOE, der Geo-Naturpark Bergstraße-Odenwald sowie der Gewässerverband Bergstraße zu einer Online-Diskussion ein, bei der es nicht nur um verständliche Wissenschaft, Bildung für eine nachhaltige Entwicklung und pragmatische Lösungen geht, sondern auch um literarische Entdeckungen. Zur Einstimmung in die Veranstaltung, die pandemiebedingt digital stattfinden muss, nimmt Torsten Schäfer die Teilnehmenden mit auf eine Fluss-Entdeckungsreise in Südhessen: Der Professor für Journalismus an der Hochschule Darmstadt liest aus seinem aktuellen Buch „Wasserpfade“. 

Konflikte um Renaturierungsmaßnahmen frühzeitig berücksichtigen
Bei dem anschließenden Fachgespräch geht es um wichtige Fragen und Erfahrungen im Zusammenhang mit Renaturierungsmaßnahmen: Welche Potenziale bietet die Renaturierung auf dem Weg „Zurück zur Natur“ und wie sieht der Prozess konkret aus? Welche Rahmenbedingungen sind für die Renaturierung wichtig und welche Konflikte können sich durch unterschiedliche Interessen seitens Landwirtschaft, Stadtplanung und Naturschutzes ergeben? 

Im Zuge der Veranstaltung werden die Projektbeteiligten am Beispiel des Forschungsprojekts Weschnitz Dialog zeigen, wie eine sozial-ökologische Gestaltung der Renaturierung aussehen kann und wie Nutzungskonflikte entlang eines Gewässers frühzeitig berücksichtigt werden können. Zudem wird diskutiert, wie das Thema Gewässerschutz anschaulich für eine Bildung für nachhaltige Entwicklung genutzt werden kann. 

Für eine Teilnahme ist keine Anmeldung erforderlich. Der Zugangslink zur Veranstaltung wird ab dem 14. Juni 2021 unter http://www.weschnitz-dialog.de veröffentlicht.

Zurück zur Natur? Wie die Renaturierung unserer Gewässer sozial-ökologisch gestaltet werden kann

Diskussionsabend
Dienstag, 15. Juni 2021 – 18 Uhr
Online-Veranstaltung

Ablauf: 
Lesung Prof. Dr. Torsten Schäfer, Hochschule Darmstadt

Anschließend Fachgespräch mit: Ulrich Androsch (Gewässerverband Bergstraße, Lorsch), Dr. Jutta Weber (Geo-Naturpark Bergstraße Odenwald, Lorsch), Dr. Stefan Liehr (ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung, Frankfurt am Main), Prof. Dr. Jörg Ohlmann (Goethe Universität Frankfurt am Main), Matthias Beuth (Martin-Luther-Schule, Rimbach)

Moderation: Carla Schönfelder, Team Ewen, Darmstadt

Veranstalter: ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung in Zusammenarbeit mit dem Geo-Naturpark Bergstraße-Odenwald und dem Gewässerverband Bergstraße

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Katja Brinkmann
Tel. +49 69 707 6919-42
brinkmann@isoe.de

Weitere Informationen:
http://www.weschnitz-dialog.de

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Einladung zum IST-Webinar: „Power für den Tag – wie Sie Ihre Schlafprobleme lösen“

Alexandra Naumann Pressestelle
IST-Hochschule für Management
In den letzten Jahren sind Ein- und Durchschlafprobleme in den Fokus der öffentlichen Diskussion gerückt, denn immer mehr Menschen in Deutschland schlafen schlecht. Doch wie kann ein gesunder und entspannter Schlaf gefördert werden? Antworten gibt der renommierte Schlafmediziner Dr. Alfred Wiater einem kostenfreien Online-Fachvortrag des IST-Studieninstituts am 24. Juni 2021, um 18 Uhr.

Die meisten Menschen wissen, oft schon aus eigener Erfahrung, wie wichtig erholsamer Schlaf für die Gesundheit und für die Alltagsbewältigung ist. Nachts kommen sowohl Körper als auch Geist zur Ruhe. Die Folge: Der Mensch schöpft neue Energie für den Tag.

Hier setzt das IST-Webinar „Power für den Tag – wie Sie Ihre Schlafprobleme lösen“ am 24. Juni, um 18 Uhr, an. Denn sind die einzelnen Schlafphasen dauerhaft gestört, kann dies gesundheitliche Folgen haben.

Wie kann ein gesunder und entspannter Schlaf gefördert werden?
Dr. Alfred Wiater gibt erste hilfreiche Tipps, die man für einen gesunden Schlaf in der Alltagsroutine berücksichtigen sollte. Wiater war Chefarzt einer Kölner Klinik mit schlafmedizinischem Zentrum und Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM). Derzeit berät er den DGSM-Vorstand als Vorstandsreferent, ist wissenschaftlich und als Dozent und Buchautor tätig.

Wer sich tiefergehend mit dem Thema „Schlaf“ auseinandersetzen möchte, kann das in der im Juli startenden, neuen Weiterbildung zum Schlafcoach, in der Dr. Wiater als Dozent tätig ist. Hier erarbeiten sich die Teilnehmer auf der Grundlage fundierter schlafmedizinischer Expertise in kompakten zwei Monaten umfassendes Wissen zur Prävention von Schlafstörungen und zum Umgang mit Schlafproblemen.

Weitere Informationen:
https://www.ist.de/aktion/1293 Hier geht es zur unverbindlichen Anmeldung.
https://www.ist.de/schlafcoach Hier gibt es alle Informationen zur Weiterbildung „Schlafcoach“.

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Steinmeier: Wir befinden uns mitten im Umbruch ins postfossile Zeitalter

Klaus Jongebloed Pressestelle
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Bundespräsident und DBU eröffnen „Woche der Umwelt“

Osnabrück/Berlin. Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier bereitet die Menschen in Deutschland wegen der Klimakrise auf eine „Transformation der Gesellschaft in einer gewaltigen Dimension“ vor. Der ressourcenschonende Umgang mit der Erde sei zugleich „nur durch eine globale Anstrengung zu bewältigen“, sagte er in einer wegweisenden Klimarede auf der „Woche der Umwelt“ im Park seines Amtssitzes Schloss Bellevue. „Wir befinden uns mitten im Umbruch ins postfossile Zeitalter“, so das Staatsoberhaupt.

Die mittlerweile sechste Auflage der Woche der Umwelt (WdU) unter dem Motto „So geht Zukunft!“ findet heute (Donnerstag) und morgen in bewährter Partnerschaft von Bundespräsident und der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) statt, dieses Mal wegen der Corona-Pandemie aber im hybriden Format – teils in Präsenz im Park von Schloss Bellevue, teils in digitalen Fachforen. Per Livestream ist alles hautnah zu verfolgen; alle Infos finden sich hier: https://www.woche-der-umwelt.de/. DBU-Generalsekretär Alexander Bonde sagte, die Woche der Umwelt solle „ein großer Ansporn sein, sich für den Erhalt unseres Planeten zu engagieren“. Und sie fordere mit ihrem Versprechen „So geht Zukunft!“ trotz einer der größten globalen Krisen der Menschheit dazu auf, „mit Mut, Ideen und Innovationen Lösungen für mehr Klima-, Umwelt-, Ressourcen- und Artenschutz zu finden“. Ein Schlüssel sei die Circular Economy, eine umfassende Kreislaufwirtschaft. Bonde: „Wir müssen lernen, in Kreisläufen zu leben, denken und zu handeln. Der Raubbau an Rohstoffen muss enden.“

EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen und US-Klimabeauftragter John Kerry nehmen teil
Dass Klima- und Umweltschutz nicht nur in Deutschland, sondern europa- und weltweit ganz oben auf der politischen Agenda stehen, zeigt die Teilnahme zweier Persönlichkeiten bei der WdU: EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen und US-Klimaschutzbeauftragter John Kerry. Er skizzierte per Videobotschaft Zukunftsstrategien seines Landes unter dem neuen US-Präsidenten Joe Biden. Dieser hatte den Austritt seines Vorgängers Donald Trump aus dem Pariser Klimaschutzabkommen von 2015 rückgängig gemacht. Während von der Leyen keinen Zweifel daran ließ, dass die Europäische Union alles daran setzen werde, den europäischen Grünen Deal umzusetzen und ein klimaneutrales Wirtschaften in der EU bis 2050 zu erreichen, mahnte Kerry „weltweite Anstrengungen“ an, um katastrophale Folgen der Klimakrise zu verhindern. Die USA seien dazu bereit. Bis 2030 wolle sein Land den Ausstoß an Treibhausgasen im Vergleich zu 2005 halbieren. US-Präsident Biden wolle in allen Wirtschaftssektoren eine Abkehr von Kohlenstoff. Kerry: „Diese Dekade ist entscheidend im Kampf gegen die Klimakrise, vor uns liegt enorm viel Arbeit. Aber darin steckt ein riesiges Wirtschaftspotenzial.“ Es entstehe „ein Billionen-Markt“ mit gutbezahlten Jobs „auf beiden Seiten des Atlantiks“ und mit neuen Technologien für saubere Energien.

„Veränderungen in allen Bereichen des Alltags“
Bundespräsident Steinmeier sagte in seiner Rede, es freue ihn „sehr, dass sich die Vereinigten Staaten dazu entschieden haben, dem Pariser Klimaabkommen wieder beizutreten“. Die Weltklimakonferenz hatte seinerzeit unter anderem beschlossen, die Weltwirtschaft auf klimafreundliche Weise zu verändern und die menschengemachte Erderwärmung bis zum Jahr 2100 auf unter zwei Grad Celsius und sogar möglichst unter 1,5 Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen. Die Klima-Ziele seien keineswegs abstrakt und fern, so Steinmeier. „Setzen wir sie um, so werden wir Veränderungen in allen Bereichen des Alltags spüren – in der Landwirtschaft, in der Energieversorgung, vor allem im Wohnungsbau und im Verkehr.“ Aufbruchserwartung und Umbruchsangst würden miteinander ringen, so der Bundespräsident weiter. Was zu hoffen und was zu fürchten sei, „sind Fragen einer Gesellschaft, die im Übergang ist, in einer großen Transformation, die viele zu Recht mit der industriellen Revolution des 19. Jahrhunderts vergleichen“. Anders als damals gehe es heute jedoch nicht mehr um den „Aufstieg der fossilen Industrialisierung“. Steinmeier: „Wir befinden uns mitten im Ausstieg daraus.“

Winter ohne Schneemänner
Es sei klar, dass der Planet „durch den übermäßigen Verbrauch von Ressourcen in Gefahr ist“ – doch der Weg aus diesem Risiko „noch lange nicht“. Der Bundespräsident brachte für den Weg in eine klimaneutrale Zukunft gewissermaßen einen neuen Generationenvertrag für Klimaschutz ins Gespräch: So wie die jungen Menschen in der Corona-Pandemie zurückgesteckt hätten, um Ältere und Gefährdete zu schützen, „so müssen wir uns jetzt anstrengen, um ihre Zukunft und die Zukunft künftiger Generationen zu schützen.“ Denn Klimawandel sei schon jetzt sicht- und spürbar und verändere bereits „unser Leben: Er zeigt sich in den Gezeiten, die sich verschieben, in den Wintern ohne Schneemänner“ und auch „in gefährlich trockenen Böden und Wäldern“.

Weitere Informationen:
https://www.dbu.de/123artikel39036_2442.html Online-Pressemitteilung

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Kniearthrose: Wann kommt ein Gelenkersatz infrage? Gibt es Alternativen? IQWiG legt Entscheidungshilfe vor

Jens Flintrop Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Institut für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (IQWiG)
Kniearthrose: Wann kommt ein Gelenkersatz infrage? Gibt es Alternativen? IQWiG legt Entscheidungshilfe vor
Unterstützung für Betroffene bei der Entscheidung für oder gegen eine Gelenkersatzoperation.

Das IQWiG hat im Auftrag des Gemeinsamen Bundesausschusses (G-BA) eine Entscheidungshilfe zu Gelenkersatzoperationen bei Kniegelenkarthrose erstellt. Diese soll Betroffene dabei unterstützen, sich gemeinsam mit ihrer Ärztin bzw. ihrem Arzt für oder gegen bestimmte Behandlungsoptionen bei Kniegelenkarthrose zu entscheiden.
Die Entscheidungshilfe ist Teil des gesetzlich festgelegten Zweitmeinungsverfahrens: Bei vielen Krankheiten gibt es mehr als eine Behandlungsmöglichkeit. Oft ist aber keine der Alternativen ideal, jede hat ihre Vor- und Nachteile. Dann hängt es stark von der persönlichen Situation und den eigenen Wünschen ab, was die beste Wahl ist. Einen zweiten Arzt zu befragen, kann bei der Entscheidung helfen. Seit 2015 haben gesetzlich Krankenversicherte Anspruch auf das Einholen einer ärztlichen Zweitmeinung bei festgelegten planbaren Operationen.

2019: 194.000 Kniegelenkersatz-Operationen
Es ist nicht genau bekannt, wie viele Menschen eine Kniearthrose haben. In Deutschland geben etwa vier Prozent aller Erwachsenen an, von einer ärztlich behandelten Kniearthrose betroffen zu sein. Die Häufigkeit nimmt mit dem Alter zu und steigt etwa ab dem 40. Lebensjahr stetig an.
Die Zahl der Kniegelenkersatz-Operationen steigt in Deutschland seit 2013 kontinuierlich an, im Jahr 2019 wurden bundesweit knapp 194.000 Implantationen durchgeführt. Dabei werden die Operierten immer jünger. Auffallend ist auch, dass die Operationshäufigkeiten je nach Wohnort sehr unterschiedlich sind.
Kniearthrose kann unterschiedlich verlaufen, wobei die Beschwerden meist über viele Jahre eher langsam zunehmen oder sogar stabil bleiben. Kniearthrose kann aber auch in Schüben auftreten – dann wechseln sich Phasen stärkerer Beschwerden mit beschwerdefreien oder beschwerdearmen Phasen ab. Nur bei einem kleinen Teil der Menschen mit Kniearthrose sind die Beschwerden irgendwann so stark, dass sie sich für einen Eingriff entscheiden.
Heilen lässt sich Arthrose nicht. Es gibt aber verschiedene Möglichkeiten, die Beschwerden zu lindern. Ein wichtiger Baustein der konservativen (= nicht operativen) Therapie ist die Bewegungstherapie, weil gut ausgebildete Muskeln das Kniegelenk stabilisieren und schützen. Zudem erreichen die Nährstoffe aus der Gelenkflüssigkeit den Knorpel nur durch Druck – etwa beim Gehen oder gezielten Training.
Die Bewegungstherapie kann je nach Bedarf durch weitere Behandlungsoptionen wie u. a. Schmerztherapie, Gewichtsreduktion oder Hilfsmittel (Schuheinlagen, Kniebandagen oder -schienen) ergänzt werden.
Ein Gelenkersatz kommt infrage, wenn über mehrere Monate starken Schmerzen bestehen, die die Lebensqualität beeinträchtigen – und wenn eine konservative Therapie die Beschwerden nicht ausreichend lindern kann. Bei dieser Operation wird das natürliche Kniegelenk ganz oder teilweise durch eine Prothese aus Metall und Kunststoff ersetzt.

Entscheidungshilfe des IQWiG
Die jetzt vorgelegte Entscheidungshilfe des IQWiG beschreibt die verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten bei Kniearthrose. Sie unterstützt Patientinnen und Patienten bei der Entscheidung zwischen Kniegelenkersatzoperation und konservativen Therapien.
„Ein Gelenkersatz kann fortgeschrittene Kniearthrose bei den meisten Betroffenen sehr wirksam lindern – aber natürlich hat so ein großer Eingriff auch Risiken. Zudem wissen wir aus Studien, dass eine gute konservative Behandlung helfen kann, eine Operation mehrere Jahre hinauszuzögern oder sogar ganz zu vermeiden. Unsere Entscheidungshilfe soll die wichtigsten Alternativen aufzeigen und das ausführliche Gespräch mit der behandelnden Ärztin bzw. dem behandelnden Arzt unterstützen“, betont Roland Büchter aus dem IQWiG-Ressort Gesundheitsinformation.

Ergänzende Informationen zu Nachoperationen
Etwa fünf bis zehn Prozent der eingesetzten künstlichen Kniegelenke werden innerhalb von zehn Jahren nachoperiert. Dabei lässt sich auch die Frage, ob bei Problemen mit der Prothese wirklich ein zweiter Eingriff nötig ist, nicht immer leicht beantworten. Daher gibt es für die Nachoperation ebenfalls das Recht auf eine zweite Meinung.
Für diese Situation hat das IQWiG in der Rubrik „Mehr Wissen“ auf gesundheitsinformation.de einen eigenen Text mit dem Titel „Probleme mit der Knieprothese: Wann ist eine Nachoperation nötig?“ erstellt, das ausführlich beschreibt, wann eine Nachoperation tatsächlich notwendig ist oder doch vermieden werden könnte.

Wie läuft das Zweitmeinungsverfahren ab?
Die Entscheidungshilfe ist ein Baustein des seit 2015 gesetzlich festgelegten Zweitmeinungsverfahrens. Das bedeutet: Eine Ärztin oder ein Arzt, die/der einen planbaren Eingriff empfiehlt, muss die Betroffenen auf ihr Recht hinweisen, diese Behandlungsentscheidung noch einmal kostenfrei mit Spezialisten einer anderen Praxis oder Klinik besprechen zu können.
Für welche planbaren Eingriffe das Zweitmeinungsverfahren gilt, entscheidet der G-BA. Bislang besteht ein vom G-BA geregelter Zweitmeinungsanspruch bei Operationen an den Gaumen- und/oder Rachenmandeln (Tonsillektomien, Tonsillotomien), bei Gebärmutterentfernungen (Hysterektomien), arthroskopischen Eingriffen am Schultergelenk und bei Amputationen beim Diabetischen Fußsyndrom.

Zum Projektverlauf
Der G-BA hatte das Institut am 15. Oktober 2020 mit der Erstellung der Entscheidungshilfe zu Gelenkersatzoperationen bei Kniearthrose beauftragt.
Die Entscheidungshilfe wurde nach den Allgemeinen Methoden des IQWiG erstellt und hat eine Nutzertestung und Stellungnahme durchlaufen. Sie wird auf der IQWiG-Website gesundheitsinformation.de veröffentlicht und im Rahmen der üblichen Aktualisierung spätestens nach drei Jahren auf Aktualität überprüft und bei Bedarf angepasst.

Weitere Informationen
Das IQWiG hat in früheren Aufträgen bereits Entscheidungshilfen zu Gebärmutterentfernung, Mandeloperation, Schultereingriffen und zu Amputationen beim diabetischen Fußsyndrom erstellt.
Diese Entscheidungshilfen sind auf der Website gesundheitsinformation.de in umfassende Themenpakete zu den jeweiligen Erkrankungen eingebunden. Die Entscheidungshilfen lassen sich dort als PDF herunterladen und kostenfrei in beliebiger Menge ausdrucken.

Originalpublikation:
https://www.iqwig.de/projekte/p20-03.html

Weitere Informationen:
https://www.iqwig.de/presse/pressemitteilungen/pressemitteilungen-detailseite_39…

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KIT: Zuckerhirse: Süßes Versprechen für die Umwelt

Monika Landgraf Strategische Entwicklung und Kommunikation – Gesamtkommunikation
Karlsruher Institut für Technologie
Zuckerhirse lässt sich zur Herstellung von Biogas, Biokraftstoffen und neuen Polymeren nutzen. Zudem kann sie dazu beitragen, Phosphatdünger zu ersetzen. Eine am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelte neue Zuckerhirsesorte akkumuliert besonders viel Zucker und gedeiht unter heimischen Bedingungen. Wie die Forschenden in der Zeitschrift Industrial Crops & Products berichten, hängen der Zuckertransport und die Zuckerakkumulation mit dem Bau der Leitungsbahnen der Pflanzen zusammen. Dies ergab ein Vergleich zwischen Zucker- und Körnerhirse. (DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113550).

Zuckerhirse lässt sich zur Herstellung von Biogas, Biokraftstoffen und neuen Polymeren nutzen. Zudem kann sie dazu beitragen, Phosphatdünger zu ersetzen. Eine am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelte neue Zuckerhirsesorte akkumuliert besonders viel Zucker und gedeiht unter heimischen Bedingungen. Wie die Forschenden in der Zeitschrift Industrial Crops & Products berichten, hängen der Zuckertransport und die Zuckerakkumulation mit dem Bau der Leitungsbahnen der Pflanzen zusammen. Dies ergab ein Vergleich zwischen Zucker- und Körnerhirse. (DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113550).

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Mit der Weltbevölkerung wächst der Bedarf an Nahrungsmitteln, Rohstoffen und Energie. Dadurch nehmen die Belastungen für die Umwelt und das Klima zu. Eine Strategie, den Treibhausgasausstoß zu verringern, besteht darin, sogenannte C4-Pflanzen anzubauen. Diese betreiben besonders effizient Photosynthese, binden daher Kohlendioxid (CO2) besser und bauen mehr Biomasse auf als andere Pflanzen. Gewöhnlich sind sie an sonnige und warme Standorte gebunden. Zu den C4-Pflanzen gehört die Sorghumhirse, auch Mohrenhirse genannt, eine Hirseart aus der Gattung Sorghum in der Familie der Süßgräser. Die besonders zuckerhaltigen Sorten heißen Zuckerhirse. Zu den weiteren Sorten gehört die als Futtermittel eingesetzte Körnerhirse. Sorghumhirse lässt sich auf schwer zu bewirtschaftenden sogenannten Grenzertragsflächen anbauen, sodass sie nicht mit sonstigen Nahrungs- oder Futterpflanzen in Konkurrenz tritt.

Eine neue Zuckerhirsesorte namens KIT1 hat Dr. Adnan Kanbar in der Arbeitsgruppe Molekulare Zellbiologie unter Leitung von Professor Peter Nick am Botanischen Institut des KIT entwickelt. KIT1 akkumuliert besonders viel Zucker und gedeiht besonders gut unter gemäßigten Klimabedingungen. Sie lässt sich sowohl energetisch zur Herstellung von Biogas und Biokraftstoffen als auch stofflich zur Produktion neuer Polymere nutzen. Der geschätzte Zuckerertrag je Hektar liegt bei über 4,4 Tonnen, was knapp 3 000 Litern Bioethanol entspräche. Darüber hinaus lassen sich die bei der Biogasherstellung anfallenden Gärreste als Dünger nutzen, der den knapp werdenden Phosphatdünger ersetzen kann.

Auf die Anatomie des Pflanzenstängels kommt es an
Forschende im Nick-Labor am Institut für Angewandte Biowissenschaften und am Institut für Technische Chemie des KIT sowie bei der ARCUS Greencycling Technology in Ludwigsburg haben nun die Zuckerhirsesorte KIT1 und die Körnerhirsesorte Razinieh miteinander verglichen, um die unterschiedliche Zuckerakkumulation im Pflanzenstängel zu untersuchen. Für die in der Zeitschrift Industrial Crops & Products publizierte Studie betrachtete das Team die Stängelanatomie. Dazu zählen die verdickten Bereiche oder Knoten (Nodien) und die schmalen Bereiche oder Abstände zwischen den Knoten (Internodien), aber auch Transkripte wichtiger Saccharose-Transporter-Gene sowie Stressreaktionen der Pflanzen bei hoher Salzkonzentration im Boden. Sowohl bei KIT1 als auch bei Razinieh war die Zuckerakkumulation in den mittleren Internodien am höchsten. Allerdings zeigte sich ein Zusammenhang zwischen der Zuckerakkumulation und dem Bau der Leitungsbahnen, die dem Transport von Wasser, gelösten Stoffen und organischen Substanzen dienen. Die Leitungsbahnen sind zu Leitbündeln gruppiert. Diese bestehen aus dem Phloem (Bastteil) und dem Xylem (Holzteil). Im Phloem werden vor allem Zucker und Aminosäuren, im Xylem vor allem Wasser und anorganische Salze transportiert; zudem übernimmt das Xylem eine stützende Funktion. Die Untersuchung ergab, dass bei KIT1 und fünf weiteren Zuckerhirsesorten im Stängel die Phloem-Querschnittsfläche wesentlich größer als die Xylem-Querschnittsfläche ist – der Unterschied ist viel ausgeprägter als bei der Körnerhirsesorte Razinieh. „Untere Studie ist die erste, die sich mit dem Zusammenhang zwischen dem Bau der Leitbündel und der Zuckerakkumulation im Stängel befasst“, sagt Nick.

Zuckerhirse wird mit Salzstress besser fertig
Wie die Studie weiter ergab, führte Salzstress zu höherer Zuckerakkumulation in KIT1 als in Razinieh. Die Expression von Saccharose-Transporter-Genen ist in den Blättern von KIT1 unter normalen Bedingungen höher und steigt unter Salzstress deutlich an. „Neben den anatomischen Faktoren könnten auch molekulare Faktoren die Zuckerakkumulation im Stängel regulieren“, erläutert Kanbar. „Auf jeden Fall kommt KIT1 mit Salzstress besser zurecht.“ (or)

Originalpublikation
Adnan Kanbar, Ehsan Shakeri, Dema Alhajturki, Michael Riemann, Mirko Bunzel, Marco Tomasi Morgano, Dieter Stapf, Peter Nick: Sweet versus grain sorghum: Differential sugar transport and accumulation are linked with vascular bundle architecture. Industrial Crops & Products, 2021. DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113550

Abstract unter https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113550

Kontakt für diese Presseinformation:
Sandra Wiebe, Pressereferentin, Tel.: +49 721 608-41172, E-Mail: sandra.wiebe@kit.edu

Als „Die 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 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 23 300 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. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: https://www.kit.edu/kit/presseinformationen.php

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Sandra Wiebe, Pressereferentin, Tel.: +49 721 608-41172, E-Mail: sandra.wiebe@kit.edu

Originalpublikation:
Abstract unter https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113550

Weitere Informationen:
https://www.kit.edu/kit/pi_2021_054_zuckerhirse-susses-versprechen-fur-die-umwel…

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Gewässerschutz: Deutsche haben ökologische Grundwerte, aber wenig Bezug zu Fischen

Nadja Neumann PR und Wissenstransfer
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
In einer Längsschnittstudie mit jeweils 1.000 Befragten in Frankreich, Deutschland, Norwegen und Schweden untersuchten Wissenschaftler*innen unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), welche Werte, Überzeugungen und Normen naturschutzorientiertes Verhalten gegenüber heimischen Flussfischen fördern. Die Studie zeigt: Die Deutschen haben wenig Bezug zu Fischen. Der Schutz von Fischen wird hierzulande eher durch allgemeine pro-ökologische Werthaltungen und Normen gestützt. In Frankreich, Schweden und Norwegen haben heimischen Fischarten hingegen großes Gewicht für das individuelle naturschutzorientierte Verhalten.

Süßwasserökosysteme beherbergen weltweit etwa ein Drittel aller Wirbeltierarten und 43 Prozent aller Fischarten. In Europa sind mehr als 40 Prozent der heimischen Süßwasserfische bedroht oder bereits ausgestorben: Gewässerverbau, Wasserkraft und Aufstau, Verschmutzung, Klimawandel, invasive Arten und zum Teil auch die Überfischung sind die Hauptursachen dafür. Es hängt also von unserem Handeln ab, wie sich Gewässer und Fischarten entwickeln. Um Flüsse und Fischbestände besser zu schützen, muss man Menschen überzeugen – doch nicht jedes Argument zieht: Wie eine aktuelle Studie zeigt, muss man den kulturellen Kontext beachten, in dem die Öffentlichkeit die Bedrohung der Artenvielfalt wahrnimmt und darauf reagiert.

Die Forschenden des IGB, der Humboldt-Universität zu Berlin und internationale Kooperationspartner*innen nutzten die umweltpsychologische Werte-Überzeugungen-Normen Theorie, um zu untersuchen, wovon umweltfreundliches Verhalten am Beispiel des Fischartenschutzes abhängt. Dr. Carsten Riepe, Erstautor der Veröffentlichung im Fachjournal Society and Natural Resources, betont: „Das Besondere unserer Studie liegt darin, dass wir nicht nur Verhaltensabsichten betrachtet haben, sondern auch das tatsächlich gezeigte Verhalten im Alltag der Menschen erhoben haben – beispielsweise die Spendenbereitschaft von Menschen für Maßnahmen, die dem Fischartenschutz in Flüssen zugutekommen. Das erhöht die Aussagekraft unserer Umfrage enorm.“

Gleiche ökologische Grundwerte, unterschiedliche Verbundenheit mit Fischen:
Die Befragten in den vier Ländern zeigten ähnliche umweltbezogene Überzeugungen, Einstellungen und Normen. Beispielsweise waren ökologische Grundwerte und der Erhalt der biologischen Vielfalt in und an Flüssen allen Befragten mehrheitlich wichtig. Der überwiegende Teil fühlte sich sogar tendenziell moralisch verpflichtet, Bedrohungen für den Rückgang der Fischartenvielfalt in Flüssen abzumildern.
In den vier Ländern gab es aber auch einige relevante Unterschiede: So deuten die Umfrageergebnisse aus Norwegen – aber auch aus Schweden und Frankreich – auf eine höhere Verbundenheit mit Fischen und der aquatischen Umwelt hin. In diesen drei Ländern war der Schutz heimischer Fischarten ein besonders wichtiger Anreiz für naturschutzorientiertes Verhalten; in Deutschland hingegen hatte der ökologische Gesamtkontext mehr Gewicht. Deutsche zeigten im Vergleich zu den anderen drei Ländern insgesamt wenig Bezug zu Fischen und der aquatischen Umwelt.

Ökologische und gesellschaftliche Länderunterschiede wirken sich auf die gesellschaftliche und politische Wahrnehmung von Fischen und Flüssen aus:
„Die vier untersuchten Länder unterscheiden sich in ihren Fischgemeinschaften und dem Zustand ihrer Süßgewässer. Außerdem gibt es kulturelle, freizeitbezogene und sozio-ökonomische Unterschiede. Diese Faktoren beeinflussen auch das naturschutzorientierte Denken und Verhalten in Bezug auf den Fischartenschutz. Die Ergebnisse erklären, warum bestimmte Länder höhere Investitionen in den Fischschutz tätigen, warum fischbezogene Themen unterschiedlich im politischen Diskurs auftreten und warum es zwischen den europäischen Ländern Unterschiede in der gesellschaftlichen Bedeutung und in der Wahrnehmung von Fischen und der Fischerei gibt“, erläutert der Projektleiter Professor Dr. Robert Arlinghaus vom IGB.

Wichtige Erkenntnisse für die Umweltbildung:
Aus den Ergebnissen leiteten die Forschenden Erkenntnisse für effektive Umweltbildungs- und Interventionskampagnen ab. Diese Maßnahmen – beispielsweise initiiert von Ministerien oder von umweltbezogenen Nichtregierungsorganisationen – brauchen einen argumentativen Rahmen, der den Nerv der Adressaten trifft: „Ein vielversprechender Weg besteht darin, die Kernbotschaft einer Informationskampagne in ein Narrativ einzubetten, das länderspezifische Bezüge zur Art und Weise der Umweltwahrnehmung herstellt. Während Themen und Fakten rund um den Wildlachs oder die Bachforelle Menschen in Norwegen und Schweden begeistern, erreicht man die Deutschen eher mit allgemeinen Themen wie der Wasserqualität oder der Gefährdung der Biodiversität als Ganzes“, fasst Carsten Riepe die praktischen Schlussfolgerungen der Studie für die Umweltbildung und -kommunikation zusammen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Carsten Riepe
Email: riepe@igb-berlin.de

Prof. Dr. Robert Arlinghaus
Forschungsgruppenleiter am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und
Professor für Integratives Fischereimanagement an der Humboldt-Universität zu Berlin
E-Mail: arlinghaus@igb-berlin.de
Tel.: +49 30 64181-653
http://www.ifishman.de

Originalpublikation:
Carsten Riepe, Ulf Liebe, Marie Fujitani, Sophia Kochalski, Øystein Aas & Robert Arlinghaus (2021): Values, Beliefs, Norms, and Conservation-Oriented Behaviors toward Native Fish Biodiversity in Rivers: Evidence from Four European Countries, Society & Natural Resources, 34:6, 701-722, DOI: 10.1080/08941920.2021.1890865

Weitere Informationen:
https://www.igb-berlin.de/news/gewaesserschutz-deutsche-haben-oekologische-grund…

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Roboterhunde auf der Baustelle

Franziska Trede Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Pressestelle
Technische Universität Hamburg
Der digitale Wandel ist überall zu finden. Das beschränkt sich nicht nur auf sprachgesteuerte Fernseher oder selbstfahrende Autos. Auch der Bau von Hochhäusern kann durch die Digitalisierung optimiert werden. „Noch vor einigen Jahren hätte man es für unmöglich gehalten, Beton zu drucken. Jetzt können wir sogar ganze Häuser mithilfe von 3D-Druck errichten“, sagt Kay Smarsly. Seit dem 1. März 2021 ist er Professor und Leiter des neuen Instituts für Digitales und Autonomes Bauen (IDAC) an der Technischen Universität Hamburg und arbeitet an den Gebäuden der Zukunft. „Alle meine Forschungsideen sind dadurch motiviert, Mensch und Natur zu schützen und das Leben angenehmer zu machen.“

Beton-Kontrolle durch Laufroboter
So beschäftigt sich Smarsly in seiner Forschung unter anderem mit Beton-Druck, Künstlicher Intelligenz (KI) sowie intelligenten Sensoren, die für die Überwachung von Brücken, Talsperren oder Hochhäusern eingesetzt werden. Aktuell arbeiten er und sein Team an intelligenten Laufrobotern, die Bauwerke überwachen und miteinander kommunizieren können. Mithilfe von Laserscannern und weiteren Sensoren erfassen sie Messdaten von Gebäuden, die sie dann durch KI selbstständig analysieren und an die angeschlossenen Computersysteme weiterleiten. „Die Roboter können sich eigenständig in den Bauwerken zurechtfinden und erinnern dabei ein wenig an herumstreunende Hunde“, erklärt der TU-Professor. Sobald sie bei ihren Kontrollgängen Auffälligkeiten im Beton messen, zum Beispiel Risse, werden die verantwortlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf der Baustelle sofort digital benachrichtigt. Das erleichtert nicht nur die Bauarbeiten, sondern macht auch die Gebäude sicherer.

Umweltschutz durch Sensoren
Auch Themen wie Umwelt gehören zum Forschungsprofil von Kay Smarsly. Die von ihm entwickelten intelligenten Sensoren, können nicht nur Schäden an Bauwerken, sondern auch Schadstoffe im Boden messen. Dadurch kann unter anderem die Trinkwasserqualität jederzeit und an jedem Ort kostengünstig und leicht bedienbar geprüft werden. „Diese Technologie möchten wir langfristig auch in Entwicklungsländern einsetzen“, so Smarsly.

Die Vielseitigkeit, die sein Forschungsbereich mit sich bringt, fasziniert den TU-Forscher: „Der digitale Wandel ermöglicht es mir, visionäre Ideen umzusetzen und interdisziplinär zu arbeiten.“ Eine wissenschaftliche Karriere hatte er während seines Bauingenieur-Studiums aber eigentlich nie im Sinn. Er habe es einfach auf sich zukommen lassen: „’Ett kütt wie et kütt’ – wie man in meiner Heimat, dem Rheinland, so schön sagt.“ Vor seiner Tätigkeit an der TU Hamburg war Smarsly Professor und Lehrstuhlinhaber an der Bauhaus-Universität Weimar.

Weitere Informationen auf der Homepage des Instituts für Digitales und Autonomes Bauen: http://www.tuhh.de/alt/idac.

Das Institut für Digitales und Autonomes Bauen ist in den sozialen Medien auf Instagram und Twitter vertreten:
https://www.instagram.com/idac_tuhh/
https://twitter.com/IDAC_TUHH

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Professor Smarsly: kay.smarsly@tuhh.de

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Dem Meeresmüll trotzen

Dr. Torsten Fischer Kommunikation und Medien
Helmholtz-Zentrum Hereon
Meeresmüll ist eines der drängendsten weltweiten Verschmutzungsprobleme. Nikoleta Bellou, Forscherin am Helmholtz-Zentrum Hereon, hat mit ihrem Team im renommierten Fachmagazin Nature Sustainability eine Überblicksstudie über die Lösungen zur Vermeidung, zum Monitoring und zur Reinigung veröffentlicht. Die Erkenntnis: Es braucht mehr Förderung, mehr Vernetzung der Akteure und mehr politischen Gestaltungswillen, sollen die Meere sauberer und nachhaltiger genutzt werden.

Plastikflaschen, die im Meer treiben. Tüten in den Mägen von Schildkröten. Corona-Masken, die auf Schaumkronen tanzen. Wenige Bilder sind so hässlich anzuschauen wie die Verschmutzung unserer Weltmeere. Und kaum ein Umweltproblem ist so drängend und gleichzeitig im öffentlichen Bewusstsein. „Die meisten Menschen haben eine Beziehung zum Meer. Sie erleben die Verschmutzung als Angriff auf ihren Sehnsuchtsort. Deshalb passt unsere Studie zur Nachhaltigkeit in die Zeit, auch vor dem Hintergrund der angebrochenen UN-Dekade der Meeresforschung“, sagt die Küstenforscherin Nikoleta Bellou vom Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung des Helmholtz-Zentrums Hereon. Allein zwischen 1990 und 2015 sollen bis zu 100 Millionen Tonnen Müll in die Ozeane gelangt sein, vor allem Kunststoffe.

Die neue Überblicksstudie erfasst erstmals das Gros der Lösungen – Technologien und Methoden – zu Prävention, Monitoring und Säuberung mit innovativem Charakter. Mit Blick auf die Zukunft hat Nikoleta Bellou mit einem internationalen Team Lösungen aus aller Welt eingeordnet und analysiert. Beteiligt waren unter Führung des Helmholtz-Zentrums Hereon noch der National Research Council of Italy, das Marine Enviromental Sciences Centre, die National Technical University of Athens, die Smithsonian Institution und Maritme Robotics.

In jede Schublade schauen
Das Team hat jede Schublade einmal geöffnet und hineingeschaut. Dabei wurde alles unter die Lupe genommen – von Crowdfunding-Projekten bis hin zu Forschungsdatenbanken. Die Forschenden haben fast 200 geplante oder bereits umgesetzte Lösungen betrachtet, bei denen etwa Drohnen, Roboter, Förderbänder, Netze, Pumpen oder Filter zum Einsatz kommen sollen – je nachdem, ob sie an der Küste, auf hoher See oder am Meeresgrund säubern.

Während bis heute viele Entwickler ähnliche technologische Ansätze verwenden, gibt es Hinweise, dass die nächste Generation zunehmend auf unterschiedlichste Lösungen setzt. Bei diesen integrieren sie immer öfter maschinelles Lernen, Robotik, Automatisierungen, Big-Data-Analysen und Modellierungen. Während die wissenschaftliche Gemeinschaft laut dieser Studie ihr hauptsächliches Augenmerk auf das Monitoring zu legen scheint und NGOs meist auf die Prävention schauen, entstanden die meisten Reinigungslösungen durch Kooperationen verschiedener Akteure.

Selten umgesetzt
Trotz aller guten Vorsätze: Die meisten Projekte kommen nicht über eine Entwicklungsphase hinaus. Fast keine der Lösungen ist technisch Realität geworden oder gar auf dem Markt. Der Planstatus müsse überwunden und vieles fertiggedacht werden, so die Autoren. „Die Eingliederung von Lösungen in Richtlinien muss politisch gepusht werden, um so eine Branche der Zukunft zu etablieren“, sagt Bellou. Basierend auf Recherchen und Datenerhebungen zeigt die Analyse, wie weit die Informationen verstreut und zudem oft schwer zugänglich sind. Die meisten Lösungen, rund 60 Prozent, hatten primär das Monitoring zum Ziel und wurden in den letzten drei Jahren entwickelt.

Empfehlungen an die Politik
Die Studie geht auf die Grenzen bestehender und die Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Lösungen ein. Zusätzlich gibt sie Handlungsempfehlungen für die Politik ab. Neben internationaler Kooperation von Forschenden und nationaler Umweltministerien und behörden, empfehlen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Definition von Standards für jede Lösung, etwa die Bewertung nach jeweiliger Größe, Effizienz und umweltverträglichem Fußabdruck. Dann kann das Auflegen neuer Förderprogramme zur Weiterentwicklung bekannter und neuer Lösungen folgen, flankiert durch eine globale Datenbank. „Auf die Weise bestärken wir Forschende aber auch politische Entscheider und Entscheiderinnen, einen nachhaltigen Ansatz zu entwickeln für die Eindämmung des Meeresmülls. Damit wir künftigen Generationen einen sauberen Ozean hinterlassen“, sagt Nikoleta Bellou.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Nikoleta Bellou I Helmholtz-Zentrum Hereon I Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung I nikoleta.bellou@hereon.de

Christoph Wöhrle I Helmholtz-Zentrum Hereon I Kommunikation und Medien
T: +49 (0) 4152 87-1648 I presse@hereon.de I http://www.hereon.de

Originalpublikation:
https://www.nature.com/articles/s41893-021-00726-2

Weitere Informationen:
https://www.hereon.de/institutes/coastal_systems_analysis_modeling/index.php.de

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Wie Katalysatoren altern

Dr. Mirjam van Daalen Abteilung Kommunikation
Paul Scherrer Institut (PSI)
PSI-Forschende haben eine neues Tomografie-Verfahren entwickelt, mit dem sie chemische Eigenschaften im Inneren von Katalysator-Materialien in 3-D extrem genau und schneller als bislang messen können. Die Anwendung ist gleichermassen für Forschung und Industrie wichtig. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden heute in der Fachzeitschrift Science Advances.

Die Materialgruppe der Vanadium-Phosphor-Oxide (VPO) ist in der chemischen Industrie weit verbreitet als Katalysator. Bereits seit den 1970er-Jahren werden VPO bei der Herstellung von Maleinsäure-Anhydrid eingesetzt; dies wiederum ist Ausgangsmaterial zur Herstellung bestimmter Arten von Plastik, darunter zunehmend biologisch abbaubarer Kunststoffe. In der Industrie werden die Katalyse-Materialien über mehrere Jahre genutzt, denn sie spielen zwar für den Ablauf der chemischen Reaktionen eine wichtige Rolle, werden dabei selbst aber nicht verbraucht. Dennoch verändert sich der VPO-Katalysator durch diesen Einsatz mit der Zeit.

Forschende aus zwei Einheiten des Paul Scherrer Instituts PSI – dem Forschungsbereich für Photonenforschung sowie dem Bereich Energie und Umwelt – haben nun in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich und der Schweizer Firma Clariant AG den Alterungsprozess von VPO genau untersucht – und in diesem Zuge auch ein neues experimentelles Verfahren entwickelt.

Zwei Methoden…
Die Clariant AG ist ein weltweit führendes Unternehmen für Spezialchemie. Clariant stellte dem PSI zwei Proben zur Verfügung: Erstens eine Probe aus bislang ungenutztem VPO und zweitens VPO, das vier Jahre lang als Katalysator im industriellen Betrieb eingesetzt worden war. Dass sich das VPO mit den Einsatzjahren verändert und seine gewünschten Eigenschaften leicht einbüsst, war schon lange bekannt. Nicht restlos geklärt war jedoch bisher, welche Prozesse in der Nano-Struktur und auf der Ebene der Atome hierfür verantwortlich sind.

Dieser Frage gingen die PSI-Forschenden mittels hochmoderner Methoden der Materialcharakterisierung nach. Um den chemischen Aufbau der Proben auf der Nano-Skala sichtbar zu machen, kombinierten sie zwei Verfahren: Erstens eine bestimmte, zuvor am PSI entwickelte Tomografie-Methode namens ptychografische Röntgen-Computertomografie, die die Röntgenstrahlung der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS nutzt und zerstörungsfrei das Innere der Probe in 3-D und mit Nano-Auflösung abbilden kann. Zweitens nahmen die Forschenden eine lokale Transmissionsspektroskopie-Methode hinzu, die zusätzlich in jedem Volumenelement der Tomogramme die chemischen Eigenschaften des Materials aufzeigte.

«Im Grunde haben wir 4-dimensionale Daten erhoben», erklärt Johannes Ihli, Forscher am PSI und einer der Studien-Autoren: «Wir haben eine hochaufgelöste 3-D-Darstellung unserer Probe rekonstruiert, bei der die einzelnen Volumenelemente – genannt Voxel – eine Kantenlänge von nur 26 Nanometern haben. Zusätzlich haben wir zu jedem dieser Voxel ein quantitatives Röntgen-Transmissionsspektrum, dessen Analyse uns die Chemie genau dort verrät.»

Anhand dieser Spektren ermittelten die Forschenden für jedes Voxel einige der grundlegendsten chemischen Grössen: Die Elektronendichte, die Vanadiumkonzentration und der Oxidationsgrad des Vanadiums. Da es sich bei den untersuchten VPO-Katalysatoren um ein sogenanntes heterogenes Material handelt, ändern sich diese Grössen in verschiedenen Massstäben über das gesamte Probenvolumen. Dies wiederum bestimmt oder begrenzt die Leistungsfähigkeit des Katalysatormaterials.

… und ein neuer Algorithmus
Das schrittweise Vorgehen, um diese Daten zu erhalten, bestand darin, die Probe zunächst für ein 2-D-Projektionsbild zu vermessen, sie dann ein winziges Stück zu drehen, wiederum zu vermessen und so weiter. Dieser Prozess wurde dann bei verschiedenen Energien wiederholt. Nach dem bisherigen Verfahren wären dabei rund fünfzigtausend einzelne 2-D-Aufnahmen nötig gewesen, die zu etwa hundert Tomogrammen zusammengesetzt worden wären. Für jede der beiden Proben hätte dies etwa eine Woche reine Messzeit bedeutet.

«Die Experimentierplätze an der SLS sind sehr begehrt und rund ums Jahr ausgebucht», erklärt Manuel Guizar-Sicairos, ebenfalls PSI-Forscher und Leiter dieser Studie. «Wir können es uns daher nicht erlauben, Messungen durchzuführen, die so lange dauern.» Die Datenerhebung musste effizienter werden.

Dies gelang Zirui Gao, Erstautor der Studie, in Form eines neuen Prinzips der Datenaufnahme und einem zugehörigen Rekonstruktions-Algorithmus. «Für die 3-D-Rekonstruktion von Tomogrammen braucht man Aufnahmen aus vielen Winkeln», erklärt Gao. «Unser neuer Algorithmus aber schafft es, die benötigte Menge an Information auch dann zu gewinnen, wenn man den Abstand zwischen den Winkeln ungefähr verzehnfacht – also nur rund ein Zehntel der 2-D-Bilder aufnimmt.» So gelang es den Forschenden, die benötigten Daten in nur rund zwei Tagen Messzeit zu gewinnen und folglich viel Zeit und damit auch Kosten zu sparen.

Grössere Poren und fehlende Atome
Die Messungen der beiden Proben zeigten: Das frische VPO hatte wie erwartet viele kleine Poren, die gleichmässig im Material verteilt waren. Diese Poren sind wichtig, denn sie stellen die Oberfläche bereit, an der die Katalyse ablaufen kann. In der VPO-Probe dagegen, die vier Jahre lang in Gebrauch gewesen war, hatte sich die Struktur auf der Nano-Skala umgebaut: Es gab grössere und dafür weniger Hohlräume. Das Material dazwischen zeigte grössere, länglich-kristalline Formen.

Auch auf molekularer Ebene zeigten sich Veränderungen: Mit der Zeit waren im Atom-Gitter Fehlstellen, auch genannt Löcher, entstanden. Deren Existenz war bisher nur vermutet worden. Mit ihrem neu erhaltenen Wissen über die Probenchemie auf der Nanoskala konnten die Forschenden nun diese Löcher bestätigen und ihre genaue Lage bestimmen: an der Stelle bestimmter, nunmehr fehlender Vanadium-Atome. «Dass der relative Gehalt an Vanadium mit der Zeit abnimmt, war schon vorher bekannt», so Gao. «Aber wir konnten jetzt erstmals zeigen, an welcher Stelle im Kristallgitter diese Atome fehlen. Zusammen mit unseren anderen Ergebnissen bestätigt dies eine bisherige Vermutung: dass nämlich diese Fehlstellen im Atomgitter als zusätzliche aktive Stellen für den Prozess der Katalyse dienen können.»

Dies bedeutet, dass diese zunehmenden Fehlstellen ein willkommener Effekt sind: Sie erhöhen die katalytische Aktivität und wirken so zumindest teilweise dem Aktivitätsverlust entgegen, der entsteht, wenn die Zahl der Poren abnimmt. «Unsere neuen, detaillierten Ergebnisse könnten Industrie-Unternehmen helfen, ihre Katalysatoren zu optimieren und langlebiger zu machen», so Gao.

Text: Paul Scherrer Institut/Laura Hennemann

Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Energie und Umwelt sowie Mensch und Gesundheit. Die Ausbildung von jungen Menschen ist ein zentrales Anliegen des PSI. Deshalb sind etwa ein Viertel unserer Mitarbeitenden Postdoktorierende, Doktorierende oder Lernende. Insgesamt beschäftigt das PSI 2100 Mitarbeitende, das damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz ist. Das Jahresbudget beträgt rund CHF 400 Mio. Das PSI ist Teil des ETH-Bereichs, dem auch die ETH Zürich und die ETH Lausanne angehören sowie die Forschungsinstitute Eawag, Empa und WSL.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Zirui Gao
Paul Scherrer Institut, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: +41 56 310 29 10, E-Mail: zirui.gao@psi.ch [Englisch, Chinesisch]

Dr. Manuel Guizar-Sicairos
Paul Scherrer Institut, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: +41 56 310 34 09, E-Mail: manuel.guizar-sicairos@psi.ch [Englisch, Spanisch]

Dr. Johannes Ihli
Paul Scherrer Institut, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: +41 56 310 40 50, E-Mail: johannes.ihli@psi.ch [Deutsch, Englisch]

Dr. Mirko Holler
Paul Scherrer Institut, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: +41 56 310 36 13, E-Mail: mirko.holler@psi.ch [Deutsch, Englisch]

Originalpublikation:
Sparse ab initio X-ray transmission spectro-tomography for nanoscopic compositional analysis of functional materials
Z. Gao, M. Odstrcil, S. Böcklein, D. Palagin, M. Holler, D. Ferreira Sanchez, F. Krumeich, A. Menzel, M. Stampanoni, G. Mestl, J.A. van Bokhoven, M. Guizar-Sicairos, J. Ihli
Science Advances 9. Juni 2021 (online)
DOI: https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abf6971

Weitere Informationen:
http://psi.ch/de/node/45305 – Darstellung der Mitteilung auf der Webseite des PSI und Bildmaterial
http://psi.ch/de/node/33008 – Nanowelten in 3-D (Ein Text vom 11. März 2020)

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«Wir sollten den Einfluss von Reisen nicht unterschätzen»

Nathalie Matter Media Relations, Universität Bern
Universität Bern
Emma Hodcroft vom Institut für Sozial- und Präventivmedizin hat mit Hilfe der von ihr mitentwickelten Sequenzierplattform Nextstrain eine neue Coronavirus-Variante (EU1) identifiziert, die sich vergangenen Sommer in Europa rasant ausgebreitet hat. Dabei spielten Ferienreisen eine wichtige Rolle. Bald sind Sommerferien: Wie können wir reisen ohne zu hohes Risiko?

Sie haben gezeigt, wie schnell eine Virus-Variante dominant werden kann, ohne besonders ansteckend zu sein. Wie erklären Sie sich die starke Ausbreitung von EU1, das letzten Sommer in Spanien aufgetaucht ist?

Das wirklich Interessante an EU1 ist, dass wir zuerst dachten, es könnte ansteckender sein, weil wir sahen, wie seine Häufigkeit in ganz Europa anstieg. Aber je mehr wir uns damit beschäftigten, stellten wir fest, dass es einen Zusammenhang mit Reisen gab. Wir glauben, dass der eigentliche «Erfolg» von EU1 darin bestand, dass es die Ferienreisen im letzten Sommer nutzen konnte, um sich zumindest für ein paar Monate unkontrolliert in ganz Europa auszubreiten. EU1 hat also gezeigt, dass eine Variante sich rasch ausbreiten kann, ohne ansteckender sein zu müssen. Selbst jetzt, wo wir Varianten haben, die ansteckender zu sein scheinen, werden wir daran erinnert, dass wir den Einfluss von Reisen nicht unterschätzen sollten. Das sollten wir im Hinterkopf behalten bei der Entdeckung neuer Varianten.

Wie genau hat sich EU1 so schnell verbreitet, auch in der Schweiz?

In der Schweiz erreichte es seinen Höhepunkt mit einem Anteil von etwa 30 Prozent unserer Sequenzen. In der Schweiz hatten wir also eher einen Mix von Varianten. Wir gehen davon aus, dass EU1 in den meisten Ländern Europas mehrfach aus Spanien eingeschleppt wurde – so kamen wahrscheinlich viele Ferienreisende aus Spanien damit zurück. Aber dann breitete sich EU1 mit der Zeit auch in anderen Ländern Europas aus. Das heisst: selbst als Länder empfahlen, nicht mehr nach Spanien zu reisen, war EU1 zu diesem Zeitpunkt leider schon ausserhalb Spaniens. Es reiste also auch zwischen anderen europäischen Ländern hin und her.

Welche Eindämmungsstrategien sind in Bezug auf Reisen am wirksamsten?

Das ist nicht einfach, aber Tests sind ein guter Weg, um zu erkennen, ob jemand mit dem Virus zurückkommt. Am wichtigsten ist, dass es die Betroffenen selbst mitbekommen. Eine Quarantäne, die auf Vertrauen basiert, ist schwierig, wenn sich Reisende gut fühlen und denken: «Ich werde mich nicht angesteckt haben, es ist OK, wenn ich rausgehe.» Wenn aber Personen wissen, dass sie infiziert sind, ist es für sie viel einfacher zu erkennen: «Ich muss wirklich zu Hause bleiben, weil ich jemanden anstecken könnte.»

Sie waren Teil des internationalen Expertinnen- und Expertengremiums, das die aktuellen «besorgniserregenden Varianten» nach griechischen Buchstaben umbenannt hat, wie etwa «Delta» für die sogenannte «indische Variante». Warum?

Wir wollten etwas, das leicht auszusprechen ist, das man sich leicht merken kann, etwas, das den Leuten schon ein bisschen vertraut ist, das aber nicht mit einem Land assoziiert ist. Das war etwas, das wir zu vermeiden suchten: dass weiterhin von der «indischen Variante» oder der «südafrikanischen Variante» die Rede ist. Ich finde, griechische Buchstaben erfüllen viele dieser Kriterien: Sie sind einfach auszusprechen, werden weltweit in Mathematik, Physik und der Wissenschaft allgemein verwendet und lassen uns nicht denken, dass die Variante von diesem einen Ort stammt und dieser Ort schlecht ist. Wir haben andere Optionen ausprobiert, wie zum Beispiel nur Zahlen zu verwenden: Variante 1, Variante 2, … oder die Varianten so wie Stürme zu benennen, ihnen also Personennamen zu geben. Aber jeder dieser Ansätze hatte Nachteile, so dass wir uns für das griechische Alphabet entschieden.

Glauben Sie, dass die Delta-Variante auch die dominante Variante in Europa werden könnte?

Ich denke, es ist noch ein bisschen zu früh, um dazu etwas zu sagen. Was mit der Delta-Variante passiert, zeigt, was wir von EU1 gelernt haben: Im Moment sehen wir die Delta-Variante nicht oft in Kontinentaleuropa, sondern vor allem in Grossbritannien. Was dort wirklich anders ist, sind die zahlreichen starken Verbindungen zu Indien, und viele Menschen reisten von Indien nach Grossbritannien ein, bevor das Reiseverbot in Kraft trat. Genau wie bei EU1 machen Einreisen einen Unterschied. Das heisst jetzt nicht, dass die Variante nicht ansteckender ist, aber es macht es ein bisschen schwieriger vorherzusagen, ob das bei uns ähnlich sein wird oder ob wir es vielleicht – weil wir weniger Einschleppungen hatten – besser eindämmen können. Dazu brauchen wir aktuell mehr Daten.

Wir sind hier in einer komfortablen Position, aber was passiert, wenn die Delta-Variante Länder ohne Impfstoffe oder mit schlechter Infrastruktur trifft, wie Nepal oder Länder in Afrika?

Dies sollte uns wirklich beunruhigen, und wir könnten hier mehr Unterstützung leisten. Vor allem in den USA und in weiten Teilen Europas sind nun die Impfungen gut angelaufen, und es wird in den nächsten ein, zwei Monaten eine grosse Anzahl geimpfter Personen geben. Das ist fantastisch, aber so viele Länder auf der Welt sind noch weit entfernt davon und noch immer gefährdet. Ich würde gerne sehen und hören, wie mehr Regierungen anfangen, ihre Aufmerksamkeit darauf zu richten: «Okay, in unserem Land läuft es ganz gut, wie können wir jetzt andere Länder unterstützen? Wie können wir die Verfügbarkeit von Impfungen ausweiten, wie können wir Sauerstofftanks in Ländern mit Ausbrüchen zur Verfügung stellen oder Geld für Gesundheitsdienste?»

Denn die Sache ist die: Dies ist eine globale Pandemie, und wir haben gesehen, was passiert, wenn Varianten in anderen Ländern auftreten: Sie können in unser Land kommen. Unsere Schutzmassnahmen sind nicht perfekt. Und was wir definitiv nicht wollen, ist, dass eine Variante entsteht, die sich im Hintergrund durchsetzen kann. Die beste Strategie ist also, alle Länder darin zu unterstützen, ihre Fallzahlen zu kontrollieren. Denn wir werden erst dann wirklich sicher vor Sars-CoV-2 sein, wenn alle Länder in der Lage sind, ihre Fallzahlen niedrig zu halten.

Wie können Sie mit genomischer Überwachung eine Pandemie bekämpfen, wenn Sie kein globales Bild von Ausbrüchen oder neuen Varianten haben, vor allem, wenn nur sehr wenige Daten aus afrikanischen Ländern verfügbar sind?

Gute Frage – das ist ein Problem. Bei Reisebeschränkungen ist es zum Beispiel so: Wenn wir keine Sequenzen aus einem bestimmten Land haben, hat es natürlich auch keine Varianten, und die Reisefreiheit wird nicht eingeschränkt. Ich sage jetzt nicht, dass wir diese einschränken sollten, aber es zeigt, dass keine Daten zu haben nicht notwendigerweise bedeutet, dass es kein Problem gibt. Es bedeutet nur, dass wir es nicht wissen.

Was würden Sie empfehlen, wenn ich mit meiner Familie im Sommer nach Spanien oder in ein anderes Land reisen wollte, das nicht auf der Risikoliste steht?

Ich würde auf jeden Fall empfehlen, sich impfen zu lassen, und wenn es möglich ist, bis zwei Wochen nach der zweiten Dosis zu warten. Dann sollte man eine wirklich wirksame Immunität gegen Sars-CoV-2 haben. Das heisst natürlich nicht, dass Sie herumlaufen und jeden küssen sollten, den Sie treffen, aber es senkt wirklich das Risiko, sich anzustecken oder etwas einzuschleppen.

Und: Reisen Sie bewusst. Überlegen Sie sich: was möchten Sie wirklich tun, und worauf können Sie vielleicht in diesem Jahr verzichten? Vielleicht verbringen Sie mehr Zeit am Strand und weniger Zeit in einem Club. Oder Sie versuchen, in Restaurants draussen zu sitzen. Und wenn Sie irgendwo hingehen, wo es voll zu sein scheint – vielleicht sind in anderen Ländern mehr Leute in einem Raum erlaubt als in der Schweiz – können Sie immer sagen: «Das ist nichts für mich.» Es ist okay, seine Meinung zu ändern und zu sagen: «Lass uns versuchen, morgen früher zu kommen, dann ist weniger los.» Diesen Sommer ist Flexibilität etwas, das wir alle nutzen können. Wir sollten darüber nachdenken, wie wir mehr Zeit draussen verbringen können, und nicht etwas tun, nur weil wir gesagt haben, dass wir es tun, sondern weil wir das Gefühl haben, dass es sicher ist und wir uns dabei wohlfühlen.

Wie sieht es mit Ihren Plänen für den Sommer aus? Werden Sie Ihre Familie in Grossbritannien oder den USA besuchen?

Ich mache im Moment keine konkreten Pläne, bin aber hoffnungsvoll, vor allem, weil dort, wo meine Familie in Grossbritannien und den USA wohnt, die Impfung wirklich gut läuft und die Fälle im Allgemeinen eingedämmt wurden. Aber ich möchte sichergehen, dass es sicher und ratsam ist, bevor ich mich zu sehr freue. Wenn sich herausstellt, dass Abwarten das Beste ist, würde ich lieber meinen Teil zur Sicherheit beitragen, als jemanden zu gefährden. Aber ich drücke mir die Daumen!

Über Emma Hodcroft
Seit 2020 arbeitet die Bioinformatikerin Emma Hodcroft im Rahmen eines Postdoc am Institut für Sozial- und Präventivmedizin (ISPM) der Universität Bern. Die 34-Jährige studierte Biologie an der Texas Christian University, wechselte für den Master an die University of Edinburgh und absolvierte dort anschliessend ein Doktorat und ein Postdoc zur genetischen Entwicklung von HIV. Hunderte von Zeitungen weltweit berichteten über ihre Arbeit auf Nextstrain, eine Open-Source-Plattform, auf der die Entwicklung von Mutationen des Sars-CoV-2 verfolgt wird. Mit über 64’000 Followern (Stand Anfang Juni) gehört sie zu den meistbeachteten Forschenden der Schweiz auf Twitter.

Zur Autorin
Nathalie Matter arbeitet als Redaktorin bei Media Relations und ist Themenverantwortliche «Gesundheit und Medizin» in der Abteilung Kommunikation & Marketing an der Universität Bern.

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Studie: Mit KI Ressourcen im Betrieb wirksam einsetzen

Jörg Walz Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Die vom Bundesumweltministerium (BMU) beauftragte Studie »Potenziale der schwachen Künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz« untersucht konkrete Einsatzmöglichkeiten von KI, um die Ressourceneffizienz vor allem in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zu steigern.

Am 5. Mai war es wieder so weit: Erdüberlastungstag in Deutschland. Seit einem Monat leben wir wieder auf Kosten der Umwelt und zukünftiger Generationen. Wir agieren außerhalb der planetaren Grenzen und verbrauchen mehr Ressourcen als unsere Erde regenerieren kann. Das war die schlechte Nachricht.

Und jetzt die gute: Nachhaltiges Wirtschaften wird immer mehr als eine Notwendigkeit anerkannt – auch um die Zukunftsfähigkeit des Mittelstands zu sichern. Dabei sind die treibenden Kräfte u.a. die Forderungen von Kunden, Investoren und der Gesellschaft sowie sich verschärfende Vorgaben und Regularien seitens des Gesetzgebers. Dies lässt mehr und mehr Unternehmen tätig werden.

Unterstützung bei der Umsetzung im Betrieb
Es ist also höchste Zeit, unsere Produktions- und Lebensweise nachhaltig zu gestalten. Dazu gehört, dass die Ressourceneffizienz deutlich erhöht wird. Inwieweit Methoden der Künstlichen Intelligenz sich eignen, die natürlichen Ressourcen Wasser, Energie, Material im verarbeitenden Gewerbe effizient einzusetzen und damit Treibhausgase zu vermeiden, untersucht die jetzt erschienene Studie vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und der Unternehmensberatung Deloitte Artificial Intelligence & Data. Ihr Fokus liegt dabei auf KMU. Denn insbesondere für KMU ist es schwierig, die richtigen Ansatzpunkte für den Einsatz vo n KI zu identifizieren. Häufig fehlen Zeit und Personal, um sich einen Überblick über die Möglichkeiten von KI und den damit verbundenen Methoden und Technologien zu verschaffen. Auch das nötige Fachwissen zur Auswahl und Umsetzung von KI-Projekten im eigenen Betrieb ist häufig nicht vorhanden. So stellt die Implementierung und Umsetzung von KI oftmals eine große Herausforderung dar. Die Studie zeigt deshalb nicht nur KI-Beispiele für die betriebliche Ressourceneffizienz auf, sondern bietet auch praktische Hilfestellungen bei der Umsetzung im eigenen Betrieb.

Forschungsfragen
Die Studie orientiert sich entsprechend an folgenden Fragestellungen:
• Welche Technologien und Methoden der schwachen KI können KMU des verarbeitenden Gewerbes verwenden, um ihre betriebliche Ressourceneffizienz zu steigern?
• Welche Potenziale hinsichtlich betrieblicher Ressourceneffizienz ermöglicht schwache KI bei KMU des verarbeitenden Gewerbes?
• Welche Anwendungsszenarien von schwacher KI sind am vielversprechendsten, um die betriebliche Ressourceneffizienz in KMU zu steigern?
• Welche Erfolgsfaktoren und Hemmnisse existieren für die systematische Anwendung von schwacher KI zur Steigerung der betrieblichen Ressourceneffizienz in KMU?
• Welche Umsetzungsbeispiele existieren für eine erfolgreiche Steigerung der betrieblichen Ressourceneffizienz in KMU durch den Einsatz schwacher KI?

Wettbewerbsvorteile und Alleinstellungsmerkmale für KMU
Da die Analyse großer Datenmengen sowie die einhergehende Ableitung möglicher Optimierungsmaßnahmen oft nur mit der Etablierung von Digitalisierungslösungen möglich ist, gilt die Digitalisierung bereits seit einiger Zeit als zentrales Instrument zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von produzierenden Unternehmen. »Die Einbindung von Methoden der KI ist der konsequente nächste Schritt auf dem Weg zur Ausschöpfung von Ressourceneffizienzpotenzialen in Produktionsumgebungen«, sagt Professor Alexander Sauer, Leiter des Fraunhofer IPA und des Instituts für Energieeffiziente Produktion (EEP) der Universität Stuttgart. »Gerade auch für KMU bieten sich Chancen durch zielgerichtete Einbindung von KI, Wettbewerbsvorteile zu erzielen und Alleinstellungsmerkmale zu stärken oder zu etablieren.«

Die im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) erstellte Studie wurde durch das VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE) koordiniert und vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gemeinsam mit Deloitte Artificial Intelligence & Data durchgeführt. Die Studie ist am 7. Juni 2021 erschienen und im Rahmen der 25. Netzwerkkonferenz »Künstliche Intelligenz – Chancen und Herausforderungen für Ressourceneffizienz« erstmals öffentlich vorgestellt worden.

Anhang
Im Allgemeinen wird zwischen »schwacher« und »starker« KI (engl.: artificial narrow intelligence vs. artificial general intelligence) unterschieden. Dabei soll sich starke KI vor allem dadurch auszeichnen, dass sie kognitive Fähigkeiten besitzt, die dem Menschen in nahezu allen Aspekten überlegen oder mit ihm gleichauf sein werden. Im Gegensatz dazu kann schwache KI zwar dem Menschen überlegen sein, ist dies jedoch meist nur in den Bereichen, für die sie explizit programmiert und trainiert wurde. Die schwache KI fokussiert auf die Lösung konkreter Anwendungsprobleme auf Basis bekannter Methoden aus der Mathematik und Informatik. Die entwickelten Systeme sind dabei zur Selbstoptimierung fähig.

Pressekommunikation: Jörg-Dieter Walz | Telefon +49 711 970-1667 | joerg-dieter.walz@ipa.fraunhofer.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Lara Waltersmann | Telefon +49 711 970-1756 | lara.waltersmann@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | http://www.ipa.fraunhofer.de

Steffen Kiemel | Telefon +49 711 970-1436 | steffen.kiemel@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | http://www.ipa.fraunhofer.de

Weitere Informationen:
https://www.ipa.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/mit-ki-ressourcen-im…
https://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/studien/VDI…

Anhang
Studie: Mit KI Ressourcen im Betrieb wirksam einsetzen

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Pflanzenkonkurrenz im Klimawandel

Rimma Gerenstein Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Wie Pflanzen mit Stressfaktoren umgehen, ist bereits breit erforscht. Was aber geschieht, wenn eine Pflanze mit zwei zeitgleich auftretenden Faktoren konfrontiert wird? Das hat ein Forschungsteam um Simon Haberstroh und Prof. Dr. Christiane Werner von der Professur für Ökosystemphysiologie der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen der Universität Freiburg untersucht. Mit Kolleginnen und Kollegen des Forest Research Centre der School of Agriculture der Universität Lissabon/Portugal und dem Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Institut für Technologie haben sie ihre Ergebnisse nun im Fachjournal „New Phytologist“ veröffentlicht.

Im Park Tapada Real in der portugiesischen Kleinstadt Vila Viçosa kreierten die Forscherinnen und Forscher eine Feldstudie. Im Mittelpunkt stand der Umgang des Ökosystems Korkeiche (Quercus suber) mit zwei Stressfaktoren: zum einen mit extremer Dürre, zum anderen mit der invasiven Pflanzenart Lack-Zistrose (Cistus ladanifer). Die Studie hat eine große Relevanz, da beide Stressfaktoren aktuell deutlich zunehmen. Gleichwohl stellte das Thema in der Wissenschaft bisher eine Forschungslücke dar, Forschende haben bisher selten thematisiert, wie verschiedene, miteinander interagierende Stressfaktoren Ökosysteme beeinflussen.

Die Ergebnisse ihrer Studie waren für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Teil überraschend. „Die Faktoren agierten dynamischer als wir das erwartet hätten“, sagt Haberstroh, der die Untersuchungen für seine Doktorarbeit geleistet hat. In einem feuchten Jahr ergab die Doppelbelastung für die Korkeiche keine signifikanten Änderungen, unter Trockenheit stärkten oder schwächten sich die Faktoren jedoch gegenseitig. Ein überraschendes Ergebnis ist auch, dass die Korkeiche sich trotz doppelter Belastung nach einer extremen Dürrephase besser regenerieren kann als erwartet. Das geschieht vor allem, wenn die invasiven Büsche der Lack-Zistrose selbst stark unter der extremen Trockenheit leiden. Um weitere Daten zu sammeln und längerfristige Trends zu diagnostizieren, wollen die Forschenden das Projekt in Portugal fortführen.

„Diese neuen Ergebnisse der Forschung tragen dazu bei, Ökosysteme besser und zielführender verstehen und pflegen zu können“, erklärt Haberstroh. „Dadurch können beispielsweise Regeln für besonders trockene Jahre konzipiert werden, was gerade in Zeiten des Klimawandels zentral ist.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Simon Haberstroh
Professur für Ökosystemphysiologie
Fakultät für Umwelt und natürliche Ressourcen
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-54076
E-Mail: simon.haberstroh@cep.uni-freiburg.de

Originalpublikation:
Haberstroh, S., Caldeira, M. C., Lobo-do-Vale, R., Martins, Joana I., Moemken, J., Pinto, J. G., Werner, C. (2021): Non-linear plant-plant interactions modulate impact of extreme drought and recovery on a Mediterranean ecosystem. In: New Phytologist. DOI: 10.1111/nph.17522

Weitere Informationen:
https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2021/pflanzenkonkurrenz-im-klimawandel

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HSD-Forschungsschwerpunkt „Umweltmesstechnik in der Luftreinhaltung“ zum aktuellen EuGH-Urteil

Simone Fischer Informations- und Pressestelle
Hochschule Düsseldorf
Der Forschungsschwerpunkt Umweltmesstechnik in der Luftreinhaltung (UMT) der Hochschule Düsseldorf unter der Leitung von Prof. Dr. Konradin Weber führt schon seit einiger Zeit systematische Untersuchungen zur Luftqualität an der verkehrsreichen Münsterstraße im Norden von Düsseldorf durch.

Diese Untersuchungen sind gerade vor dem jüngsten EuGH-Urteil interessant, bei dem Deutschland wegen hoher Stickoxid-Werte in den Jahren 2010 bis 2016 verurteilt wurde.

Der Messwagen des Forschungsschwerpunktes UMT mit seinem umfangreichen Instrumentarium zur Messung der Luftqualität ist schon seit Ende 2020 an der Münsterstraße für kontinuierliche Untersuchungen stationiert. Die Münsterstraße ist durch einen signifikanten Innerortsverkehr gekennzeichnet. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass für diesen Verkehrsstandort der Einstundengrenzwert für NO2 in diesem Jahr kein Mal überschritten wurde. Zusätzlich zu NO2 werden mit dem Messwagen Luftschadstoffe wie Feinstaub, Ultrafeinstaub, Dieselruß, Ozon, SO2 sowie meteorologische Parameter untersucht. Dabei werden neben den Standardmessverfahren auch besonders innovative spektroskopische Messverfahren sowie Low-Cost-Sensoren eingesetzt, die in verschiedenen Forschungsprojekten weiterentwickelt werden.

Der gleichzeitige Einsatz so vieler verschiedener Messverfahren an einem Mess-Standort ermöglicht neue lufthygienische Erkenntnisse.

Weitere Informationen:
http://www.hs-duesseldorf.de

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Wie man Elfmeter besser halten kann

Sabine Maas Presse und Kommunikation
Deutsche Sporthochschule Köln
FORSCHUNG AKTUELL heißt der Forschungsnewsletter, den die Deutsche Sporthochschule Köln Medienvertreter*innen regelmäßig anbietet, um ausgewählte spannende Forschungsaktivitäten an Deutschlands einziger Sportuniversität vorzustellen. Anlässlich der Fußball-Europameisterschaft dreht sich in der neuen Ausgabe alles um Fußball.

Die Themen in der aktuellen Ausgabe:

PAPER
Wissenschaftler*innen haben die Elfmeterschießen aller Welt- und Europameisterschaften zwischen 1984 und 2016 analysiert. Die insgesamt 395 ausgewerteten Schüsse zeigen: Ob der Ball ins Tor geht oder nicht, hängt von dem Zusammenspiel der Strategien von Schütze und Torwart ab. Das Fazit: Um beim Elfmeterschießen erfolgreich zu sein, ist es wichtig, die eigene Strategie immer mal wieder zu ändern oder die des Gegners genau zu kennen.
Mehr lesen: https://www.dshs-koeln.de/aktuelles/forschung-aktuell/archiv/nr-32021/paper/

PROJEKT
Verletzungen gehören zum Fußball wie der Ball und das Tor. Rund 83 Prozent aller Spieler verletzen sich im Saisonverlauf mindestens ein Mal. Die zweithäufigste Muskelverletzung im Fußball sind Adduktorenverletzungen. Expert*innen gehen davon aus, dass schnelle Richtungswechsel und Schussbewegungen mit der Innenseite des Fußes das Risiko von Leistenverletzungen erhöhen. Ob das stimmt, hat Thomas Dupré untersucht.
Mehr lesen: https://www.dshs-koeln.de/aktuelles/forschung-aktuell/archiv/nr-32021/projekt/

PERSON
Seit frühester Jugend ist Jürgen Mittag (51) fasziniert von politischen Prozessen, wie diese funktionieren oder auch nicht funktionieren. Eines seiner liebsten Untersuchungsobjekte ist dabei die Europäische Union. Seit zehn Jahren besetzt er an der Deutschen Sporthochschule Köln die damals erste originär sportpolitikbezogene Professur in Deutschland und leitet das Institut für Europäische Sportentwicklung und Freizeitforschung.
Mehr lesen: https://www.dshs-koeln.de/aktuelles/forschung-aktuell/archiv/nr-32021/person/

PODCAST
In den beiden neuen Folgen unseres Wissenschaftspodcasts „Eine Runde mit…“ lernen Sie wieder zwei unserer Wissenschaftler*innen kennen. Im persönlichen Gespräch geben die Psychologin Dr. Babett Lobinger und Univ.-Prof. Dr. Daniel Memmert, der im Bereich Spielanalyse forscht, spannende Einblicke in ihre Forschung sowie Impulse für aktuelle gesellschaftliche Diskussionen.
Mehr lesen: https://www.dshs-koeln.de/aktuelles/forschung-aktuell/archiv/nr-32021/podcast/

NEWS
+++ Veröffentlichung zur Bekämpfung der Spielwettbewerbsmanipulation +++ Stark gegen Kinderkrebs +++ Von der Forschung in die Ausbildung +++ Queere Belange im Sport +++ Brexit – Auswirkungen auf den Sport +++
Mehr lesen: https://www.dshs-koeln.de/aktuelles/forschung-aktuell/archiv/nr-32021/news/

Originalpublikation:
http://www.dshs-koeln.de/forschungaktuell

Weitere Informationen:
http://www.dshs-koeln.de/forschungaktuell

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Meilenstein für nachhaltige Batterien – „grünere“ Kohlenstoffe

Dipl.-Geophys. Marie-Luise Righi PR und Kommunikation
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Lithium-Ionen-Batterien benötigen eine Reihe von speziellen Funktionsmaterialien für ihre Leistungsfähigkeit. Einige davon klingen eher unspektakulär: leitfähige Additive. Tatsächlich sind leitfähige Zusätze wie Leitruß oder Kohlenstoff-Nanoröhren ein entscheidender Baustein für die Leistungsfähigkeit und Umweltverträglichkeit von Lithium-Ionen-Batterien. Das kürzlich gestartete Verbundprojekt HiQ-CARB zielt darauf ab, neue Kohlenstoffe mit einer überlegenen Leistung und einem geringen CO₂-Fußabdruck für zukünftige grüne Batterien in Europa bereitzustellen. HiQ-CARB erhält EU-Fördermittel von EIT RawMaterials, um dieses essentielle neue Batteriematerial zu skalieren und zu validieren.

Mittlerweile ist es hinlänglich bekannt: Li-Ionen-Batterien sind eine Schlüsseltechnologie für zukunftsweisende europäische Industrien wie Elektrofahrzeuge, tragbare elektronische Geräte oder eine Vielzahl anderer Anwendungen, bei denen Energie möglichst aus erneuerbaren Ressourcen gespeichert und bereitgestellt wird. Große Teile der europäischen Industrie, darunter auch die europäische Automobilindustrie, sind zunehmend auf importierte Lithium-Ionen-Zellen angewiesen. Der europäische Green Deal und verschiedene unterstützende Maßnahmen zielen darauf ab, das Beschäftigungs-, Wachstums- und Investitionspotenzial von Batterien zu nutzen. Es soll eine wettbewerbsfähige Wertschöpfungskette „Batterie“ in Europa geschaffen werden – nicht zuletzt, um Batterietechnologien umweltfreundlicher und „grüner“ zu machen.

Was hat Kohlenstoff mit Lithium-Ionen-Batterien zu tun?
Kohlenstoff spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der elektronischen Leitfähigkeit von Batteriekathoden und ist daher für das Erreichen schneller Lade- und Entladeraten unerlässlich. Im wachsenden Batteriemarkt machen die Rohstoffe den größten Teil der Kosten in der Produktion aus. „Um die wachsende europäische Batterieindustrie nachhaltig mit hochwertigen Leitadditiven versorgen zu können, müssen CO₂- und ressourceneffiziente Kohlenstoffmaterialien geschaffen, validiert und in ausreichender Menge in Europa wirtschaftlich produziert werden“, erklärt Projektkoordinator Dr. Andreas Bittner vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Das ist es, was HiQ-CARB erreichen will.

Intelligent kombinieren, verarbeiten und lernen
Das Projektteam von HiQ-CARB setzt zum einen auf sehr profilierte Unternehmen wie ARKEMA oder ORION für die Herstellung von fortschrittlichen Additiven und Customcells für die Batteriezellproduktion. Auf der anderen Seite sind namhafte FuE-Partner wie das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC, die Aalto-Universität und die Universität Bordeaux für den wissenschaftlichen Teil der Evaluierung und Erprobung der neuen Materialkombinationen selbst und der daraus hergestellten Batteriezellen beteiligt.

Der HiQ-CARB-Ansatz für fortschrittliche Kohlenstoff-Additive ist die Kombination von dünnen Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Acetylen-Black Partikel (Acetylenruß), die mit hoher Leitfähigkeit und geringer CO₂-Emission bei der Herstellung punkten. In Kombination bilden sie ein nahezu ideal leitendes Netzwerk innerhalb der Batterieelektrode. Ziel des Projektes ist der Aufbau einer Produktion dieser Spezialmaterialien im Tonnen- und Megatonnenmaßstab sowie ein effizienter Prozess für die Kathodenherstellung im Pilotmaßstab. Für ein effektives Qualitätsmanagement während der Produktion müssen entsprechende Prüfvorschriften und Routinen für die Qualifizierung und Qualitätssicherung entwickelt und etabliert werden.

Darüber hinaus wird das HiQ-CARB-Team Wissens- und Lernmodule zur Verfügung stellen, um die Ausbildung zukünftiger Experten für die Lithiumbatterie-Wertschöpfungskette und Beteiligungsmöglichkeiten für Industrie und Forschung gemäß den Bildungsempfehlungen von EIT RawMaterials zu unterstützen.

Wie Kohlenstoffe „grüner“ werden
Carbon Black (Kohlenstoff, hier speziell Leitruß) wird in der Regel mit hohem Energie- und Prozessmaterialaufwand hergestellt. HiQ-CARB wird Standard-Leitruß durch neuen und viel grüneren hochwertigen Acetylenruß ersetzen. Dies trägt erheblich zur Verbesserung der Umweltbilanz bei, z. B. durch die Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks der Materialherstellung. Darüber hinaus werden die bereits kommerzialisierten Standard-Kohlenstoff-Nanoröhren (carbon nanotubes – CNT) durch neue, noch viel dünnere CNT ersetzt. Dies führt zu einer geringeren Menge an Kohlenstoffmaterialien für die gleiche oder sogar bessere Batterieleistung und führt zu einer verbesserten Ressourceneffizienz. Darüber hinaus ist dies das einzige CNT Material weltweit, das aus einem erneuerbaren Bioethanol-Rohstoff hergestellt wird. Darüber hinaus wird im Rahmen des Projekts eine Lebenszyklusanalyse durchgeführt, um die Nachhaltigkeit des Produktionsprozesses zu bewerten.

Besuchen Sie unsere Internetseite: https://www.isc.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/HiQ-CARB-…

Projekt Information auf der EIT RawMaterials Internetseite
https://eitrawmaterials.eu/project/hiq-carb
HiQ-CARB. High-Quality Conductive Additives for Rechargeable Batteries
Projektlaufzeit: 1. Januar 2021 – 30. September 2024

Partner
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. / Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC, Deutschland (Projektkoordinator)
Aalto University, Finnland
Arkema France, Frankreich
Custom Cells Itzehoe GmbH, Deutschland
Orion Engineered Carbons GmbH, Deutschland
Université de Bordeaux, Frankreich

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Andreas Bittner l andreas.bittner@isc.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC l www.isc.fraunhofer.de

Anhang
Die Presseinformation als pdf

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Es gibt einen deutlichen Zusammenhang zwischen freiwilligem Engagement und positiven Einstellungen zu Demokratie

Stefanie Hartmann Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Zentrum für Altersfragen
Freiwilliges Engagement dient nicht nur der sozialen Teilhabe der Menschen, sondern ist zugleich Ausdruck einer starken Zivilgesellschaft und einer stabilen Demokratie. Wie der Freiwilligensurvey 2019 zeigt, engagieren sich 28,8 Millionen Menschen ab 14 Jahren in Deutschland freiwillig, das sind 39,9 Prozent dieser Bevölkerungsgruppe. Freiwilliges Engagement ist dann eine Ressource für demokratische Prozesse, wenn sie auf demokratischen Prinzipien beruht und demokratische Ziele verfolgt.

Die Ergebnisse des Freiwilligensurveys 2019 zeigen: Die große Mehrheit der Bevölkerung in Deutschland steht der Demokratie als Regierungsform positiv gegenüber. Freiwillig engagierte Personen bewerten dabei mit 95,0 Prozent die Demokratie als gute Regierungsform zu höheren Anteilen als nicht freiwillig engagierte Personen mit 87,8 Prozent. Auch auf die Frage, wie zufrieden man mit dem Funktionieren der Demokratie in Deutschland ist, fällt die Bewertung engagierter Personen positiver aus als die der nicht engagierten Personen: Während 72,2 Prozent der engagierten Personen mit dem Funktionieren der Demokratie in Deutschland zufrieden sind, sind es bei nicht engagierten Personen 65,8 Prozent. Freiwillig engagierte Personen weisen darüber hinaus höheres Vertrauen in grundlegende gesellschaftliche und demokratische Institutionen auf (Polizei, Justiz, Bundestag, Bundesregierung, Europäisches Parlament, Parteien) als nicht engagierte Personen.

Diese Ergebnisse aus dem Hauptbericht des Deutschen Freiwilligensurveys 2019 weisen darauf hin, dass freiwilliges Engagement zu einer demokratischen und solidarischen Gesellschaft beitragen kann. Allerdings muss zur Kenntnis genommen werden, dass es auch im freiwilligen Engagement Menschen gibt, die wenig Vertrauen in demokratische Institutionen haben sowie der Demokratie – generell oder in Hinblick auf ihr Funktionieren in Deutschland – kritisch gegenüberstehen. Hierauf sollten politische und gesellschaftliche Akteure mit geeigneten Maßnahmen der Demokratieförderung reagieren.

Der Hauptbericht mit diesen und weiteren Befunden des Deutschen Freiwilligensurveys 2019 ist seit kurzem veröffentlicht. Zentrale Ergebnisse werden auf einer Tagung am 09.06.2021 vorgestellt und diskutiert. Informationen zu der Veranstaltung sowie der Bericht zum Download sind erhältlich unter www.freiwilligensurvey.de.

Die hier genannten Befunde zu Demokratieeinstellungen stammen aus dem Kapitel: Karnick, N., Simonson, J., Tesch-Römer, C. (2021). Einstellungen gegenüber gesellschaftlichen Institutionen und der Demokratie. In: J. Simonson, N. Kelle, C. Kausmann & C. Tesch-Römer (Hrsg.) Freiwilliges Engagement in Deutschland – Der Deutsche Freiwilligensurvey 2019 (S. 252–274). Berlin: Deutsches Zentrum für Altersfragen.

Der Deutsche Freiwilligensurvey (FWS) ist seit zwei Jahrzehnten die Basis für die Berichterstattung zum aktuellen Stand und zur Entwicklung des freiwilligen Engagements in Deutschland. Der Freiwilligensurvey wird gefördert vom Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend (BMFSFJ). Seit 1999 wird er alle fünf Jahre als telefonische, bevölkerungsrepräsentative Studie durchgeführt. Der Freiwilligensurvey 2019 wurde vom Deutschen Zentrum für Altersfragen (DZA) durchgeführt.

Originalpublikation:
Karnick, N., Simonson, J., Tesch-Römer, C. (2021). Einstellungen gegenüber gesellschaftlichen Institutionen und der Demokratie. In: J. Simonson, N. Kelle, C. Kausmann & C. Tesch-Römer (Hrsg.) Freiwilliges Engagement in Deutschland – Der Deutsche Freiwilligensurvey 2019 (S. 252–274). Berlin: Deutsches Zentrum für Altersfragen.

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Verklär²: Innovatives Verwertungskonzept für energieautarke und ressourcenschonende Kläranlagen

Sonja Wiesel M.A. Hochschulkommunikation und Öffentlichkeitsarbeit
Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden
Pilotprojekt in Haßfurt: Autarke Kläranlage schützt das Klima und schont Ressourcen.

Herzstück des Projekts eine innovative Technologie zur Monoverbrennung, die erstmals die thermische Verwertung von Klärschlämmen in kleinskaligen Anlagen direkt am Ort der Entstehung ermöglicht – dezentral, emissionsarm und autark. Möglich macht dies der Einsatz der Wirbelfeuerungstechnik. Unterstützung für das Projekt erhält die Stadt von Experten aus Industrie und Forschung. In Kooperation mit der Spanner Re² GmbH, der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH Aachen) und dem Institut für Energietechnik (IfE) an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden entsteht am Standort Haßfurt eine Pilotanlage mit Wirbelfeuerung zur dezentralen Verbrennung und energetischen Nutzung von Klärschlamm.

Im Zuge von Klimaschutz und Ressourcenschonung ist Klärschlamm einer der relevantesten biogenen Abfallstoffe, dessen thermische Energie es effizient zu nutzen gilt.
Die in den kommenden Jahren in Kraft tretenden Verpflichtungen zur Phosphorrückgewinnung und Bestimmungen der Düngemittelverordnung schränken die bisher etablierten Entsorgungswege für kommunalen Klärschlamm erheblich ein. Die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm wird durch den steigenden öffentlichen Fokus auf Boden-, Pflanzen- und Umweltschutz kritisch bewertet und rechtlich eingeschränkt. Die Mitverbrennung des Klärschlamms, beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken, sieht hingegen die Rückgewinnung von Phosphor nicht vor. Außerdem fallen die Kapazitäten zur Mitverbrennung in Kohlekraftwerken durch den Kohleausstieg auf absehbare Zeit weg. Diese Auswirkungen erfordern in den nächsten Jahren einen massiven Ausbau von Monoverbrennungsanlagen zur Entsorgung von Klärschlamm. Bisher ist Klärschlamm-Monoverbrennung jedoch nur in großen Anlagen an zentralen Standorten technisch und wirtschaftlich machbar.

Das Konsortium im Forschungsprojekt „Verklär²“ hat es sich daher zum Ziel gesetzt, die dezentrale Monoverbrennung in kleinskaligen Anlagen zur Praxisreife zu bringen. Das Projekt wird im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Projektvolumen beträgt knapp 1,1 Mio. €. Ziel ist die Erprobung und Demonstration der umweltgerechten energetischen Verwertung von Klärschlamm in einer Wirbelbefeuerung für kommunale Kläranlagen der Größenklasse IV a (10.000 – 50.000 Einwohner).

Die Kläranlage in Haßfurt wird im Rahmen des Projekts um eine Wirbelfeuerung erweitert. Die im Verbrennungsprozess gewonnene Wärme wird zur Wärmeversorgung der Kläranlage und des kommunalen Umfeldes verwendet. Einerseits wird die Wärme zur Trocknung des Klärschlamms genutzt, andererseits kann Überschusswärme aus der Wirbelfeuerung im Sinne der Sektorenkopplung in das lokale Wärmenetz eingespeist werden. Die Wirbelfeuerungsanlage substituiert in Haßfurt gleichzeitig ein bestehendes Blockheizkraftwerk (BHKW), welches mit Erdgas betrieben wird und die Klärschlammtrocknung mit Wärme versorgt. Damit wird künftig nicht nur auf Wärmebereitstellung aus dem fossilen Energieträger Erdgas verzichtet, sondern auch eine Autarkie der Kläranlage hinsichtlich Energieversorgung und Abfallentsorgung erreicht. Die intelligente und flexible Kombination der Klärschlammverbrennung mit der Klärgasverstromung führt zu einer Verbesserung der Energiebilanz der Kläranlage und zur Steigerung der Energieeffizienz. Zuversichtlich blickt Michael Kastner, Projektleiter vom Institut für Energietechnik, in die Zukunft: „Mit der dezentralen thermischen Verwertung des Klärschlamms kann ein wichtiger Meilenstein im künftigen Transformationsprozess vom Klärwerk zum Kraftwerk erreicht werden.“
Die RWTH Aachen übernimmt im Projekt die praktischen Untersuchungen zur Klärschlammverbrennung. Schrittweise erfolgt dies vom Technikumsmaßstab über den bestehenden Prototyp bis hin zur Inbetriebnahme der ersten dezentralen Verwertungsanlage mit Wirbelfeuerungstechnik in Haßfurt. Die Spanner Re2 GmbH verantwortet hingegen die konstruktive Anpassung für den Dauerbetrieb und fertigt die Pilotanlage. Unterstützung bei der Planung und Konzeption zur Integration der Feuerungstechnik in den bestehenden Kläranlagenbestand erhält die Stadt Haßfurt vom IfE. Dieses ist auch für die wissenschaftlich-messtechnische und ökologische Bewertung des Vorhabens zuständig.

Macht das Projekt Schule, leisten regionale Kläranlagen durch den Einsatz dezentraler Verbrennungstechnologien künftig einen entscheidenden ökologischen Beitrag – klimafreundlich und ressourcenschonend.

Institut für Energietechnik (IfE) GmbH an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden:
Die Arbeitsschwerpunkte des IfE liegen bei der Beratung von Politik, Kommunen, Energieversorgungs- und Industrieunternehmen in den Bereichen Energieeffizienz, Erneuerbare Energien und Kraft-Wärme-Kopplung. Im Fokus steht dabei die Analyse von Energieverbrauchsstrukturen, die Herausarbeitung von Potenzialen zur Effizienzsteigerung und dezentralen Energieerzeugung und die Entwicklung effizienter Energieversorgungslösungen sowie deren technische, ökonomische und ökologische Bewertung.

Ergänzend zu den konzeptionellen Arbeiten forscht und entwickelt das IfE praxisorientiert auf dem Gebiet der Kraft-Wärme-Kopplung und Erneuerbaren Energien und setzt die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen von Modell- und Demonstrationsvorhaben mit wissenschaftlich-messtechnischer Begleitung in die Praxis um.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Institut für Energietechnik IfE GmbH
Kaiser-Wilhelm-Ring 23a
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Einjährige Corona-Studie ELISA zu Antikörpern zeigt: Dunkelziffer ist deutlich zurückgegangen

Vivian Upmann Informations- und Pressestelle
Universität zu Lübeck
Im März 2020 startete ein Forschungsteam die ELISA-Studie und untersuchte insgesamt mehr als 3000 Lübeckerinnen und Lübecker über ein Jahr lang auf das Auftreten von SARS-Co-V-2 Infektionen. Aufgrund der Ergebnisse hält die Forschungsgruppe Lockerungen bei niedrigen Fallzahlen für vertretbar, fordert aber schnelle und konsequente Maßnahmen bei einem Anstieg der Fallzahlen.
Ein Ausgangspunkt der ELISA-Studie (Lübecker Längsschnittuntersuchung zu Infektionen mit SARS-CoV-2) war die Frage nach der Dunkelziffer von SARS-CoV-2 Infektionen. Weiter wollten die Forscherinnen und Forscher untersuchen, wie sich das Virus in der Bevölkerung verbreitet, wann und wo Neuinfektionen auftreten.

Zur Beantwortung dieser und weiterer Fragen wurde in der ELISA-Studie eine feste Bevölkerungsgruppe (Kohorte) aus Lübeck und Umgebung über ein Jahr regelmäßig unter-sucht und befragt. Über 3000 Personen nahmen mittels einer mobilen Studien-App teil. Über ein Jahr wurden knapp 100.000 Fragebögen erhoben und fast 20.000 PCR- und Antikörpertests durchgeführt. Die Studienorganisation einschließlich der Terminvergabe und die personalisierte Rückmeldung von Befunden erfolgten rein elektronisch.
Beantworten wollten die Forschenden aus den Bereichen Epidemiologie, Infektiologie und Neurologie zudem die Frage, ob sich die Pandemieentwicklung an einer Stichprobe von ca. 1 % der lokalen Bevölkerung zuverlässig beschreiben ließe.
Außerdem im Fokus der Forschungsgruppe: Wie hoch sind die Infektionsraten in definierten Risikogruppen mit vielen Kontakten (z. B. Kranken- und Altenpflege) und welchen Einfluss haben die Lockerungsmaßnahmen (z. B. Schulöffnungen, Gastronomie, Tourismus etc.) auf das Infektionsgeschehen? Besonderes Augenmerk wurde auf die Entwicklung der Antikörper-Spiegel im Blut über die Zeit gelegt: bleibt eine erworbene Immunität auch erhalten?

Erste Langzeituntersuchung in einem Niedrigprävalenzgebiet
Schleswig-Holstein zählt auch aktuell in Deutschland zu den Niedrigprävalenzgebieten für Corona-Infektionen. Der Großraum Lübeck gehört mit seinen ca. 300.000 Einwohnern zur Metropolregion Hamburg. Viele Menschen pendeln zwischen Lübeck und Hamburg und normalerweise besuchen ca. 50.000 Touristen pro Tag die Hansestadt Lübeck. Daher eignet sich die Region ideal als Modellregion, besonders um die Dynamik des Infektionsgeschehens zu verfolgen.

Ergebnisse der Langzeitstudie der Universität zu Lübeck
• Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer blieben über das gesamte Jahr mit Teilnahmeraten von 75 – 98 % weit überdurchschnittlich engagiert und erlauben somit valide Aussagen zum Infektionsgeschehen
• 3,5 % der Getesteten wurden dabei an den insgesamt 7 Testzeitpunkten als entweder Virus-PCR- oder Antikörper-positiv identifiziert.
• Die Dunkelziffer lag zu Studienbeginn im Mai 2020 bei ca. 90%. D.h. dass nur 10% der mutmaßlichen, durch Antikörpertest bestätigten Infektionen auch durch einen PCR-Test entdeckt wurden und somit in die offizielle Statistik eingingen. Knapp ein Jahr später ist die Dunkelziffer auf 30% gesunken, d.h. 7 von 10 Infektionen wurden auch durch einen PCR-Test bekannt.
• Antikörperspiegel blieben relativ konstant über die Zeit. Bei den Personen, die im Mai 2020 positive Antikörper aufwiesen, waren diese knapp ein Jahr später bei etwa 70% noch nachweisbar.
• Mit ca. 1 % der Bevölkerung konnte das Pandemiegeschehen in der Region Lübeck zwar gut abgebildet werden, aber ansteigende Infektionen bei den im Herbst 2020 zwei Monate auseinanderliegenden Testzeitpunkten konnten nur verzögert entdeckt werden.
• Das höchste Risiko, sich mit SARS-CoV-2 zu infizieren, bestand bei Personen, die Kontakt mit an Covid-19 Erkrankten angegeben hatten. Es war jedoch auch in bestimm-ten Berufsgruppen, wie z. B. bei Pflegepersonal, Polizisten und Feuerwehrleuten erhöht. Darüber hinaus konnten keine klaren Risikofaktoren oder Risikomuster als Infektions-quellen identifiziert werden.

Schlussfolgerungen aus der ELISA-Studie
• Mit einer Stichprobe in der Größenordnung von 1% der Bevölkerung lässt sich mit engmaschigem Testen das Infektionsgeschehen gut abbilden und zur Bewertung ggf. zur Vorhersage des Pandemiegeschehens in einer Region nutzen.
• Die Prävalenz von 3,5% an durchlebten Infektionen zeigt, dass man auch nach ei-nem Jahr Pandemie weit von einer Herdenimmunität entfernt ist. Die Bevölkerung ist weiterhin vulnerabel für das Corona-Virus, was die Bedeutung von Impfung und Aufrechterhaltung von AHA_L Regeln betont.
• Die Dunkelziffer war zu Beginn der Pandemie hoch. Die wahre Infektionslast dürfte hier bis zu 10mal höher gewesen sein, als offizielle Fallzahlen dies vermuten lassen. Heute wird die Mehrzahl der Infektionen über die vermehrten Testungen häufiger entdeckt, die Dunkelziffer ist stark gesunken.
• Die Studie zeigt, dass in Regionen mit niedriger Inzidenz Öffnungsschritte unter kontinuierlicher Beobachtung vertretbar sind. So zeigte sich in den Untersuchungen der ELISA-Studie kein Anstieg der Fallzahlen ab Mai 2020 – trotz weitreichender Öffnungs-schritten im gesellschaftlichen Leben sowie eines zu den Vorjahren vergleichbaren Ferientourismus in der Lübecker Bucht.

Die ELISA-Studie wird gefördert durch das Nationale Forschungsnetzwerk der Universitätsmedizin (B-FAST), das Land Schleswig-Holstein, Stiftungen und Vereine und durch die Lübecker Bevölkerung (Crowd funding).
Weiterführende Informationen finden Sie hier: https://elisa-luebeck.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Christine Klein
Universität zu Lübeck
Institut für Neurogenetik
Ratzeburger Allee 160
D-23538 Lübeck
Tel: +49-451-3101-8200
E-Mail: christine.klein@neuro.uni-luebeck.de

Prof. Dr. Alexander Katalinic
Universität zu Lübeck
Institut für Sozialmedizin und Epidemiologie
Ratzeburger Allee 160
D-23538 Lübeck
Tel: +49-451-500-51200
E-Mail: alexander.katalinic@uni-luebeck.de

Prof. Dr. Jan Rupp
Universität zu Lübeck
Klinik für Infektiologie und Mikrobiologie
Ratzeburger Allee 160
D-23538 Lübeck
Tel: +49-451-500-45300
E-Mail: jan.rupp@uni-luebeck.de

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In Millisekunden von verschmutztem zu klarem Wasser – Neue Erkenntnisse im Bereich Nanoscience

Juliane Jury Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
(Potsdam) Forscher am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben eine Membran entwickelt, die aus unzähligen nanometerkleinen Röhren besteht. Diese setzten sie als Nanoreaktor ein, um mithilfe von Sonnenlicht in Millisekunden mit Methylenblau markiertes Wasser in klares umzuwandeln. „Reaktionen in Flüssigkeiten mit geringerer Viskosität blitzschnell ablaufen zu lassen, stellt eine neue Chance für die Chemie dar,“ sagt Prof. Dr. Markus Antonietti, Direktor der Abteilung Kolloidchemie.

Die Chemie gilt oft als ausgereifte Disziplin, in der neue Erkenntnisse nur an den äußeren Rändern entstehen. Ein Team um Gruppenleiter Dr. Aleksandr Savateev hat nun gezeigt, dass es gerade im Inneren – im Nanobereich – noch bemerkenswerte Überraschungen gibt. Eigenschaften gängiger Flüssigkeiten wie Wasser hängen von der Größe des Behältnisses ab, in dem sie eingeschlossen sind. Füllt man Wasser als bereits recht agile Flüssigkeit mit geringer Viskosität in ein Behältnis in Nanogröße, in das nur wenige Wassermoleküle passen, so wird es „superfluidisch“. Je kleiner der Raum, desto größer ist der Suprafluid-Effekt. Wasser ist also nicht gleich Wasser.

Funktionsweise
In ihren Reaktionsexperimenten entwickelte die Savateev-Gruppe eine Membran, die aus Milliarden von parallel angeordneten Kohlenstoffnitrid-Röhren besteht. Jedes dieser Röhrchen verfügt über einen Durchmesser von wenigen Nanometern, was 1/10.000 eines menschlichen Haares entspricht. Sie beobachteten, dass Wasser ohne jegliche Reibung durch sie hindurchgleitet. Dabei wird Licht als Treiber für die chemische Umwandlung von verschmutztem zu sauberem Wasser genutzt, während der durch die Membran erzeugte Quanteneinschluss auch die Energie des Lichts mit bisher unerreichter Effizienz lenkt. Die konkave Oberfläche der parallelen, fast eindimensionalen Röhren dient als eine Art Spiegel, der das interne elektrische Feld im Inneren der Nanoröhre konzentriert. In Verbindung mit dem von außen einfallenden Licht erhöht dies die Reaktionsgeschwindigkeit enorm. „Im gewöhnlichen 3D-Raum sind diese Reaktionsgeschwindigkeiten von Millisekunden einfach unmöglich,“ sagt Dr. Savateev.

„Wir arbeiten aktiv an der Entwicklung dieser Technologie, um Treibstoff und andere für die Gesellschaft wichtige Materialien mit nachhaltiger Energie wie Sonnenlicht in einfachen Geräten, vergleichbar mit einem Kaffeefilter, zu erzeugen,“ sagt Aleksandr Savateev.

Originalpublikation:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09661

Weitere Informationen:
https://www.mpikg.mpg.de/pressemeldungen

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Hygieneregeln wirken auch gegen britische und südafrikanische Mutante

Meike Drießen Dezernat Hochschulkommunikation
Ruhr-Universität Bochum
Die mutierten Sars-Cov-2-Viren B.1.1.7 und B.1.351 gelten als „variants of concern“, da sie leichter übertragbar sind als der Wildtyp des Virus oder nicht so gut von unserem Immunsystem erkannt werden. Wie die sogenannte britische und die südafrikanische Variante auf Desinfektion und Reinigung reagieren und wie lange sie auf verschiedenen Oberflächen infektiös bleiben, hat ein Forschungsteam aus Bochum, Jena, Nürnberg und Duisburg-Essen untersucht. Die Forschenden stellten fest, dass die Mutanten unter Laborbedingungen eine ähnliche Oberflächenstabilität wie der Wildtyp aufweisen, aber durch Desinfektion und gründliches Händewaschen effektiv beseitigt werden können.

Sie berichten im Journal of Infectious Disease vom 16. Mai 2021.
Für die Arbeit kooperierten das Team der Abteilung für Molekulare und Medizinische Virologie sowie des Lehrstuhls Materials Discovery and Interfaces der Ruhr-Universität Bochum (RUB) mit dem European Virus Bioinformatics Center Jena, dem Universitätsklinikum Duisburg-Essen sowie der Paracelsus Medizinische Privatuniversität Nürnberg.

Dass Viren sich mit der Zeit genetisch verändern, ist bekannt. Besorgniserregend sind Varianten, die dem Virus einen Vorteil verschaffen, zum Beispiel indem es sich schneller vermehren kann, leichter ansteckend wird oder der Immunantwort besser entgehen kann. Die britische und die südafrikanische Variante haben mehrere Mutationen angesammelt, die sie leichter ansteckend machen und teilweise zu schwereren Krankheitsverläufen führen. „Daher stellte sich die Frage, ob sie sich auch von der Ursprungsvariante unterscheiden, was ihre Empfindlichkeit für Hygienemaßnahmen anbelangt“, erklärt Toni Meister aus der RUB-Virologie.

Hitze, Seife, Alkohol
Das Team hat daher untersucht, wie lange die Varianten auf Oberflächen aus Stahl, Silber, Kupfer und auf Gesichtsmasken infektiös bleiben und wie sie mittels Seife, Hitze oder Alkohol unschädlich gemacht werden können.

Es zeigte sich, dass beide Mutanten ebenso wie der Wildtyp des Virus durch die Behandlung mit mindestens 30-prozentigem Alkohol für mindestens 30 Sekunden beseitigt werden konnten. „Übliche Desinfektionsmittel wirken also gegen alle diese Varianten“, so Prof. Dr. Stephanie Pfänder aus der RUB-Virologie. Gründliches Händewaschen mit Seife konnte ebenfalls die Ansteckungsgefahr bannen. Auch Hitze wirkt gegen das Virus: Nach 30 Minuten bei 56 Grad Celsius waren auch alle Varianten unschädlich gemacht.

Um herauszufinden, ob sich die Stabilität der verschiedenen Mutanten auf Oberflächen voneinander unterscheidet, beobachteten sie die Menge der infektiösen Viruspartikel auf damit kontaminierten Oberflächen aus Stahl, Kupfer, Silber und auf chirurgischen und FFP2-Masken über 48 Stunden hinweg. „Die Oberflächenstabilität hat sich nicht zwischen den Virusvarianten unterschieden“, so RUB-Virologe Prof. Dr. Eike Steinmann. „Wie schon mehrfach beschrieben wirkt insbesondere Kupfer sehr stark antiviral auf die Viren“. Zusammenfassend konnte das Team keine Unterschiede zwischen den verschiedenen Mutanten feststellen, was ihre Empfindlichkeit gegenüber Hygienemaßnahmen anbelangt.

Pressekontakt
Prof. Dr. Eike Steinmann
Abteilung für Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 28189
E-Mail: eike.steinmann@rub.de

Prof. Dr. Stephanie Pfänder
Abteilung Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 29278
E-Mail: stephanie.pfaender@rub.de

Toni Luise Meister
Abteilung Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 26465
E-Mail: toni.meister@rub.de

Coronaforschung an der RUB
Seit Beginn der Coronapandemie wird an der RUB zu Covid-19 geforscht – über alle Fächergrenzen hinweg. Beteiligt sind deshalb nicht nur Medizin und Lebenswissenschaften, sondern beispielsweise auch Psychologie, Soziologie, Rechts-, Erziehungs- und Geschichtswissenschaft. Einen Überblick der Forschungsprojekte findet sich online: https://www.bionet.ruhr-uni-bochum.de/biodb/covid19/projekte.html.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Eike Steinmann
Abteilung für Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 28189
E-Mail: eike.steinmann@rub.de

Prof. Dr. Stephanie Pfänder
Abteilung Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 29278
E-Mail: stephanie.pfaender@rub.de

Toni Luise Meister
Abteilung Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 26465
E-Mail: toni.meister@rub.de

Originalpublikation:
Toni Luise Meister et al.: Comparable environmental stability and disinfection profiles of the currently circulating SARS-CoV-2 variants of concern B.1.1.7 and B.1.351, in: Journal of Infectious disease, 2021, DOI: 10.1093/infdis/jiab260, https://academic.oup.com/jid/advance-article/doi/10.1093/infdis/jiab260/6276396?…

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Vibrionen und Klimawandel: Können Natur-basierte Methoden das Gefährdungspotenzial in der Ostsee mildern?

Dr. Kristin Beck Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Vibrio-Bakterien, darunter auch für Menschen gefährliche Arten, sind natürlicher Bestandteil des Ostseeplanktons. Im Zuge des Klimawandels können sie durch steigende Wassertemperaturen häufiger und damit ein zunehmendes Gesundheitsrisiko werden. Das Projekt BaltVib erforscht unter Leitung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), ob spezielle Pflanzen- und Tiergesellschaften wie Seegraswiesen und Muschelbänke die Vibrionen-Belastung in Küstennähe auf natürliche Weise senken und wie dieser Effekt durch Umweltgestaltung aktiv unterstützt werden kann. Der Forschungsverbund mit Partnern aus sieben Ostseestaaten nimmt am 19.5. mit einem virtuellen Kickoff-Treffen die Arbeit auf.

„Die besondere Stärke von BaltVib liegt darin, dass das gesellschaftlich hochrelevante Thema ‚Klimawandel und Vibrionen‘ erstmals für den gesamten Ostseeraum und darüber hinaus auch disziplinenübergreifend – gemeinsam von Mikrobiologie, Molekularbiologie, Meeresökologie und Sozioökologie – bearbeitet werden kann. Und auch die zukünftigen Anwender von praxisnahen Lösungsansätzen sind von Anfang an mit im Boot“, kommentiert Prof. Dr. Matthias Labrenz den heutigen Projektauftakt. Der IOW-Meeresmikrobiologe ist Leiter des internationalen BaltVib-Projektes, das im Rahmen des europäischen BiodivERsA-Programms* bis 2024 mit knapp 1,45 Mio. gefördert wird.

An BaltVib beteiligte wissenschaftliche Einrichtungen neben dem IOW sind das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, das Meeresforschungsinstitut der litauischen Universität Klaipėda, die Universität Kopenhagen, die Estnische Universität für Lebenswissenschaften, das Königliche Institut für Technologie Stockholm, die finnische Åbo Akademi Universität und Polens Nationales Forschungsinstitut für Meeresfischerei. An der heutigen Online-Tagung am IOW nehmen neben Wissenschaftler:innen auch Fachleute aus Umwelt- und Gesundheitsämtern, Fischereibehörden sowie den jeweils zuständigen Ministerien teil, die in ihrer Arbeit konkret mit der Vibrionen-Problematik befasst sind.

Vibrionen und Klimawandel
Als „Vibrionen“ bezeichnet man alle Bakterien der Gattung Vibrio. Sie sind im offenen Meer allgegenwärtig und kommen auch in Küsten-, Brack- und Süßgewässern sowie in Gewässersedimenten vor. Man kennt ca. 130 verschiedene Arten, von denen nur rund 10 % Infektionen bei Menschen, Fischen oder Muscheln verursachen.

Klimawandelbedingte Veränderungen der Ostsee, wie etwa der bis zum Jahr 2100 erwartete Anstieg der Oberflächenwassertemperatur um 2 – 4 ˚C, begünstigen die Vermehrung von Vibrionen und damit auch der gefährlichen Arten. Vibrio vulnificus beispielsweise, der bei vorerkrankten und anderweitig geschwächten Menschen allein durch Wasserkontakt zu schwerster Sepsis mit tödlichem Ausgang führen kann, vermehrt sich bei Wassertemperaturen über 20°C besonders gut. Die höchsten Infektionsraten fallen daher genau mit der Haupttouristensaison in Nordeuropa zwischen Mai und Oktober zusammen. Vibrio-Wundinfektionen werden bereits seit Mitte der 1990er Jahre vermehrt während Hitzewellen beobachtet, so dass mit Blick auf die Zukunft in der Ostseeregion von einer erheblichen Bedrohung für die menschliche Gesundheit und die Tourismusindustrie ausgegangen werden kann.

Seegraswiesen, Muschelbänke & Co.: BaltVib setzt auf „Ökosystemingenieure“
In Küstenmeeren wie der Ostsee haben sich Muschelbänke, Seegraswiesen und Makroalgenbestände z. B. aus Blasentang als besonders wertvoll erwiesen. Diese Lebensräume mit hoher Biodiversität übernehmen viele für Meer und Mensch wichtige Ökosystemfunktionen. Sie werden daher auch als „Ökosystemingenieure“ bezeichnet. Neuere Untersuchungen deuten nun darauf hin, dass in solchen Lebensräumen pathogene Vibrio-Arten deutlich reduziert sein können.

Genau hier setzt BaltVib an. Denn dieser Effekt eröffnet die Option, sogenannte Natur-basierte Lösungsstrategien zur Kontrolle gefährlicher Vibrionen in küstennahen Bereichen zu entwickeln. „Denkbar sind verschiedene Ansätze“, erläutert Matthias Labrenz. Zum einen sei es wichtig, den Schutz dieser wertvollen Habitate nach Möglichkeit voranzutreiben. „Zum anderen kann es sinnvoll sein, über künstliche Unterwasserstrukturen z.B. die Ansiedelung von Seegraswiesen oder Muschelbänken gezielt in den Bereichen zu fördern, wo Menschen besonders stark mit dem Meer interagieren“, so der IOW-Forscher weiter.

Um effektive Strategien zur Milderung der Vibrionen-Problematik zu entwickeln, müsse man jedoch zuerst noch viele grundlegende Fragen klären: Wie ist der aktuelle Vibrionen-Status der Ostsee? Was kann man aus historischen Aufzeichnungen lernen? Lassen sich zukünftige, Klimawandel-geprägte Vibrio-Szenarien konkreter als bisher beschreiben? Welche ökologischen Schlüsselfaktoren regulieren die Vibrio-Prävalenz? Labrenz: „Noch wissen wir beispielsweise nicht, warum es im Umfeld von Seegraswiesen weniger Vibrionen geben könnte und wie wirksam andere Ökosystemingenieure sind.“ Außerdem werden auch die potenziell Vibrionen-reduzierenden Lebensräume vom Klimawandel beeinflusst – ein Faktor, den man ebenfalls besser verstehen müsse, führt der Meeresforscher aus.

Das BaltVib-Forschungsprogramm umfasst ein großes methodisches Spektrum, von historischen Studien und PC-gestützter Zukunftsmodellierung über umfangreiche Probennahme-Kampagnen, Labor- und Freilandexperimenten bis hin zur Klärung technischer und organisatorischer Fragen bei der Umsetzung von Gestaltungsmaßnahmen im Meer. „Da die Ostsee ein ideales Modellsystem für viele Randmeere ist, hoffen wir, so grundlegende Ergebnisse zu erarbeiten, dass sie weltweit übertragbar sind. Denn gefährliche Vibrionen gibt es nicht nur bei uns“, resümiert Projektleiter Matthias Labrenz.

*BiodivERsA (http://www.biodiversa.org) ist ein Netzwerk nationaler Förderorganisationen, das die europaweite Forschung zu Biodiversität und Ökosystemleistungen fördert. An der Förderung von BaltVib sind in diesem Rahmen neben der EU auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, der Innovation Fund Denmark, das Estonian Research Council, das Research Council of Lithuania, das Swedish Research Council for Environment, Agricultural Sciences and Spatial Planning, das Polish National Science Centre und die Academy of Finland beteiligt.

Kontakt IOW Presse- und Öffentlichkeitsarbeit:
Dr. Kristin Beck: 0381 5197 135| kristin.beck@io-warnemuende.de
Dr. Barbara Hentzsch: 0381 5197 102 | barbara.hentzsch@io-warnemuende.de

Das IOW ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 96 eigenständige Forschungsein-richtungen miteinander verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Bund und Länder fördern die Institute gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.000 Personen, darunter 10.000 Wissenschaftler*innen. Das Finanzvolumen liegt bei 1,9 Milliarden Euro. http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Matthias Labrenz | Leiter der IOW-Arbeitsgruppe Umweltmikrobiologie
Tel.: +49 381 5197 378 | matthias.labrenz@io-warnemuende.de

Weitere Informationen:
http://www.io-warnemuende.de/projekt/273/baltvib.html

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Wann und wie schädigt Alkohol das Gehirn?

Marion Hartmann Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Daimler und Benz Stiftung
Frühzeitige Erkennung und Überwachung können helfen, Hirnschäden zu minimieren.

Bier, Wein, Sekt oder Hochprozentiges zu trinken, ist in unserer Kultur tief verwurzelt: Über 13 Liter puren Alkohol nehmen Europäer im Alter ab 15 Jahren im Durchschnitt jährlich zu sich. Dabei ist längst bekannt, dass Alkoholmissbrauch das Gehirn schädigt. Die weiße Substanz, die fast die Hälfte des Gehirns ausmacht, ist nachweislich stark betroffen; dieser Teil des Zentralnervensystems besteht überwiegend aus Leitungsbahnen und Nervenfasern. In der Folge kann es zu zahlreichen Einschränkungen kommen, die Kontrolle des Menschen über die eigene Handlungsfähigkeit nimmt ab. Dies befördert wiederum die Sucht – ein Teufelskreis. Die Psychologin Dr. Ann-Kathrin Stock vom Dresdner Universitätsklinikum befasst sich in einem von der Daimler und Benz Stiftung geförderten Projekt mit Hirnschäden, die während des Rauschtrinkens, aber auch während eines Alkoholentzugs auftreten können. Ihr Forschungsziel ist es, diese Schäden früher und präziser erkennen zu können, um so zu einer Verbesserung der Behandlung alkoholkranker Menschen beizutragen.

Leider bleibt es oft nicht bei einem Gläschen Wein: Das Statistische Bundesamt zählte allein im Jahr 2017 über 300.000 Patienten, die wegen Alkoholmissbrauchs stationär behandelt werden mussten, und rund 16.000 entlassene Patienten nach einer Rehabilitation. Psychische und physische Störungen durch Alkoholmissbrauch belegen stets einen der vorderen Plätze der bundesweiten Krankheitsstatistik. „Eine traurige Bilanz, denn hinter diesen Zahlen stehen Einzelschicksale“, sagt Dr. Ann-Katrin Stock, die am Dresdner Uniklinikum die Grundlagen der menschlichen Handlungskontrolle erforscht. „Wir interessieren uns für die Mechanismen, die zu alkoholbedingten Hirnschäden führen, und wollen Optionen aufzeigen, wie sich die medizinische Versorgung bei einem kontrollierten Entzug mit diesem Wissen weiter verbessern lässt.“

Nach neuesten Erkenntnissen treten Hirnschäden nicht nur beim Rauschtrinken selbst auf, sondern verstärken sich insbesondere während der ersten Phasen des Entzugs. Laut Stock tragen die entzugsbedingten Schäden wiederum dazu bei, bestehende Suchtstörungen aufrechtzuerhalten – umso stärker, je mehr Entzüge notwendig sind. Für einen größtmöglichen Therapieerfolg sind daher die Motivation des Patienten und zugleich die medizinische Versorgung von großer Bedeutung. Wodurch entstehen aber die Hirnschäden, die durch Alkoholkonsum und -entzug bedingt werden? „Je mehr und regelmäßiger ein Suchtmittel konsumiert wird, desto stärker steuern Körper und Gehirn entgegen“, erklärt Stock, „es kommt zur Toleranzentwicklung.“ Ein Beispiel: Alkohol entzieht dem Körper Wärme – woraufhin der Körper als Ausgleich mit einer Erhöhung seiner Temperatur entgegenwirkt. Deshalb tritt beim sogenannten „kalten“ Entzug ohne medizinischen Beistand als häufige Gegenreaktion Fieber auf.

Ähnlich verhält es sich mit den Botenstoffen des Gehirns: Alkohol dämpft die Hirnaktivität, in-dem es die hemmende Wirkung des Botenstoffs Gamma-Aminobuttersäure (GABA) potenziert und gleichzeitig die erregende Wirkung von Glutamat, eines weiteren wichtigen Botenstoffs, reduziert. Um dies zu kompensieren, passen sich bei dauerhaftem Konsum die Art und Anzahl der entsprechenden Rezeptoren im Gehirn an – der Alkohol wirkt weniger dämpfend. Als Folge werden immer höhere Mengen getrunken, um den gewünschten Effekt noch erzielen zu können. Wenn das Botenstoffsystem aufgrund dieser Toleranzbildung jedoch nicht mehr richtig funktioniert, kommt es beim Entzug wegen der Übererregbarkeit des nüchternen Gehirns zum Absterben von Hirngewebe, insbesondere der weißen Substanz.

Im Klartext heißt das: Der Entzug ist für den Patienten umso gefährlicher, je mehr Alkoholtoleranz sein Körper im Lauf der Zeit entwickelt hat. Um die teils lebensbedrohlichen Konsequenzen zu behandeln, kommen Medikamente zum Einsatz, die die Wirkung des Alkohols am GABA-Rezeptor ersetzen. Die über Glutamat vermittelte Übererregbarkeit wird jedoch meist nicht gesondert behandelt, obwohl eine zu starke Aktivierung der Glutamatrezeptoren zu weitreichenden Schäden an der weißen Substanz führen kann. Genau dieser Mechanismus ist jedoch im Zusammenhang mit Alkohol noch nicht ausreichend erforscht; bis vor kurzen fehlte es auch an geeigneten Diagnosemethoden, um derartige Schäden schnell, kostengünstig und exakt identifizieren zu können.

„Um eine Verbesserung der Behandlungsergebnisse auf allen Ebenen zu erreichen, müssen wir zeigen, dass sich bereits geringfügige Schäden an der weißen Substanz messbar auf die Kontrolle über das eigene Denken und Handeln auswirken können“, erläutert Stock. In ihren Studien erforscht sie die akute Wirkung eines Vollrauschs und untersucht Patienten vor, während und nach dem Entzug. Der wissenschaftliche Fokus liegt auf dem Zusammenhang zwischen Handlungskontrolle und bestimmten Bruchstücken der weißen Gehirnsubstanz, die sich mithilfe eines innovativen und sehr empfindlichen Verfahrens im Blut nachweisen lassen. Diese stellen ein sensibles Maß für die suchtbedingte Schädigung bzw. die verbliebene Funktionalität der weißen Substanz dar. Laut Stock kann dies künftig einen wichtigen Baustein in der zeitnahen Diagnose und Behandlung entzugsbedingter Hirnschäden darstellen.

Das Forschungsprojekt wird von der Daimler und Benz Stiftung im Rahmen des Stipendienprogramms für Postdoktoranden über zwei Jahre mit einer Summe von 40.000 Euro gefördert. „Mit differenzierten Erkenntnissen über die alkoholbedingten Hirnschäden können wir Gefahren deutlicher benennen und Betroffenen in Zukunft hoffentlich zu mehr Lebensqualität verhelfen“, fasst Stock zusammen.

Stipendienprogramm für Postdoktoranden
Die Daimler und Benz Stiftung vergibt jedes Jahr zwölf Stipendien an ausgewählte Postdoktoranden mit Leitungsfunktion und Juniorprofessoren. Ziel ist, die Autonomie und Kreativität der nächsten Wissenschaftlergeneration zu stärken und den engagierten Forschern den Berufsweg während der produktiven Phase nach ihrer Promotion zu ebnen. Die Fördersumme in Höhe von 40.000 Euro pro Stipendium steht für die Dauer von zwei Jahren bereit und kann zur Finanzierung wissenschaftlicher Hilfskräfte, technischer Ausrüstung, Forschungsreisen oder zur Teilnahme an Tagungen frei und flexibel verwendet werden. Durch regelmäßige Treffen der jungen Wissenschaftler dieses stetig wachsenden Stipendiatennetzwerks in Ladenburg fördert die Daimler und Benz Stiftung zugleich den interdisziplinären Gedankenaustausch.

Daimler und Benz Stiftung
Die Daimler und Benz Stiftung fördert Wissenschaft und Forschung. Dazu richtet sie innovative und interdisziplinäre Forschungsformate ein. Ein besonderes Augenmerk legt die Stiftung durch ein Stipendienprogramm für Postdoktoranden sowie die Vergabe des Bertha-Benz-Preises auf die Förderung junger Wissenschaftler. Mehrere Vortragsreihen sollen die öffentliche Sichtbarkeit der Wissenschaft stärken und deren Bedeutung für unsere Gesellschaft betonen.

Weitere Informationen:
http://www.daimler-benz-stiftung.de

Anhang
Presse-Information „Wann und wie schädigt Alkohol das Gehirn?“

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Grundwasserüberwachung mit Erdbebenmessgeräten

Josef Zens Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Wie lässt sich in schwer zugänglichen Gebieten ermitteln, wie leer oder voll der Bodenspeicher ist? Forschende des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) haben jetzt gemeinsam mit Kollegen aus Nepal demonstriert, mit Erdbebenmessgeräten die Grundwasserdynamik in Hochgebirgen zu verfolgen: Sie nutzen seismische Wellen, wie sie bei Bodenerschütterungen entstehen. Die Forschenden um Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder und Christoff Andermann vom GFZ berichten darüber im Fachjournal AGU Advances.

Wasser im Hochgebirge hat viele Gesichter. Gefroren im Boden ist es wie ein Zementfundament, das Hänge stabil hält. Gletschereis und Schnee versorgen in der Schmelzsaison die Flüsse und damit das Vorland mit Wasser zum Trinken und für die Landwirtschaft. Intensive Regengüsse mit Sturzfluten und Hangrutschungen dagegen stellen ein lebensgefährliches Risiko für die Menschen in den Tälern dar. Der Untergrund mit seiner Speicherfähigkeit für Wasser spielt daher eine existenzielle Rolle in Gebirgsregionen.

Wie aber lässt sich in schwer zugänglichen Gebieten ermitteln, wie leer oder voll der Bodenspeicher ist? Forscherinnen und Forscher des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) haben jetzt gemeinsam mit Kollegen aus Nepal eine elegante Methode demonstriert, um die Grundwasserdynamik in Hochgebirgen zu verfolgen: Sie nutzen seismische Wellen, wie sie bei Bodenerschütterungen entstehen, die sie mit hoch empfindlichen Messgeräten aufzeichnen. Dabei nutzen sie – ähnlich wie medizinisches Ultraschall – aus, dass sich die Wellen in unterschiedlichem Untergrund unterschiedlich ausbreiten. Die Forschenden um Luc Illien, Christoph Sens-Schönfelder und Christoff Andermann vom GFZ berichten darüber im Fachjournal AGU Advances.

Seismische Wellen sind den meisten von Erdbeben bekannt. Nach einem Bruch im Untergrund breiten sie sich rasant aus und entfalten zerstörerische Kräfte. Es gibt jedoch auch viel kleinere Wellen, die beispielsweise von Lastkraftwagen, Trambahnen oder – im Gebirge – von herabfallendem Gestein verursacht werden. Der Boden vibriert eigentlich ständig. In der Geoforschung spricht man vom „seismischen Rauschen“. Was in der Erdbebendetektion mühsam aus den gemessenen Daten der Erdbebenstationen herausgerechnet werden muss, erweist sich für den Blick in den Untergrund als wertvolle Informationsquelle. Denn seismische Wellen breiten sich in der mit Wasser gesättigten Zone anders aus als in der ungesättigten („vadosen“) Zone.

Der Doktorand Luc Illien vom GFZ nutzte mit seinen Kolleginnen und Kollegen zwei nepalesische Erdbebenmessstationen auf 1200 und 2300 Metern Höhe über dem Meer. Luc Illien sagt: „Der nepalesische Himalaya versorgt einen großen Teil der Bevölkerung Südasiens mit lebenswichtigen Wasserressourcen. Der größte Teil dieses Wassers fließt durch ein Gebirgsgrundwasserreservoir ab, das wir nur schlecht abgrenzen können.“ Das Studiengebiet umfasst einen kleinen Zufluss zum Bothe Koshi, einem Grenzfluss zwischen China und Nepal. Über mehrere Wetterstationen und Pegelmessgeräte erfasste das Team über drei Monsun-Jahreszeiten zum Teil minütlich Daten. Daraus errechneten sie ein Grundwassermodell, das sie mit den seismischen Aufzeichnungen vergleichen konnten. Das Ergebnis: Der Abfluss zum Bothe Koshi wird hauptsächlich aus dem tiefen Grundwasserspeicher gespeist. In der Trockenzeit fließt wenig Wasser talabwärts. Im Monsun steigen die Pegel, aber es lassen sich zwei unterschiedliche Phasen ausmachen. Zunächst regnet es, ohne dass sich der Abfluss erhöht, später jedoch zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen Regenmenge und Flusspegel. Christoff Andermann, Koautor der Studie, erläutert: „Die ersten Niederschläge füllen zunächst oberflächennahen Bodenspeicher wieder auf. Wenn der Boden dann mit Wasser gesättigt ist, füllt sich der tiefe Grundwasserspeicher, welcher direkt an die Flüsse gekoppelt ist. Ein Anstieg im Grundwasser schlägt sich unmittelbar in steigenden Flusswasserstände nieder“

Der Abgleich mit den Daten der Erdbebenmessgeräte zeigte, dass man aus dem seismischen Rauschen die Sättigung der vadosen Zone gut ableiten kann. „Nur durch die Zusammenführung der hydrologischen Beobachtungen mit den seismischen Messungen ließ sich die Funktion der vadosen Zone als Verbindungsglied zwischen Niederschlag und Grundwasserreservoir analysieren.“ sagt Christoph Sens-Schönfelder. Erstautor Luc Illien: „Zu verstehen, wie sich das Reservoir füllt und abfließt, ist entscheidend für die Beurteilung seiner Nachhaltigkeit. Daraus können wir nicht nur Prognosen für den Abfluss anstellen, sondern auch vor erhöhtem Risiko von Hangrutschungen und Sturzfluten warnen.“ Ist zum Beispiel der Boden bereits gesättigt mit Wasser, fließt Regen vermehrt oberflächlich ab und kann Hänge mitreißen. Der Klimawandel verschärft die Situation, weil er zu Änderungen in den Großwetterlagen und zur Destabilisierung der Bergwelt beiträgt. Der Wissenschaftliche Vorstand des GFZ, Niels Hovius, der an der Studie mitwirkte, sagt: „Unsere Arbeiten in Nepal und deren Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, zahlreiche Einflussfaktoren zu erfassen. Dazu gehören die Grundwasserspeicher, Änderungen der Landnutzung, der Bodenbedeckung und des Niederschlagsregimes. Solche Änderungen zu erfassen und zu antizipieren hilft uns, die Zukunft der Süßwasserressourcen und der Berglandschaften, insbesondere wenn Gletscher immer weiter schmelzen, besser vorhersagen zu können.“

Originalstudie: L. Illien C. Andermann C. Sens‐Schönfelder K. L. Cook K. P. Baidya L. B. Adhikari N. Hovius: Subsurface Moisture Regulates Himalayan Groundwater Storage and Discharge

Link (open access): https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021AV000398

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Luc Illien
PhD Student
lillien@gfz-potsdam.de

Dr. Christoff Andermann
christoff.andermann@gfz-potsdam.de
+49 331 288-2 88 22

Originalpublikation:
L. Illien C. Andermann C. Sens‐Schönfelder K. L. Cook K. P. Baidya L. B. Adhikari N. Hovius: Subsurface Moisture Regulates Himalayan Groundwater Storage and Discharge

Weitere Informationen:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021AV000398 (Link zur Studie, Open Access)

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Nachhaltige Stromerzeugung in Aquakultur, Kläranlage und Abwasserkanal

Rainer Krauß Hochschulkommunikation
Hochschule Hof – University of Applied Sciences
Ein neues Forschungsprojekt des Instituts für Wasser und Energiemanagement der Hochschule Hof soll das Potential und die Nutzung von Wasserkraft in bestehenden Wasseranlagen fördern. Das vom Europäischen Sozialfond (ESF) mit 417.000 Euro geförderte Projekt „Netzwerk zur Erzeugung von Energie mit Wasserkraft in bestehenden Wasseranlagen (NEEWa)“, stärkt den Wissenstransfer aus der Green-Tech Hochschule Hof in die regionalen Unternehmen. Es soll zudem zum Erfolg des Kompetenzstandortes Wasser Hof und der erneuerbaren Energien in der Region beitragen.

„Überall, wo man Wasser fließen sieht, sieht man auch die Kraft des Wassers. Diese nicht zu nutzen, bedeutet Potential zu verschwenden“, so Dr. Harvey Harbach vom Institut für Wasser und Energiemanagement (iwe) der Hochschule Hof und Ideengeber des Forschungsvorhabens. Im neuen Projekt beschäftigen sich nun insgesamt 5 Wissenschaftler/Innen des iwe mit nachhaltiger Stromerzeugung in bestehenden Wasseranlagen.

Projektleiterin Prof. Manuela Wimmer stellt heraus: „Wir arbeiten allein mit Wasser, welches nach einer Erstnutzung zusätzlich noch zur Stromerzeugung verwendet werden soll. Konkret geht es um Wasser, welches in Aquakulturen zur Fischzucht genutzt wurde, in Kläranlagen zu Trinkwasser wiederaufbereitet wird oder schlichtweg um Brauchwasser, das durch das Abwasserkanalsystem von Haushalten fließt.“

In all diesen Fällen fließt das Wasser allein angetrieben durch die Schwerkraft. Stromenergie kann dabei – durch den Einsatz von Turbinen oder Wasserrädern – erzeugt werden, ohne die Ökosysteme zu beeinflussen. Ein mögliches Anwendungsbeispiel: „In unserer Region wird für die traditionelle Aquakultur Wasser durch Teiche geleitet in denen Fische wachsen. Oft werden dafür in einem Bruthaus die Jungtiere vorgezogen, damit diese durch eine gewisse Größe besser für die Umweltbedingungen außerhalb des Bruthauses gewappnet sind. Im Bruthaus benötigt man deshalb Strom u.a. für Pumpen. Die Idee liegt also nahe, diesen benötigten Strom vor Ort selbst mit nachhaltigen Methoden zu produzieren. Wasserkraft, welche 24h Energie bereitstellen kann, ist hierfür demnach in idealer Art und Weise geeignet“, so Dr. Harbach.

Zusammensetzen im Netzwerk
In unserer Region sind zahlreiche Fachkompetenzen in Form von spezialisierten Unternehmen, Landesämtern, Behörden und Bildungsträgern wie der Hochschule vorhanden. „Nur im Austausch und gemeinsamen Dialog können wir die besten Lösungen für eine nachhaltige Energiegewinnung 4.0 finden“ so Dr. Harvey Harbach. Die Hochschule Hof nimmt hierbei neben der fachlichen Koordination des Projekts auch eine unabhängige Stellung im Netzwerk ein. Die Hochschule verfolgt keine finanziellen Interessen und bietet hierdurch eine wissenschaftlich neutrale Netzwerktätigkeit um Wasserkraft auf Kosten-Nutzen-Kalkulation einer breiteren Nutzung zuzuführen. Ziel des Vorhabens ist es die gesamte Wertschöpfungskette unter dem Aspekt des Wissenstransfers im Netzwerk zusammen zu bringen. Durch die Etablierung des Netzwerks werden die Teilnehmer bezüglich der Chancen und Möglichkeiten weitergebildet. Der regelmäßige Austausch soll den Einsatz und die Weiterentwicklung bestehender und neuer Technologien zur Nutzung von Wasserkraft fördern.

Wasserkraft ein Beitrag zur Klimaneutralität
Die Europäische Union hat sich mit dem Green Deal bis 2050 zum Ziel gesetzt klimaneutral zu sein, d.h. die Emissionen von Nettotreibhausgas müssen vollständig vermieden werden. Dieses Ziel kann nur erreicht werden, wenn der Anteil an erneuerbaren Energien am Endenergieverbrauch gesteigert wird. Dieser Anteil soll bis 2030 auf 32% anwachsen. Diese Ziele werden auf nationaler Ebene mit dem Klimaschutzprogramm 2030 umgesetzt. Eine weitere Option der dezentralen Stromerzeugung aus Windkraft, Solarenergie und Biomasse stellt die Wasserkraft dar. Die Wasserkraft wird gekennzeichnet durch günstige Herstellungskosten und 100% saubere und grundlastfähige Energie aus rein durch Höhenunterschiede getriebenen Kraftwerken. Die größte Herausforderung ist aber die ökologische Verträglichkeit der Kraftwerke. „Wasserkraftwerke, egal welcher Größe, dürfen in keinem Fall zu einer Gefährdung der Flora und Fauna des Flussbettes führen. Aus diesem Grund werden in diesem Projekt keine Neubauten betrachtet, sondern ausschließlich bestehende Wasseranlagen“, so Prof. Dr. Wimmer.

Gesamtes Institut arbeitet zusammen
Das iwe bündelt Kompetenzen im Bereich Wasser und Energie. „Es freut mich ungemein, dass in diesem Projekt beide Kompetenzen zusammengeführt werden“, so Institutsleiter Prof. Dr. Tobias Plessing. Die Hochschule Hof arbeitet gemeinsam in zahlreichen Bereichen von angewandter Green-Tech Forschung.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter http://www.hof-university.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Manuela Wimmer
Ingenieurwissenschaften
Umweltingenieurwesen
Hochschule Hof
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof
Fon: +49 (0) 9281 / 409 4580
E-Mail: manuela.wimmer@hof-university.deAnhang
Nachhaltige Stromerzeugung in Aquakultur, Kläranlage und Abwasserkanal

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Was Städteplaner aus der Corona-Krise lernen

Dr. Margareta Bögelein Pressestelle
Hochschule Coburg
Krisen beschleunigen bestehende Veränderungsprozesse und stoßen neue an. Die Corona-Krise zeigt, welche Veränderungen eine menschengerechte Stadtentwicklung in Europa braucht. In einem europäischen Netzwerk haben Studierende gemeinsame Anforderungen erarbeitet. Dabei beschäftigten sich angehende Architektinnen und Architekten bei Professor Mario Tvrtković an der Hochschule Coburg mit unsichtbaren Grenzen im Alltag.

Frei reisen, überall leben und arbeiten: Das ist die Europäische Union. Dass Grenzen für uns alle sehr schnell sehr aktuell werden, ahnte niemand, als für 2020 eine Summer School europäischer Studierender zum Thema „Borderline City“ geplant wurde. Die Pandemie veränderte alles. Grenzen zwischen Ländern und Regionen und Abstand zwischen Familien wurde Alltag. Statt wie geplant in Berlin fand die Veranstaltung online statt. An der Hochschule Coburg beteiligte sich eine Studierendengruppe von Professor Mario Tvrtković aus dem Studiengang Architektur. Danach arbeitete Tvrtković mit seinen Studierenden weiter an dem Thema. In seinem Fachgebiet Städtebau und Entwerfen bot er ein Semesterprojekt an: „Grenzen des Alltags – vom Wesen transitorischer Räume“.

Grenzlinien im Alltag
Viele Menschen nehmen gar nicht wahr, dass es überall in den Städten solche transistorischen Räume gibt. Übergangsräume. Räume mit Grenzen. Es sind Orte des Wartens wie Foyers und Wartezimmer. Oder städtische Konstellationen, die vom Übergang geprägt sind: Häfen, Bahnhofsviertel, Umschlagplätze, Grenzübergänge. „Unser Alltag als Architektinnen und Architekten, als Planerinnen und Planer ist von Grenzen geprägt“, erklärt Tvrtković. „Eines der wichtigsten Themen dabei ist die Aufteilung des Raumes in öffentlichen und privaten Raum.“ Dies sind zwei abstrakte juristische Kategorien. Wo sie im echten Leben aneinander grenzen, wie sie ineinander übergehen, wird von Architektur und Stadtplanung sichtbar und fühlbar gestaltet. Das Seminar erarbeitete eine Sammlung praktischer Beispiele der harten und weichen Grenzen und ihrer Auswirkungen auf den Alltag. „Häufig sind die räumlichen Grenzen in einem Quartier, einer Stadt oder Region mit weiteren Grenzen des Alltags wie politischen, sozialen, ethnischen oder religiösen Grenzen überlagert.“

Ergebnisse aus Europas Hochschulen
Die Ergebnisse dieses Semesterprojekts wurden jetzt veröffentlicht. Gemeinsam mit dem, was die Summer School und Lehrveranstaltungen von 18 anderen Hochschulen und Universitäten von Stockholm bis Madrid zum Thema erarbeitet haben, erscheinen sie in „Borderline City“. Untertitel ist „Shifting borders in the wake of the COVID-19 pandemic in european cities and regions“, erschienen ist der 135 Seiten starke Band im Universitätsverlag der TU Berlin in der Reihe „Städtebau und Kommunikation von Planung“ und kostet 12,95 Euro.

Weitere Informationen zu „Borderline Ciy“ gibt‘s auf http://www.borderlinecity.com

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Gesichtsmasken schützen effektiv vor COVID-19

Dr. Susanne Benner Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Chemie
Eine neue Studie zeigt, dass Gesichtsmasken die Reproduktionszahl von COVID-19 effektiv senken und warum sich ihre Wirksamkeit in virusarmer und virusreicher Umgebungsluft unterscheidet.

Maske nicht vergessen‘ – auch wenn die meisten Menschen sich dessen inzwischen wie selbstverständlich vergewissern, gibt es selbst unter Fachleuten unterschiedliche Auffassungen über die Wirksamkeit von Gesichtsmasken. Ein internationales Team um Forschende des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz zeigt nun anhand von Beobachtungsdaten und Modellrechnungen, unter welchen Bedingungen und wie Masken dazu beitragen, das individuelle Ansteckungsrisiko für COVID-19 zu reduzieren und die Corona-Pandemie einzudämmen. Demnach hilft in den meisten alltäglichen Situationen sogar eine einfache OP-Maske effektiv, das Risiko zu verringern. In Umgebungen mit hoher Viruskonzentration in der Luft, insbesondere im medizinischen Umfeld und in dicht besetzten Innenräumen sollten jedoch Masken mit höherer Wirksamkeit (N95/FFP2) genutzt und mit weiteren Schutzmaßnahmen wie intensiver Lüftung kombiniert werden.

Gesichtsmasken gehören zu den einfachsten, am leichtesten einsetzbaren und effektivsten Maßnahmen gegen die Übertragung infektiöser Atemwegserkrankungen durch die Luft. Dennoch wurde ihre Wirksamkeit gegen die Übertragung von SARS-CoV-2 vielfach diskutiert und angezweifelt. Einige frühere Studien zeigten, dass Masken unter gewissen Bedingungen wenig wirksam sind. Andere fanden eine hohe Wirksamkeit. Eine schlüssige Begründung und Klärung der scheinbaren Widersprüche fehlte bisher.

Forscherinnen und Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie (MPIC), der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Charité-Universitätsmedizin Berlin haben gemeinsam mit Partnern aus China und den USA nun geklärt, wie die Wirksamkeit von Gesichtsmasken von verschiedenen Umgebungs-bedingungen abhängt und sich bevölkerungsweit auf den Verlauf der COVID-19-Pandemie auswirkt. Dazu nutzten sie eine Vielzahl von Beobachtungsdaten sowie einen neuartigen Ansatz zur Berechnung der durchschnittlichen Virenbelastung und ihrer Verteilung in der Bevölkerung.

Meistens sind selbst einfache chirurgische Masken wirksam
„Normalerweise enthält nur ein geringer Anteil der von Menschen ausgeatmeten Tröpfchen und Aerosolpartikel Viren. Meist ist die Virenkonzentration in der Luft so gering, dass selbst einfache chirurgischer Masken die Verbreitung von COVID-19 sehr wirksam eindämmen“, erklärt Yafang Cheng, Leiterin einer Minerva-Forschungsgruppe am MPIC. „Unser Ansatz erlaubt detaillierte Berechnungen von Bevölkerungsmittelwerten und erklärt, warum Regionen, in denen ein höherer Anteil der Bevölkerung Masken trägt, die Pandemie besser unter Kontrolle haben.“

In virenreichen Innenräumen mit hoher Infektionswahrscheinlichkeit sind jedoch Masken mit höherer Wirksamkeit (N95/FFP2) und andere Schutzausrüstungen erforderlich, um eine Übertragung durch die Luft zu verhindern. Weil die Wirksamkeit von Gesichtsmasken stark von der Viruskonzentration abhängt, ist es wichtig, Masken mit anderen Schutzmaßnahmen zu kombinieren, um die Infektionswahrscheinlichkeiten gering zu halten.

„Die Kombination von hochwertigen Masken mit anderen Schutzmaßnahmen wie Lüften und Abstandhalten ist besonders wichtig für Krankenhäuser, medizinische Zentren und andere Innenräume, in denen Hochrisikopatienten auf hohe Viruskonzentrationen treffen können“, sagt Christian Witt, Leiter des Forschungsbereichs Pneumologie an der Charité – Universitätsmedizin Berlin. „Masken werden eine wichtige Schutzmaßnahme gegen SARS-Cov-2-infektionen blieben – sogar für geimpfte Personen, speziell wenn der Impfschutz mit der Zeit nachlässt.“

Mit dem Ansatz lässt sich der Schutz gegen infektiösere Mutanten beurteilen
„Unsere Methode setzt die Wirkung von Masken und anderen Schutzmaßnahmen in Bezug zu Infektionswahrscheinlichkeiten und Reproduktionszahlen. Der Ansatz und unsere Ergebnisse sind auf eine Vielzahl von Atemwegsviren wie Corona-, Rhino- und Influenzaviren und die entsprechenden Krankheiten anwendbar. Sie können auch verwendet werden, um die Wirksamkeit gegenüber neuen und infektiöseren Mutanten von SARS-CoV-2 zu beurteilen.“ sagt Hang Su, Forschungsgruppenleiter am MPIC. „Unsere Studie erklärt zudem, warum die Aerosolübertragung von Viren nicht unbedingt zu sehr hohen Reproduktionszahlen führt, wie sie bei Masern beobachtet wurden. Selbst bei relativ niedrigen Infektionswahrschein¬lichkeiten und Reproduktionszahlen kann man die Übertragung einer Infektionskrankheit durch die Luft nicht ausschließen.“

Die nun in Wissenschaftsmagazin Science veröffentlichte Studie zeigt ferner, dass Masken die Reproduktionszahl für COVID-19 nur effektiv senken können, wenn möglichst viele Menschen sie korrekt anwenden. Um die Reproduktionszahl von etwa drei, wie ursprünglich beobachtet, auf unter eins zu reduzieren, müssten mindestens 60 bis 70 Prozent der Menschen chirurgische Masken korrekt anwenden. Bei N95/FFP2-Masken wären es etwa 40 Prozent. Bei infektiöseren Varianten von SARS-CoV-2 müssten die Raten entsprechend höher sein.

„Wir sind überzeugt, dass die in unserer Studie gewonnenen mechanistischen Erkenntnisse und quantitativen Ergebnisse einen wissenschaftlichen Durchbruch darstellen, der dazu beitragen wird, die Debatte über die Nützlichkeit von Masken abzuschließen und die COVID-Pandemie effizient einzudämmen“, fasst Ulrich Pöschl, Leiter der Abteilung Multiphasenchemie am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, zusammen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Hang Su
Abteilung Multiphasenchemie
Max-Planck-Institut für Chemie
Telefon: +49-6131-305-7300
E-Mail: h.su@mpic.de

Dr. Yafang Cheng
Forschungsgruppe Minerva
Max-Planck-Institut für Chemie
Telefon: +49-6131-305-7200
E-Mail: yafang.cheng@mpic.de

Originalpublikation:
Science First Release:
Face masks effectively limit the probability of SARS-CoV-2 transmission
Yafang Cheng, Nan Ma, Christian Witt, Steffen Rapp, Philipp S. Wild, Meinrat O. Andreae, Ulrich Pöschl, Hang Su
https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abg6296

Weitere Informationen:
https://www.mpic.de/4946356/face-masks-effectively-limit-sars-cov-2-transmission…

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Neue Fachzeitschrift präsentiert Wissen aus der Fischereiforschung

Nadja Neumann PR und Wissenstransfer
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Die „Zeitschrift für Fischerei“ (kurz: FischZeit) bündelt als erste begutachtete, deutschsprachige Fachzeitschrift für Fischereiforschung Wissen zu Aspekten der Berufs- und Angelfischerei, der Aquakultur, des Bestandsmanagements und des Artenschutzes in Binnen-, Küsten- und Meeresökosystemen. Herausgeber der FischZeit sind das Fachgebiet für Integratives Fischereimanagement an der Humboldt-Universität zu Berlin in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB). Alle Artikel sind frei zugänglich und kostenfrei einsehbar.

Ob geangelt, gefischt oder gezüchtet – Fisch ist weltweit ein wichtiges Lebensmittel. Nachhaltige Produktionsmethoden in der Aquakultur und eine umweltgerechte Fischerei im kommerziellen sowie im privaten Bereich können dazu beitragen, Gewässer und Populationen zu schonen und ihre natürliche Widerstandskraft zu verbessern. Fundierte Entscheidungsgrundlagen und Empfehlungen dafür liefert die aktuelle Fischereiforschung.

Abgesicherte Erkenntnisse zu verschiedenen Themen der Fischerei:
Damit dieses Wissen in die Praxis einfließen kann, bietet die neue Zeitschrift für Fischerei (FischZeit) wissenschaftlichen Erkenntnissen nun eine deutschsprachige Plattform. Initiator und Chefredakteur der neuen Open-Access-Fachzeitschrift ist Prof. Dr. Robert Arlinghaus, Fischereiwissenschaftler und Preisträger des DFG-Communicator-Preises 2020.

„Unsere Zeitschrift soll ein zentraler Ort abgesicherten Wissens für alle Fragen der Fischerei, Angelfischerei, Aquakultur und des fischbezogenen Gewässermanagements in allen Gewässertypen vom See bis zum Meer sein“, erklärt Robert Arlinghaus die Idee. Ausdrücklich betont er, die Zeitschrift sei keinesfalls als Sprachorgan bestimmter fischereipolitischer Interessen zu verstehen. „Auch unbequeme Wahrheiten und Probleme der fischereilichen Nutzung müssen selbstverständlich untersucht und offen angesprochen werden. Nur so können konstruktive Wege zur nachhaltigen Nutzung von Fischen entwickelt werden“, unterstreicht Arlinghaus.

„Gerade in der heutigen Zeit, in der die Tendenz vorherrscht, neue Erkenntnisse möglichst schnell und oft populistisch oder aus einseitiger Sicht heraus zu publizieren, ist ein anerkannter vorgeschalteter Begutachtungsprozess, wie ihn die FischZeit vorsieht, von äußerster Wichtigkeit“, ergänzt Dr. Jasminca Behrmann-Godel vom Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg, die Mitglied des Redaktionsgremiums ist.

Um möglichst viele Nutzungsgruppen und Interessierte zu erreichen, haben sich die Redakteurinnen und Redakteure bewusst für die Herausgabe in deutscher Sprache entschieden. So sollen auch Wissensbestände zugänglich werden, die sonst eher der englischsprachigen Fachliteratur vorbehalten bleiben. „Mit der Wahl der Publikationssprache Deutsch erleichtert die FischZeit einem großen Personenkreis von deutschsprachigen Leserinnen und Lesern das Verständnis der oft komplexen Themen“, sagt Behrmann-Godel. Sie hofft, dass die FischZeit damit auch für verantwortliche Personen in der Fischereiverwaltung und in weiteren Behörden und Verbänden in Deutschland und dem deutschsprachigen Ausland viel genutzte Informationsquelle wird.

Auswahl der Inhalte nach wissenschaftlichen Standards und mit konkretem Praxisbezug:
Publiziert werden Beiträge aus den Natur- und Sozialwissenschaften, die einen klar geregelten, wissenschaftlichen Begutachtungsprozess durchlaufen. Alle Manuskripte müssen verbindlich wissenschaftliche Qualitätsstandards einhalten sowie den konkreten Anwendungsbezug erfüllen, etwa Handlungsoptionen und Lösungsansätze für Herausforderungen im hiesigen Fischerei-, Aquakultur- oder fischbezogenen Gewässermanagement bieten.

„Diesem Anspruch kann die FischZeit nur mithilfe engagierter Autorinnen und Autoren, Gutachterinnen und Gutachter gerecht werden. Wir laden Forschende deshalb herzlich ein, die Zeitschrift mit ihren wissenschaftlichen Inhalten zu füllen und Manuskripte beim Redaktionsgremium einzureichen. Sprechen Sie uns an, wir unterstützen gern“, erklärt Robert Arlinghaus.

Neue Zeitschrift mit langer Tradition:
Die historischen Wurzeln der FischZeit reichen zurück zum IGB, denn fischereiliche Fachzeitschriften aus dem Institut und seinen Vorläufereinrichtungen haben eine lange Tradition. Hier wurden einst die Zeitschrift für Fischerei und deren Hilfswissenschaften (1893-1971), die Deutsche Fischerei-Zeitung (1954-1971), die Zeitschrift der Binnenfischerei der DDR (1971-1990) sowie die Fortschritte der Fischereiwissenschaft (1983-1997) herausgegeben. Erstgenannte fiel übrigens in den 1970ern dem Papiermangel zum Opfer – ein Schicksal, das die FischZeit nicht ereilen wird: Die Zeitschrift erscheint ausschließlich online, sämtliche Beiträge sind unter http://www.zeitschrift-fischerei.de frei verfügbar.

Über das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB):
Die Arbeiten des IGB verbinden Grundlagen- mit Vorsorgeforschung als Basis für die nachhaltige Bewirtschaftung der Gewässer. Das IGB untersucht dabei die Struktur und Funktion von aquatischen Ökosystemen unter naturnahen Bedingungen und unter der Wirkung multipler Stressoren. Forschungsschwerpunkte sind unter anderem die Langzeitentwicklung von Seen, Flüssen und Feuchtgebieten bei sich rasch ändernden Umweltbedingungen, die Entwicklung gekoppelter ökologischer und sozioökonomischer Modelle, die Renaturierung von Ökosystemen und die Biodiversität aquatischer Lebensräume. https://www.igb-berlin.de

Medieninformationen im Überblick: https://www.igb-berlin.de/newsroom
Anmeldung für den IGB-Newsletter: https://www.igb-berlin.de/newsletter
IGB bei Twitter: https://twitter.com/LeibnizIGB

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Robert Arlinghaus
Forschungsgruppenleiter am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und
Professor für Integratives Fischereimanagement an der Humboldt-Universität zu Berlin
E-Mail: arlinghaus@igb-berlin.de
Tel.: +49 30 64181-653
http://www.ifishman.de

Weitere Informationen:
https://www.zeitschrift-fischerei.de/
https://www.zeitschrift-fischerei.de/index.php/FischZeit/about/submissions

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Die Macht der Bilder – Wissenschaftler untersuchen ihren Einfluss bei der Magersucht

Rosa Sommer M.A. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
LWL-Universitätsklinikum Bochum der Ruhr-Universität Bochum
Anorexia nervosa: Grundlagen-Studie des LWL-Universitätsklinikums Bochum testet belohnende Reize anhand von Bildern. Als Fachbeitrag im renommierten International Journal of Eating Disorders veröffentlicht.

Bilder vermitteln Botschaften und haben gerade in Zeiten von Social Media großen Einfluss auf Gedanken, Gefühle und Stimmungen – im positiven wie auch negativen Sinne. Im Zusammenhang mit der Anorexia nervosa lässt eine an der Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum abgeschlossene Doktorarbeit von Ann-Kathrin Kogel neue Aufschlüsse hinsichtlich der Präferenzen von betrachteten Bildern zu, die im Verlauf der gefährlichen Essstörung eine Bedeutung haben. Thema der in Kooperation zwischen der Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie im LWL-Universitätsklinikum Bochum und dem Lehrstuhl für Klinische Psychologie und Psychotherapie der Otto-Friedrich-Universität in Bamberg bearbeiteten Studie: Identifikation störungsspezifisch belohnender visueller Stimuli bei Anorexia nervosa. Nun wurde die Studie als Fachartikel im renommierten International Journal of Eating Disorders veröffentlicht.

Bei der Magersucht ist die Wahrnehmung des eigenen Körperbilds bzw. das Körperbewusstsein gestört. Betroffene erachten sich als zu dick, obwohl sie in krankhaftem Ausmaß bis hin zu einem lebensbedrohlichen Untergewicht abnehmen. Inwiefern störungsspezifisch belohnende Reize auf Bildern eine Bedeutung für diese Essstörung haben, liefert die Studie unter Leitung von Prof. Dr. Martin Diers, zuständig für Klinische und Experimentelle Verhaltensmedizin der LWL-Universitätsklinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie, einen neuen Ansatz. „Im Vordergrund der Untersuchung steht die Belohnung und damit verbunden die Frage: Welche Stimuli sorgen möglicherweise am besten für die Motivation, immer mehr abzunehmen?“, erklärt der Grundlagenforscher und Psychologe den Hintergrund der Studie.

Die Bedeutung des Belohnungssystems für die Entstehung und Aufrechterhaltung der Anorexia nervosa wurde bereits in mehreren Studien mit funktioneller Bildgebung untersucht. So wurde bisher oft von der Annahme ausgegangen, dass vor allem die Betrachtung von Bildern mit untergewichtigen Körpern einen bedeutenden Impuls liefert. Aufgrund der unzureichenden Datenlage wurden in der aktuellen Studie weitere Stimuli ermittelt, die spezifisch für Patientinnen mit Anorexie als belohnend analysiert worden waren. Die Wissenschaftler identifizierten die sechs Unterkategorien Gesundes Essen, Anerkennung durch andere, Disziplin, Dünne Körper, Gewichtsverlust und Sport. Den Kategorien wurde entsprechendes Bildmaterial zugeordnet. Patientinnen mit Anorexie sowie Gesunde bewerteten diese Bilder ebenso wie neutrale Bilder (z.B. Eimer, Locher, Stuhl). Ein Ergebnis bestand unter anderem darin, dass die Patientinnen mit Anorexie die störungsspezifischen Reize höher bewerteten als Gesunde. Die Konfrontation mit diesen Reizen (Triggern) könnte somit als bedeutsam für die Entstehung und Aufrechterhaltung der Anorexie erachtet werden. „Die Resultate unserer Studie sind aussagekräftig und eignen sich für Folgestudien“, so Prof. Diers abschließend.

Zur Veröffentlichung einschl. Bildern im International Journal of Eating Disorders:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eat.23526

Kontakt:
Prof. Dr. Martin Diers
Klinische und Experimentelle Verhaltensmedizin
Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie
LWL-Universitätsklinikum
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 5077 3175
E-Mail: martin.diers@rub.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Martin Diers
Klinische und Experimentelle Verhaltensmedizin
Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie
LWL-Universitätsklinikum
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 5077 3175
E-Mail: martin.diers@rub.de

Originalpublikation:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eat.23526

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Multitalent für die Elektromobilität – der CrossChargePoint – ein Projekt der TH Deggendorf

Theresa Kappl Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Technische Hochschule Deggendorf
Forschende der Technischen Hochschule Deggendorf (THD) verfolgen in einem neuen Projekt seit kurzem den Gedanken, Ladesäulen für E-Fahrzeuge mulitfunktional auszustatten und daraus einen Mehrwert für Nutzer, Städte, Gemeinden und Betreiber zu generieren. Klassische Ladesäulen für E-Fahrzeuge sieht man inzwischen häufig auf öffentlichen Flächen/Parkplätzen. Sie sind für jedermann zugängig. Auto einfach anschließen, bezahlen und aufladen bzw. tanken. Theoretisch könnten Ladesäulen aber mit viel mehr Funktionen als nur dem reinen Laden ausgestattet werden. Dies wird im Projekt mit dem Titel „CrossChargePoint“, das dem Technologie Campus Freyung zugeordnet ist, untersucht.

Zum Beispiel könnten dort, wo Ladesäulen installiert werden, zusätzliche Energiespeicher entstehen. Daraus ergeben sich viele Vorteile: Schwankende Anforderungen an das lokale Stromnetz könnten besser abgefangen werden. Die schnelle und gleichzeitige Aufladung mehrerer Elektrofahrzeuge ist möglich. Oder die Energie wird durch Elektrolyse und Power-to-Gas umgewandelt, so dass gas- oder wasserstoffbetriebene Fahrzeuge ebenfalls betankt werden können.
Im Projekt „CrossChargePoint“ werden dabei die speziellen Anforderungen verschiedener Regionen durch unterschiedliche geografische, klimatische und wirtschaftliche Bedingungen berücksichtigt. Dies und die Entwicklung eines Prototyps, der in Zukunft mit nur wenigen Anpassungen in einem größeren Maßstab anwendbar sein soll, stellt die Hauptherausforderung des Projekts dar. Für das Projekt haben sich zehn Partner aus vier verschiedenen Ländern zusammengetan. Experten aus Israel, Österreich, Deutschland und der Schweiz, aus verschiedenen Unternehmen und Forschungsinstituten werden in den nächsten drei Jahren zusammen an der Entwicklung dieses Elektromobilitätsprojekts arbeiten.

Das Team aus Freyung ist für die Entwicklung der Simulations- und Planungssoftware verantwortlich. Für die Planung und den Betrieb eines CrossChargePoints werden Bedingungen gesammelt und in das Simulations- und Optimierungstool integriert, das durch Eingabe der erforderlichen Daten die optimalen Standorte, Größen und Technologien – wie z. B. ein Energiemanagementsystem – für neue CrossChargePoints spezifiziert. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auch auf der Entwicklung eines Plans, um den einfachen Energietransfer in andere Regionen mit unterschiedlich wirtschaftlichen, infrastrukturellen und geografischen Bedingungen zu ermöglichen.

Für das Team des Technologie Campus in Freyung bietet dieses Projekt unter Leitung von Professor Dr. Javier Valdes eine großartige Chance, Themenfelder voranzutreiben, an denen schon in den letzten Jahren im Verkehrs- und Energiesektor gearbeitet wurde. Dazu hat Professor Dr. Wolfgang Dorner, der Leiter des Technologie Campus Freyung, ein Team mit umfassender Erfahrung durch die Entwicklung von Projekten wie Increase, Cross Energy oder e-Road aufgebaut. Gefördert wird das Projekt über das Programm Horizon 2020 der Europäischen Union.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Javier Valdes
https://th-deg.de/de/Javier-Valdes-Fakult%C3%A4t%20Angewandte%20Informatik-Profe…

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Unsichtbares sichtbar machen

Dr. Ute Schönfelder Abteilung Hochschulkommunikation/Bereich Presse und Information
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der University of California Berkeley und dem Institut Polytechnique de Paris nutzen intensives Laserlicht im extrem ultravioletten Spektrum, mit dem sie einen nichtlinear optischen Prozess im Labormaßstab erzeugen, wie es bislang nur an Großforschungsanlagen gelungen ist. Wie das Team in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science Advances“ schreibt, konnte es diesen Effekt erstmals mit einer Laserquelle im Labormaßstab realisieren und damit die Oberfläche einer Titanprobe bis auf atomare Ebene untersuchen.

Chemische Reaktionen, wie sie beispielsweise beim Laden und Entladen einer Batterie auftreten, finden vorrangig an Oberflächen und Grenzflächen statt. Während sich die makroskopischen Produkte einer Reaktion recht einfach untersuchen lassen, ist es bislang jedoch schwierig, ein genaueres Bild über den Verlauf chemischer Reaktionen auf atomarer Ebene zu gewinnen. Dafür sind Messmethoden nötig, die auf den extrem kurzen Zeitskalen, auf denen chemische Reaktionen ablaufen, Beobachtungen ermöglichen.

Prinzipiell eignen sich dafür spektroskopische Methoden mit sehr kurzen Laserpulsen zur zeitlichen Auflösung. Gleichzeitig muss das Laserlicht von sehr kurzer Wellenlänge sein, wie Tobias Helk von der Friedrich-Schiller-Universität Jena erklärt. „Um einzelne Elemente mittels Kernelektronenresonanz gezielt untersuchen zu können, braucht es Laserlicht mit wenigen Nanometern Wellenlänge – also Strahlung im extrem-ultravioletten (XUV) oder Röntgenbereich des Spektrums.“ Für die Beobachtung chemischer Prozesse ist es außerdem wichtig, dass sich die Grenzflächen zwischen Medien und Materialoberflächen untersuchen lassen, an denen chemische Reaktionen stattfinden, so der Physiker weiter. Dafür müssen die Laserpulse, neben kurzer Wellenlänge und kurzer Dauer, auch eine extrem hohe Intensität aufweisen, um sogenannte nichtlineare Effekte hervorrufen zu können, welche es erlauben, das Messsignal auf die Grenzfläche zurückzuführen.

Bisher gibt es jedoch nur sehr wenige Methoden, um solch intensive Laserstrahlung im XUV- und Röntgenbereich zu erzeugen. „Bisher war das nur an Großforschungsanlagen, wie dem Freien-Elektronen-Laser FLASH am DESY möglich“, sagt Prof. Dr. Christian Spielmann vom Institut für Optik und Quantenelektronik der Universität Jena. Er und sein Team haben jetzt jedoch mit Forschenden aus den USA und Frankreich einen Weg gefunden, wie solche Untersuchungen auch in einem gängigen Laserlabor möglich sind.

Nichtlineare Frequenzverdopplung an einer Titanoberfläche
Hierfür wurde ein Soft-X-ray-Laser des Laboratoire d’Optique Appliquee in Palaisseau (Frankreich) als Lichtquelle genutzt. „In unserem Experiment haben wir eine spezielle Fokussiergeometrie aufgebaut, bestehend aus einem sphärisch geformten Spiegel, die es uns erlaubt, die Strahlung des Lasers auf einen sehr kleinen Bereich zu konzentrieren“, berichtet Doktorand Tobias Helk, Erstautor der Studie. Die Strahlung mit einer Wellenlänge von 32,8 Nanometern wurde auf eine ultradünne Titanfolie fokussiert und ihre nichtlineare Wechselwirkung mit den Materieteilchen analysiert. „Wie bereits aus Untersuchungen mit Strahlung im sichtbaren und infraroten Bereich bekannt, lässt sich durch die Wechselwirkung von Lichtteilchen und Materieteilchen Licht mit neuen Eigenschaften erzeugen“, erklärt Helk. Bei einem als „nichtlineare Frequenzverdopplung“ bezeichneten Prozess werden beispielsweise zwei Photonen des eingestrahlten Lichts vom Material absorbiert und ein Photon mit doppelter Frequenz (doppelter Energie) abgestrahlt.

Und genau diesen Effekt konnten die Forschenden jetzt zeigen. Sie haben die aus der Wechselwirkung mit der Titanfolie resultierende Strahlung durch ein Spektrometer getrennt und mittels einer Kamera aufgenommen. Durch den Vergleich von Simulationen mit den Messergebnissen konnten sie außerdem zeigen, dass die resultierende Strahlung an der Oberfläche der Titanfolie entsteht und nicht innerhalb des Materials.

„Diese Form der Oberflächenspektroskopie im XUV-Bereich im Labormaßstab durchführen zu können, öffnet völlig neue Perspektiven. Beispielsweise kann man nun chemische Prozesse an Oberflächen oder verborgenen Grenzflächen aus der Sicht eines einzelnen Atoms in ansonsten komplexen chemischen Umgebungen untersuchen“, ordnet Prof. Dr. Michael Zürch von der University of California in Berkeley das Ergebnis ein. Ferner ermögliche die kurze Pulsdauer der verwendeten Pulse die Untersuchung dynamischer Prozesse an Grenzflächen, wie sie beispielsweise beim Laden und Entladen von Batterien auftreten.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Christian Spielmann
Institut für Optik und Quantenelektronik der Universität Jena
Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947230
E-Mail: christian.spielmann@uni-jena.de

Originalpublikation:
T. Helk, E. Berger, S. Jamnuch, L. Hoffmann, A. Kabacinski, J. Gautier, F. Tissandier, J. P. Goddet, H.-T. Chang, J. Oh, C. D. Pemmaraju, T. A. Pascal, S. Sebban, C. Spielmann, and M. Zuerch. Table-top Extreme Ultraviolet Second Harmonic Generation, Science Advances 7, eabe2265 (2021), DOI: 10.1126/sciadv.abe2265

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Corona: Neue Webanwendung Aerosol Control berechnet Infektionsrisiko

Sven Dokter Abteilung Kommunikation
Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH
Aerosole sind mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen. Mithilfe von Simulationsmodellen lassen sich die Ausbreitungspfade der kleinen Teilchen jedoch nachvollziehen. Die Webanwendung Aerosol Control berechnet unter Berücksichtigung diverser Faktoren das individuelle Risiko, sich mit SARS-CoV-2 anzustecken. Als Grundlage dienten die Ergebnisse eines Forschungsprojekts: Dabei wurde eine Simulationssoftware, die normalerweise die Ausbreitung von Aerosolen oder Gasen in Kernkraftwerken berechnet, angewendet, um die Ausbreitung und Konzentration von SARS-CoV-2-Aerosolen in Räumen zu berechnen.

Bei der Bekämpfung der Covid-19-Pandemie ist deutlich geworden, dass mit Coronaviren belastete Aerosole eine der wesentlichen Ursachen für Infektionen sind. Forschungsergebnisse legen nahe, dass diese Form der Infektion einer der Hauptgründe dafür ist, dass sich Menschen ganz überwiegend in geschlossenen Räumen anstecken: Erkrankte atmen virusbelastete Aerosole aus, die sich in der Raumluft ansammeln. Um die Pandemie erfolgreich einzudämmen, sollte die Bevölkerung für die Gefahr in Innenräumen sensibilisiert sein. Dafür ist es wichtig, möglichst gut zu verstehen, wie potenziell ansteckende Aerosole entstehen und wie sie sich unter verschiedensten Bedingungen ausbreiten und verändern, um letzten Endes Maßnahmen abzuleiten, durch die sich Neuinfektionen möglichst effektiv verhindern lassen.

Wie hoch ist mein Infektionsrisiko?
Die GRS hat mit Aerosol Control eine Webanwendung entwickelt, die das Infektionsrisiko mit SARS-CoV-2 in einem Raum berechnet. Die Nutzerinnen und Nutzer müssen hierzu zuerst den betreffenden Raum beschreiben. Dabei berücksichtigt die Webanwendung verschiedene Faktoren, die das Infektionsgeschehen beeinflussen, wie die Virusvariante (Wildtyp oder B.1.1.7), die Anzahl der Personen im Raum, die Aufenthaltsdauer oder ob bzw. was für eine Maske (medizinische, FFP2 oder FFP3) getragen wird.

Die Infektionsrisiken lassen sich für verschiedene vordefinierte Räume berechnen, u. a. Auto, Zug, Flugzeug oder Klassenzimmer. Darüber hinaus können die Nutzerinnen und Nutzer selbst Räume definieren. Einstellbare Parameter sind dabei das Raumvolumen sowie die Lüftung (geschlossen, gekippt, geöffnet oder stark).

Jede Situation ein einzigartiges Szenario
Die Webanwendung basiert auf den Erkenntnissen aus dem Forschungsprojekt AeroCoV, in dem ein Team eine Simulationssoftware aus der Kerntechnik für die Berechnung der Ausbreitung von SARS-CoV-2-Aerosolen angewendet hat. Ursprünglich wurde die GRS-Software COCOSYS dazu entwickelt, u. a. die Ausbreitung von radioaktiven Stoffen in Form von Aerosolen in Kernkraftwerken zu berechnen. Die Projektergebnisse bildeten die Grundlage für die Entwicklung von Aerosol Control.

Gibt man die relevanten Eingangsgrößen in die Webanwendung ein, erhält man als Ergebnis das jeweilige Infektionsrisiko durch Corona-Aerosole. „Die Webanwendung gibt den Nutzerinnen und Nutzern ein besseres Verständnis dafür, welche Faktoren einen besonders großen Einfluss auf das Infektionsrisiko haben,“ sagt Holger Seher, Mitglied des GRS AppLabs.

Aerosol Control ist ab sofort auf der Website der GRS aufrufbar. Alle persönlichen Daten werden ausschließlich auf den Endgeräten der Nutzerinnen und Nutzer gespeichert. Die Webanwendung greift nicht auf sonstige Nutzerdaten zu oder leitet solche Daten an Dritte weiter.

Über die GRS
Die GRS erforscht und begutachtet seit mehr als 40 Jahren Themen rund um die nukleare Sicherheit. Die gemeinnützige technisch-wissenschaftliche Forschungs- und Sachverständigenorganisation ist vor allem in den drei Arbeitsfeldern Reaktorsicherheit, Entsorgung sowie Strahlen- und Umweltschutz tätig. Zu den Hauptauftraggebern der GRS zählen der Bund und die Europäische Kommission.

Weitere Informationen:
https://www.grs.de/sites/default/files/aerosol-control/wrapper.html Link zur Webanwendung
https://www.grs.de/sites/default/files/pdf/grs-632_0.pdf Abschlussbericht des Forschungsprojekts, welches der Webanwendung zugrunde liegt

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Neue Frühwarnsignale: Teile des grönländischen Eisschildes könnten Kipppunkt überschreiten

Jonas Viering Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
Wissenschaftler haben neue Frühwarnsignale entdeckt, die darauf hinweisen, dass der zentral-westliche Teil des grönländischen Eisschildes relativ bald einen kritischen Übergang erleben könnte. Aufgrund steigender Temperaturen, so zeigt eine neue Studie von Forschern aus Deutschland und Norwegen, hat die Destabilisierung des Eisschildes bereits begonnen, und der Prozess des Abschmelzens könnte bereits bei begrenzter Erwärmung eskalieren. Ein Kippen des Eisschildes würde den langfristigen globalen Anstieg des Meeresspiegels erheblich verstärken.

„Wir haben Belege dafür gefunden, dass sich der zentral-westliche Teil des Grönland-Eisschildes destabilisiert hat“, erklärt der Erstautor Dr. Niklas Boers vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und der Freien Universität Berlin. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es in der Zukunft zu einem deutlich verstärkten Abschmelzen kommen wird – was sehr besorgniserregend ist.“

Ein Schlüsselmechanismus, der die Gesamtstabilität des grönländischen Eisschildes bestimmt, ist ein Rückkopplungsmechanismus namens melt-elevation feedback: Im Wesentlichen führt ein Temperaturanstieg zum Schmelzen, wodurch sich die Höhe des Eisschildes verringert. Auf einem Berg ist es oben kalt und unten weniger kalt. Wenn also die Oberfläche des Eisschildes schmilzt, sinkt es in die tiefere, wärmere Umgebungsluft – was wiederum zu beschleunigtem Schmelzen und zusätzlichem Höhenverlust führt. Ein Teufelskreis.

„Dieser Mechanismus ist seit Langem bekannt, und er ist einer der Hauptverdächtigen für die festgestellte Destabilisierung der zentral-westlichen Teile des grönländischen Eisschildes. Aber wir können nicht ausschließen, dass auch andere Rückkopplungen eine wichtige Rolle spielen, zum Beispiel im Zusammenhang mit der Albedo des Eisschildes“, erklärt Niklas Boers.

Beunruhigende Warnzeichen
Für ihre Analyse zogen Niklas Boers und sein Co-Autor Martin Rypdal von der Arctic University of Norway Meeresspiegeltemperaturen von Wetterstationen, Schmelzintensitäten aus Eisbohrkernen in Zentralwestgrönland sowie entsprechende Computermodell-Simulationen heran – und fanden in den Schwankungen der Eisschildhöhen beunruhigende Frühwarnzeichen, die darauf hindeuten, dass ein Kippen dieses Teils des Eisschildes bevorstehen könnte. „Die Warnzeichen werden durch charakteristische Veränderungen in der Dynamik des grönländischen Eisschildes verursacht, die widerspiegeln, wie gut sich der Eisschild gegen Störungen wehren und sich von ihnen erholen kann“, erklärt Rypdal.

Nach bisherigen Modellergebnissen ist das Abschmelzen des Grönlandeisschildes ab einer kritischen Schwelle der globalen Mitteltemperatur von 0,8 bis 3,2 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau unvermeidlich. Sobald diese Schwelle überschritten wird, könnte der gesamte Eisschild über hunderte oder tausende von Jahren vollständig abschmelzen, was zu einem globalen Meeresspiegelanstieg von mehr als 7 Metern und einem Zusammenbruch der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) führen könnte, die für die relative Wärme in Europa und Nordamerika verantwortlich ist.

Doch neben mehreren positiven Rückkopplungen, die das Schmelzen beschleunigen, gibt es auch negative Rückkopplungen, die den grönländischen Eisschild auf mittleren Höhen stabilisieren könnten, vor allem durch zunehmende Akkumulation. „Wir müssen dringend das Zusammenspiel der verschiedenen positiven und negativen Rückkopplungsmechanismen besser verstehen, die die aktuelle Stabilität und die zukünftige Entwicklung des Eisschildes bestimmen“, sagt Niklas Boers.

Die Zukunft des Eisschildes ist ungewiss
Die Studie legt nahe, dass sich zumindest der zentral-westliche Teil des grönländischen Eisschildes einer kritischen Temperaturschwelle nähert. Doch wie sich dies auf den Eisschild als Ganzes auswirkt, bleibt unklar: „Angesichts der Anzeichen, die wir in Eiskernen aus dem zentral-westlichen Teil entdecken, müssen wir mehr Beobachtungen sammeln und unser Verständnis der entsprechenden Mechanismen verbessern, damit wir verlässlichere Schätzungen über die zukünftige Entwicklung des Grönland-Eisschildes machen können“, sagt Martin Rypdal.

„Das größte ​Problem ist die sogenannte Hysterese“, erläutert Niklas Boers weiter: „Unabhängig vom genauen Zusammenspiel der verschiedenen Rückkopplungen müssten wir die Temperaturen deutlich unter das vorindustrielle Niveau absenken, um wieder die Eisschildhöhe der letzten Jahrhunderte zu erreichen. Praktisch wird also der gegenwärtige und in naher Zukunft zu erwartende Massenverlust des Eises weitgehend irreversibel sein. Deshalb ist es höchste Zeit, dass wir die Treibhausgasemissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe schnell und deutlich reduzieren und das Eisschild und unser Klima wieder stabilisieren.“

Artikel: Niklas Boers & Martin Rypdal (2021): Critical slowing down suggests that the western Greenland ice sheet is close to a tipping point. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2024192118.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
presse@pik-potsdam.de

Originalpublikation:
Niklas Boers & Martin Rypdal (2021): Critical slowing down suggests that the western Greenland ice sheet is close to a tipping point. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2024192118.

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Neue REBOWL bald auch aus Biokunststoff? IfBB entwickelt nachhaltiges Material für neue Mehrweg-Schale

Dr. Lisa Mundzeck IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Hochschule Hannover
Das IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe an der Hochschule Hannover entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Startup für messbar nachhaltige Produkte Crafting future für das Münchner Startup re-Cup ein nachhaltiges biobasiertes Material für die neue Mehrweg-Schale „REBOWL“ für „to go“-Lebensmittel. Nachhaltigkeit auf drei Ebenen: Vermeidung von Verpackungen, Wiederverwendung im Pfandsystem und baldmöglichst der Einsatz biobasierter Materialien.

Die Pfandschale „REBOWL“ wurde im April erfolgreich von re-Cup GmbH in Zusammenarbeit mit ihrem Partner Crafting future GmbH unter Unterstützung des IfBB auf den Markt gebracht. Nach dem Pfandsystem RECUP für Coffee-to-go-Mehrwegbecher gibt es damit auch für „to go“-Mahlzeiten ein Mehrwegpfandsystem. Das nachhaltige Konzept von Lebensmitteln und Getränken zum Mitnehmen in Mehrweg-Pfandbehältern wird weiter ausgebaut.
In der Pfandschale „REBOWL“, einer mit Deckel verschließbaren Schale, können „To go“-Gerichte auslaufsicher und nachhaltig transportiert, Schale und Deckel nach der Nutzung gespült deutschlandweit bei allen REBOWL-Partnern zurückgegeben werden.

Damit werden überflüssige Verpackungen vermieden und die Mehrwegnutzung durch das Pfandsystem nachhaltig gefördert – eine echte Alternative zur Einwegnutzung.

Die nun herausgebrachte erste Version der Schale besteht aus herkömmlichem Polypropylen, recycelbar und BPA frei. Nach der intensiven Zusammenarbeit der drei Partner im ersten Schritt soll nun im nächsten auch das Material ein nachhaltiges werden. Dafür bauen re-Cup und Crafting future ihre Zusammenarbeit mit dem IfBB an der Hochschule Hannover, den Experten auf dem Gebiet der Entwicklung biobasierter Kunststoffe, aus.
Die Herausforderung dabei: Der Biokunststoff muss ganzheitlich nachhaltig sein und sowohl bei der Nutzung und Wiederverwendung (für Lebensmittel zugelassen, ausreichend hitzebeständig, kratz-, spülmaschinen- und mikrowellenfest) als auch bei Rezyklierbarkeit und Wirtschaftlichkeit überzeugen.
Verschiedene Rezyklate sind bereits getestet worden und noch 2021 soll es aus Sicht der Partner einen fließenden Materialwechsel geben.

In den kommenden zwei Jahren soll ein Volumen von über einer Million REBOWLs erreicht werden.

Mehr zur REBOWL unter: https://rebowl.de/pfandschale/

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Verarmte Flora in Wiesen und Wäldern gefährdet Insekten

Reinhard Lässig Medienkontakt WSL Birmensdorf
Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Wo die pflanzliche Vielfalt zurückgeht, nimmt die Diversität der Insekten und damit die Biodiversität als Ganzes ab. Auf intensiv genutzten Wiesen und Weiden sowie in dunklen Buchenwäldern fehlen etwa auf wenige Pflanzenarten spezialisierte Insekten, da dort ihre Futterpflanzen nicht mehr vorkommen. Dies zeigt eine von der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL koordinierte internationale Studie.

Die Intensivierung der Landnutzung stellt eine grosse Bedrohung für die biologische Vielfalt dar, unter anderem für pflanzenfressende Insekten und ihre Wirtspflanzen. Sind Käfer, Heuschrecken, Blattwanzen oder Zikaden nur auf eine oder sehr wenige Pflanzenarten spezialisiert, müssen sie abwandern oder sie sterben lokal aus, wenn ihre Wirtspflanzen verschwinden. Ist die vorhandene Nahrungspalette einer Insektenart hingegen artenreich, kann sie trotzdem überleben, auch wenn die Pflanzenarten abnehmen. Das Zusammenspiel von Arten unterschiedlicher Organismengruppen ist letztlich entscheidend für die Stabilität eines Ökosystems.

Diesen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten gingen Forschende mehrerer Forschungseinrichtungen aus Deutschland und der Schweiz unter der Leitung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL auf den Grund. In der vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) finanzierten Studie im Rahmen des «Schwerpunktprogramms Biodiversitäts-Exploratorien» der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) untersuchten sie in den drei deutschen Naturräumen Schwäbische Alb (Baden-Württemberg), Hainich (Thüringen) und Schorfheide (Brandenburg) die Vielfalt der Pflanzen und Insekten, sowie deren Wechselwirkungen. Mit ihrer Studie auf intensiv bis wenig bewirtschafteten Wiesen und Weiden (Grünland) sowie in unterschiedlich bewirtschafteten Buchen- und Nadelwäldern wollten sie mehr über das Zusammenspiel zwischen Pflanzen- und Insektenarten herausfinden, die lokale Netzwerke bilden. Die bis zu 1300 Quadratkilometer grossen Naturräume decken eine genügende Anzahl unterschiedlich bewirtschafteter Flächen ab, um statistisch gesicherte Ergebnisse zu erhalten.

In den Gebieten mit einer Mischung aus naturnahen bis hin zu stark von Menschen genutzten Ökosystemen gingen die Forschenden davon aus, sehr unterschiedliche Insektengemeinschaften vorzufinden. «Da in diesen Gebieten zum Teil auch Insektenarten vorkommen, die auf wenige Futterpflanzen spezialisiert sind, versprachen wir uns neue Einblicke in die Konsequenzen, die eine intensive Nutzung für die ökologische Stabilität von Grünland und Wäldern hat», sagt Martin Gossner, Insektenforscher an der WSL und Leiter der Studie. Insgesamt erfassten die Forschenden auf 289 langfristig angelegten Stichprobenflächen 531 Pflanzen- und 1053 Insektenarten sowie deren Häufigkeiten.

Stabilere Insektengemeinschaften dank hoher Pflanzenvielfalt
In der Studie zeigte sich, dass Pflanzen-Insekten-Netzwerke in wenig beweidetem Grünland aus mindestens 70 Pflanzenarten und 80 pflanzenfressenden Käfer-, Heuschrecken-, Blattwanzen- und Zikadenarten bestehen. So bietet beispielsweise die wilde Möhre, eine typische Pflanze mässig bewirtschafteter Weiden, zahlreichen spezialisierten Käferarten Nahrung. Auf häufig gemähten oder gedüngten Wiesen und Weiden konnten im Mittel hingegen nur 40 Pflanzen- und 60 bis 70 der untersuchten Insektenarten nachgewiesen werden.

In seit kurzem unbewirtschafteten Wäldern mit dichtem Baumbewuchs ist die Biodiversität mit durchschnittlich 25 Pflanzen- und 30 solcher Insektenarten deutlich geringer als in lichten Wäldern. Jenen Insekten, die nur wenige Baum- oder Krautarten als Nahrung nutzen können, fehlt dort die Lebensgrundlage. Hingegen dringt in Wäldern mit zahlreichen Lücken im Kronendach viel Licht auf den Boden, so dass dort bis zu 80 Pflanzen- und 50 pflanzenfressende Insektenarten der studierten Gruppen vorkommen. «Licht fördert die Vielfalt an Pflanzen, welche wiederum mehr Insektenarten als Nahrungsgrundlage dienen. Gleichzeitig sind die Insektenarten weniger gefährdet, lokal auszusterben, das System ist also stabiler», sagt WSL-Forscher Felix Neff, der Erstautor des soeben in der Zeitschrift «Science Advances» erschienenen Fachartikels. Ein Beispiel für die stabilisierende Wirkung lichtdurchfluteter Wälder ist etwa die Brennnessel, die in diesen bevorzugt vorkommt und Nahrungsquelle für viele spezialisierte Schmetterlingsraupen, Rüsselkäfer, Blattzikaden und -wanzen ist. «Als Doktorand fasziniert mich diese Forschung nicht nur wegen der grossen, artenreichen Gebiete, die wir untersuchen; für mich ist auch die Zusammenarbeit mit den zahlreichen interdisziplinären Forschungsgruppen eine Bereicherung», betont Felix Neff.

Ergebnisse dürften sich in die Schweiz übertragen lassen
Werden lichtere Wälder gefördert, erhöht sich nicht nur die Vielfalt an Bodenpflanzen, Sträuchern und Bäumen, sondern auch die von der Pflanzenvielfalt profitierenden Insektenarten. Auch förderlich sind aus verschiedenen Laub- und Nadelbäumen gemischte Bestände, die sich ausserdem als stabiler gegenüber dem fortschreitenden Klimawandel erweisen dürften. Nimmt die pflanzliche Vielfalt hingegen ab, geht auch die Diversität der erfassten Insekten und damit die gesamte Biodiversität zurück. Derartige Ökosysteme verarmen also.

Für Grünland empfehlen die Forschenden eine moderate Beweidung anstelle des intensiven Mähens, um vielfältige und stabile Insektengemeinschaften zu fördern. «Diese Erkenntnisse lassen sich auch auf die Schweiz übertragen, beispielsweise aufs Mittelland, den Jura oder die tieferen Lagen der Voralpen», sagt Martin Gossner, «das Projekt der Exploratorien hatte von Beginn an zum Ziel, Aussagen machen zu können, die auf verschiedene Regionen Europas zutreffen».

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Felix Neff, Tel. +41 44 739 23 25

Originalpublikation:
F. Neff, M. Brändle, D. Ambarlı, C. Ammer, J. Bauhus, S. Boch, N. Hölzel, V. H. Klaus, T. Kleinebecker, D. Prati, P. Schall, D. Schäfer, E.-D. Schulze, S. Seibold, N. K. Simons, W. W. Weisser, L. Pellissier, M. M. Gossner, Changes in plant-herbivore network structure and robustness along land use intensity gradients in grasslands and forests. Sci. Adv. 7, eabf3985 (2021). doi: 10.1126/sciadv.abf3985

Weitere Informationen:
https://www.wsl.ch

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Geothermie als nachhaltige Energiequelle: Neue Fallstudie zeigt Potenziale für die Verringerung von CO₂-Emissionen

Christian Wißler Pressestelle
Universität Bayreuth
Geothermie kann als nachhaltige Energiequelle auch in Deutschland einen signifikanten Beitrag zur Senkung von CO₂-Emissionen leisten. Dies zeigt eine Fallstudie zum Kraftwerk Kirchstockach, die Wissenschaftler am Zentrum für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth in der Zeitschrift „Renewable Energy“ veröffentlicht haben. Die Geothermie-Forschung am ZET ist in die Geothermie-Allianz Bayern integriert, die vom Bayerischen Wissenschaftsministerium seit 2016 gefördert wird. Im Rahmen der vor kurzem gestarteten zweiten Förderphase erhält das ZET rund 500.000 Euro.

Das Kraftwerk in Kirchstockach südwestlich von München wurde 2013 in Betrieb genommen und produziert jährlich rund 40 GWh erneuerbaren Strom. Die neue Fallstudie zu dieser Anlage bietet die erste umfassende Ökobilanz eines realen geothermischen Kraftwerks in Deutschland. Partner der Untersuchung waren das Karlsruher Institut für Technologie und die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. „Wir haben die Strombereitstellung durch das Geothermie-Kraftwerk in Kirchstockach insbesondere unter dem Aspekt der CO₂-Emissionen analysiert. Dabei stellte sich heraus: Wird die in der Erdkruste gespeicherte Wärme für die Stromerzeugung verwendet, fallen beim derzeitigen Stand der Technik weniger CO₂-Emissionen an, als wenn Biogas oder Photovoltaik für die Stromerzeugung genutzt werden“, sagt Dr.-Ing. Florian Heberle, Ko-Autor der Studie und Geschäftsführer des Zentrums für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth.

Um die in heißen Themalwasser gespeicherte Erdwärme in elektrischen Strom zu wandeln, kommt in Kirchstockach – wie in vielen anderen Geothermie-Kraftwerken in Deutschland – ein spezielles Verfahren zum Einsatz: der Organic Rankine Cycle (ORC). Anstelle von Wasser wird dabei ein organisches Fluid, ein sogenanntes Arbeitsmedium, mit der Wärmequelle gekoppelt. Der auf diesem Weg erzeugte Dampf treibt Turbinen an und dient so der Stromerzeugung. Die Fallstudie kommt nun zu dem Ergebnis, dass die CO₂-Emissionen eines ausschließlich zur Stromerzeugung eingesetzten Geothermie-Kraftwerks zu mehr als einem Drittel vom jeweils verwendeten Arbeitsmedium abhängen. Hier sehen die Wissenschaftler signifikante Potenziale für einen noch klimafreundlicheren Betrieb von Geothermie-Anlagen. „Werden statt der bisher üblichen Fluide natürliche Kältemittel oder Hydrofluorolefine (HFO) – dies sind neuartige organische Verbindungen aus Wasserstoff, Fluor und Kohlenstoff – verwendet, lassen sich die CO₂-Emissionen bei der Stromerzeugung erheblich senken“, sagt Heberle. Er forscht am Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse (LTTT) schon seit vielen Jahren an einer optimierten Nutzung von Erdwärme als nachhaltiger Energiequelle.

„Die weitsichtige Entscheidung des Bayerischen Wissenschaftsministeriums, die Geothermie-Allianz Bayern in einer zweiten Phase bis 2024 weiter zu fördern, begrüßen wir sehr. Allein für dieses Jahr sind insgesamt 1,9 Millionen Euro für Forschungsvorhaben bereit gestellt worden, die darauf abzielen, die Geothermie verstärkt für eine integrierte Energieversorgung aus nachhaltigen Energiequellen zu nutzen. Daran wird sich das Zentrum für Energietechnik an der Universität Bayreuth insbesondere auf dem Gebiet der Wärmebereitstellung beteiligen. Hierbei steht unter anderem die technische, ökonomische und ökologische Betrachtung innovativer Energiesysteme mit Hochtemperatur-Wärmepumpen im Mittelpunkt. Darüber hinaus kooperieren wir sehr erfolgreich auch mit dem Kompetenzzentrum für Kraft-Wärme-Kopplung an der OTH Amberg-Weiden, das parallel zur Geothermie-Allianz gefördert wird“, sagt Prof. Dr.-Ing. Dieter Brüggemann, Direktor des Zentrums für Energietechnik und Inhaber des Lehrstuhls LTTT.

Der Geothermie-Allianz Bayern gehören neben der Universität Bayreuth auch die FAU Erlangen-Nürnberg sowie die Technische Universität München, die LMU München und die Hochschule München an.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Dieter Brüggemann / Dr.-Ing. Florian Heberle
Zentrum für Energietechnik (ZET)
Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse (LTTT)
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 55-7160 / 55-6803
Brueggemann@uni-bayreuth.de / Florian.Heberle@uni-bayreuth.de

Originalpublikation:
Kathrin Menberg et al.: Environmental performance of a geothermal power plant using a hydrothermal resource in the Southern German Molasse Basin. Renewable Energy (2021), Volume 167, 20-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.11.028

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Drei Viertel der Beschäftigten mit Homeoffice-Option sind teilweise oder ausschließlich im Homeoffice tätig

Marie-Christine Nedoma, Jana Bart und Inna Felde Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung der Bundesagentur für Arbeit (IAB)
Ende April waren 28 Prozent der Beschäftigten mit Homeoffice-Option, das heißt deren Tätigkeit Homeoffice zulässt und deren Betrieb ihnen die Möglichkeit zu Homeoffice gibt, ausschließlich im Homeoffice tätig. 47 Prozent arbeiteten teilweise im Homeoffice. Das geht aus einer Betriebsbefragung des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) von Ende April hervor.

Das grundsätzliche Potenzial für Homeoffice wird in der Pandemie immer stärker ausgeschöpft. Das heißt, dass immer mehr Beschäftigte, deren Tätigkeit es zulässt, im Homeoffice tätig sind. „Das Potenzial für Homeoffice wird weitgehend genutzt, aber es gibt noch etwas Luft nach oben,“ stellt Bernd Fitzenberger, Direktor des IAB, fest. Der Anteil der Belegschaft, der Homeoffice nicht nutzen kann, obwohl es die Tätigkeit zuließe, hat sich seit dem vergangenen Oktober nahezu halbiert. Im Oktober konnten 13 Prozent nicht in Homeoffice arbeiten, obwohl das ihre Tätigkeit zuließe, im April waren es noch 7 Prozent.

46 Prozent aller Betriebe ermöglichen zumindest einem Teil ihrer Beschäftigten Homeoffice. Der Anteil dieser Betriebe ist seit Oktober 2020 gestiegen, vor allem bei den kleineren Betrieben. Generell ist Homeoffice eher in größeren Betrieben möglich. Dementsprechend arbeiten 75 Prozent aller sozialversicherungspflichtig Beschäftigten in Betrieben mit Homeoffice-Option. Der Anteil der Beschäftigten in Betrieben mit Homeoffice-Möglichkeit ist ebenfalls gestiegen, was vor allem an dem Anstieg bei Betrieben mittlerer Größe liegt.

Datengrundlage ist eine etwa alle drei Wochen durchgeführte Befragung des IAB von mehr als 1.500 Betrieben der Privatwirtschaft, mit der die Auswirkungen der Corona-Krise auf die Situation der Betriebe laufend untersucht werden.

Zum Download stehen unter http://doku.iab.de/arbeitsmarktdaten/ADuI_BeCovid_W12.xlsx Tabellen zu den Ergebnissen aus der 12. Befragungswelle bereit. Verfügbar sind Ergebnisse unter anderem zur Betroffenheit der Betriebe von der Corona-Krise, zur Liquidität und Existenzbedrohung. Tabellen und Grafiken aus früheren Befragungswellen können Sie ebenfalls herunterladen unter https://www.iab.de/de/daten/arbeitsmarktentwicklung.aspx.

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Studie: Das durchschnittliche Einzelkrankenhaus hat wenig Zukunft

Elena Wassmann Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen
Unter Herausgeberschaft der Forschungsstelle für öffentliche und Nonprofit-Unternehmen der HWG LU wurde gerade die Studie „Ein kommunaler Krankenhauskonzern – Eine wissenschaftliche Bewertung aus Sicht von Daseinsvorsorge, medizinischer Qualität und Wirtschaftlichkeit“ veröffentlicht. Kernergebnis der Studie: Krankenhäuser ohne Verbund- oder Konzernstruktur werden es künftig schwer haben, sowohl mit Blick auf die medizinische Qualität als auch aus wirtschaftlicher Sicht. Innovative Lösungen der Verbund- und Konzernbildung, die es auch im öffentlichen Bereich erlauben, überregionale Verbünde zu bilden, sind gefragt.

Unter Herausgeberschaft der Forschungsstelle für öffentliche und Nonprofit-Unternehmen der Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen wurde gerade eine Studie mit dem Titel „Ein kommunaler Krankenhauskonzern – Eine wissenschaftliche Bewertung aus Sicht von Daseinsvorsorge, medizinischer Qualität und Wirtschaftlichkeit“ veröffentlicht.

Krankenhäuser ohne Verbund- oder Konzernstruktur werden es künftig schwer haben, sowohl mit Blick auf die medizinische Qualität als auch aus wirtschaftlicher Sicht. Insbesondere die wirtschaftlichen Folgen der Covid-19-Krise sowie die Herausforderungen, die sich aus der künftigen digitalen Medizin und digitalen Prozessorganisation ergeben, werden es für das Gros der Kliniken kaum möglich machen, als Einzelkrankenhaus weiterzubestehen. Aus diesem Grund sollten neue innovative Lösungen der Verbund- und Konzernbildung überlegt werden, die es auch im öffentlichen Bereich erlauben, überregionale Verbünde zu bilden.

Das ist das Kernergebnis einer Studie, die von der Forschungsstelle für öffentliche und Nonprofit-Unternehmen von Prof. Dr. Marcus Sidki der Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen im Auftrag von consus clinicmanagement herausgegeben wurde.

Unter dem Titel „Ein kommunaler Krankenhauskonzern – eine wissenschaftliche Bewertung aus Sicht von Daseinsvorsorge, medizinischer Qualität und Wirtschaftlichkeit“ beschreiben die Studienautoren Dr. Stephan Balling und Prof. Dr. Björn Maier, dass insbesondere kleinere kommunale Krankenhäuser im ländlichen Raum – Kreiskliniken – vor der Frage stehen, Partnerschaften einzugehen.

„Kommunen sollten für ihre Krankenhäuser regionale oder überregionale Verbundlösungen finden“, sagt Dr. Stephan Balling, einer der beiden Studienverfasser. Zum einen zeige eine Analyse verschiedener Quellen, dass Einzelkrankenhäuser, die als Grund- und Regelversorger agieren, besonders große wirtschaftliche Probleme sowie höchstwahrscheinlich auch medizinisch-technische Qualitätsmängel hätten. Zum anderen habe eine Expertenbefragung veranschaulicht, welche Vorteile Konzernstrukturen bringen.
„Shared Services wie IT, Einkauf oder Personalmanagement kombiniert mit einheitlichen Standards und hoher Verbindlichkeit sind die wichtigsten Faktoren, weshalb Verbundlösungen auch im Krankenhauswesen sinnvoll sind“, erklärt Studienverfasser Prof. Dr. Björn Maier. Als zentrales Argument für intensive Kooperationen und Verbundlösungen zeige die Studie auch die Möglichkeiten zum Wissenstransfer sowie die Entwicklung und Einhaltung von Qualitätsstandards. Dazu komme ein weiterer wesentlicher Erfolgsfaktor: Cashpools, mit denen sich kurzfristige Liquiditätsengpässe vermeiden und Investitionen gezielter steuern ließen.

Die Studie kommt ferner zu dem Ergebnis, dass als Rechtsform für Krankenhäuser neben der öffentlich-rechtlichen Variante der Anstalt des öffentlichen Rechts (AÖR) insbesondere die privatrechtlichen Gesellschaftsformen der (gemeinnützigen) Gesellschaft mit beschränkter Haftung (gGmbH) oder der (gemeinnützigen) Aktiengesellschaft (gAG) sinnvoll seien. Das Ziel, Entscheidungen unter medizinischen und wirtschaftlichen Aspekten zu fällen und Strukturen nicht mit Blick auf Wahlchancen von Kommunalpolitikern zu gestalten, könne vor allem mit der Rechtsform der gAG erreicht werden, da diese aktienrechtlich einen nicht weisungsgebundenen Vorstand habe.

Um Politikferne zu erreichen, sei aber auch der Gesetzgeber gefragt, Klarheit über die Weisungsungebundenheit kommunaler Mandatsträger in Aufsichtsräten von Krankenhäusern zu schaffen. Dies gelte insbesondere mit Blick auf Fachexperten, die von kommunalen Gremien entsandt werden. „Unsere Analyse zielt darauf, dass Krankenhäuser nach fachlichen Aspekten geführt werden, nach der Frage, was ist für eine gute Versorgung der Bevölkerung wichtig, und was ist wirtschaftlich nachhaltig, aber zugleich eine gewisse Politikferne erreicht wird, ohne dass Krankenhäuser privatisiert werden“, fasst Balling den Ansatz der Studie zusammen.

„Die Studienergebnisse bieten sehr interessante Anstöße für eine ideologiefreie und gemeinwohlorientierte Debatte über die künftige Krankenhauslandschaft in Deutschland“, kommentiert Dr. Djordje Nikolic, Geschäftsführer von Studienauftraggeber consus clinicmanagement, die Ergebnisse.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen
Forschungsstelle für öffentliche und Nonprofit-Unternehmen
Prof. Dr. Marcus Sidki
Marcus.Sidki@hwg-lu.de

Weitere Informationen:
https://www.vwl.hwg-lu.de Hier finden Sie die Studie zum Download
https://vwl.hwg-lu.de/fileadmin/user_upload/forschung-transfer/oeffentliche-unte… Hier kommen Sie direkt zur Studie

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Neue Studie aus Bayreuth: Deutlicher Anstieg des Radfahrens in Großstädten nach Lockdown-Beginn 2020

Christian Wißler Pressestelle
Universität Bayreuth
Die pandemiebedingte Schließung von Sportplätzen, Sporthallen und Fitness-Studios in Deutschland hat zu einem signifikanten Anstieg des Radfahrens in den öffentlichen Grünanlagen von Großstädten geführt. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher*innen der Universität Bayreuth in einer neuen, in PLOS ONE veröffentlichten Studie. Die Untersuchung beruht auf anonymisierten Daten der Fitness-App von Strava, die weltweit von mehr als 73 Millionen Menschen genutzt wird.

„Wir wollten herausfinden, wie die Menschen in Deutschland seit Beginn des Lockdowns im März 2020 auf die zunehmenden Beschränkungen ihrer gewohnten sportlichen Aktivitäten reagiert haben. Insbesondere interessierten wir uns für die Frage, ob sie auf Outdoor-Aktivitäten ausweichen, die mit den von Bund und Ländern beschlossenen Beschränkungen sowie mit den Regeln des ‚Social Distancing‘ vereinbar sind. Die Fitness-App von Strava, die mit GPS-Daten arbeitet und die Bewegungsprofile der Nutzer*innen mit hoher Genauigkeit erfasst, eignen sich für eine solche Studie besonders gut. Bei der Auswertung haben wir uns auf einen Vergleich des Radfahrens in großen Ballungszentren und in ländlichen Räumen konzentriert“, sagt die Bayreuther Sportökologin Anne-Marie Schweizer M.A., Erstautorin der Studie und Mitarbeiterin von Prof. Dr. Manuel Steinbauer, dem Leiter der Studie.

Insgesamt wurden die 15 bevölkerungsreichsten Großstädte sowie sieben ländlich geprägte Regionen für die Studie ausgewählt. In diesen Regionen – beispielsweise im Bayerischen Wald, dem Harz, der Hohen Mark oder der Ostsee-Insel Usedom – ließ sich keine durch den Lockdown verursachte Steigerung von Radsport-Aktivitäten feststellen. In den großen Metropolen hingegen wurde das Radfahren, vor allem in öffentlichen Parks, immer beliebter. Bereits im April 2020 erhöhten sich die Radsport-Aktivitäten in städtischen Grünanlagen sprunghaft um 81 Prozent gegenüber den Vormonaten. Im Zeitraum April bis Juni 2020 stiegen sie durchschnittlich um 55 Prozent an. Um diese Entwicklungen aus dem umfangreichen Datenmaterial der Strava-App herauszuarbeiten, mussten die Wissenschaftler*innen sowohl wetterbedingte Einflüsse auf das Radfahr-Verhalten als auch die steigende Anzahl der Sportler*innen berücksichtigen, die sich im Verlauf der Covid-19-Pandemie für die App registriert hatten.

„Der Trend zum Outdoor-Sport in den städtischen Zentren wurde vermutlich auch durch den sprunghaften Anstieg der Kurzarbeit gefördert – um 17 Prozent von Januar bis April 2020. So hatten Beruftstätige in den Städten mehr Zeit für Outdoor-Sport. Darüber hinaus zeigt das beliebte Radfahren in öffentlichen Parks und anderen innerstädtischen Grünanlagen natürlich auch das Bedürfnis der Menschen, unter den oft bedrückenden Einschränkungen des Lockdowns etwas für ihre Gesundheit und ihr seelisches Wohlbefinden zu tun“, sagt Schweizer und verweist auf die Folgen der von Bund und Ländern getroffenen Maßnahmen zur Eindämmung der Pandemie: 27,6 Millionen Mitglieder in Sportvereinen und 11,7 Mitglieder in Fitness-Studios konnten ihr gewohntes regelmäßiges Training in den Monaten April bis Juni 2020 nicht länger fortsetzen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Anne-Maria Schweizer M.A.
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Sportökologie
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-4702
E-Mail: Anne-Maria.Schweizer@uni-bayreuth.de

Prof. Dr. Manuel Steinbauer
Sportökologie
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-5834
E-Mail: Manuel.Steinbauer@uni-bayreuth.de

Originalpublikation:
Anne-Maria Schweizer, Anna Leiderer, Veronika Mitterwallner, Anna Walentowitz, Gregor Hans Mathes, Manuel Jonas Steinbauer: Outdoor cycling activity affected by COVID-19 related epidemic-control-decisions. PLOS ONE (2021), DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0249268

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Bioaktive Papierbeschichtung ersetzt Kunststoffverpackungen bei Lebensmitteln

Britta Widmann Kommunikation
Fraunhofer-Gesellschaft
Von Jahr zu Jahr steigt die Menge an Plastikmüll. Dazu tragen auch die Kunststoffverpackungen der Lebensmittel bei. Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft haben im Projekt »BioActiveMaterials« eine umweltfreundliche Beschichtung für Papierverpackungen entwickelt. Damit wird nicht nur Kunststoff eingespart, die Beschichtung aus pflanzenbasierten Proteinen und Wachsen verlängert auch die Haltbarkeit der Lebensmittel. Nach der Nutzung wird die Verpackung in der Altpapiertonne entsorgt.

Wer heute seine Lebensmittel beim Discounter holt, kauft fast immer die Kunststoffverpackung mit. Wurst, Käse, Fleisch und Fisch sind fast immer abgepackt. Auch Obst, Salat und Gemüse kommen häufig in der Kunststoffverpackung. Diese ist hygienisch und schützt das Lebensmittel beim Transport nach Hause. Allerdings tragen die mineralölbasierten Kunststoffe zum Anwachsen der Müllberge bei. In Deutschland wurden allein im Jahr 2017 pro Einwohner insgesamt 38,5 Kilogramm Müll aus Plastikverpackungen erzeugt. Der Plastikmüll schwimmt auf den Ozeanen oder wird zur Entsorgung in asiatische oder afrikanische Länder exportiert. Durch Abrieb oder Zerfall entsteht Mikroplastik, das am Ende in der Nahrungskette landet. Eine Reduzierung der Kunststoffverpackungen auch im Bereich der Lebensmittel tut also Not.

Nun haben das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV und das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB eine innovative und nachhaltige Lösung für Lebensmittelverpackungen vorgestellt. Die Haltbarkeit der Lebensmittel wird – wie bei herkömmlichen Verpackungen – verlängert. Aber die neue Verpackung verzichtet dabei auf Kunststoff. Nach der Benutzung ist sie problemlos zu recyceln.

Proteine, Wachse und Antioxidantien verlängern die Haltbarkeit
Im Projekt »BioActiveMaterials« nutzen die Forschenden Papier als Basismaterial zur Herstellung typischer und funktioneller Verpackungsmaterialien: verschließbare Siegelrandbeutel oder Einschlagpapier. Das Papier wird über Standardverfahren mit einer speziellen Beschichtung versehen. Für diese Beschichtung nutzen die Forschenden Proteine und Wachse mit biobasierten Additiven. Die spezielle Formulierung der langzeitstabilen Beschichtung erfüllt gleich mehrere Funktionen. »Zum einen dienen die Proteine als Sauerstoffsperrschicht und die Wachse als Wasserdampfbarriere, so trocknet beispielsweise Obst nicht so schnell aus. Zum anderen verleihen die biobasierten Additive antioxidative und antimikrobielle Wirkung. Fleisch und Fisch verderben dann nicht so schnell. Insgesamt wird die Haltbarkeit des Lebensmittels deutlich verlängert«, erklärt Dr. Michaela Müller, Leiterin des Innovationsfelds Funktionale Oberflächen und Materialien am Fraunhofer IGB. Auch die Proteine in der Beschichtung übernehmen bestimmte Aufgaben. Sie verhindern, dass Mineralöl aus dem Papier auf die Lebensmittel übergeht. Gerade Altpapier enthält Reste von mineralölhaltiger Druckerfarbe.

Die im Rahmen des Projekts »BioActiveMaterials« entwickelten beschichteten Papiere stellen eine Alternative zu derzeitigen Verpackungen für Lebensmittel aller Art dar, egal ob Obst und Gemüse, Fleisch und Fisch, Käse oder auch Süßwaren. Die Verbraucherin oder der Verbraucher können die papierverpackten Lebensmittel genauso lagern und handhaben wie die mit Kunststoff verpackten. »Unsere papierbasierten Verpackungen sind auch für Lebensmittel geeignet, die gekühlt werden müssen, beispielsweise Fleisch. Hierbei bleibt die Schutzfunktion vor Sauerstoff erhalten«, ergänzt Müller. Sogar Tiefkühlkost lässt sich darin verpacken. »Nach der Nutzung wandert die Verpackung in die Altpapiertonne, die Beschichtung ist biologisch abbaubar und stört das Papierrecycling nicht«, sagt Dr. Cornelia Stramm, Abteilungsleiterin am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV.

Die Fraunhofer-Institute haben das Projekt in eng verzahnter Teamarbeit vorangetrieben. Während die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IGB sich um die komplexe Formulierung und Herstellung der Beschichtung kümmerten, testeten die Forschenden am Fraunhofer IVV, wie gut die Beschichtung in der Praxis funktioniert. »Wir haben beispielsweise getestet, wie effektiv die jeweilige Beschichtung das Lebensmittel vor Außeneinflüssen wie Wasserdampf, Sauerstoff und Mineralöl schützt«, erklärt Stramm. Zudem sorgte das Team im Fraunhofer IVV für den Auftrag der Beschichtung im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf die Papiere. Der erfolgt mittels einer Maschine, auf der das Papier über Walzen geführt wird. Dabei wird die Beschichtung als wässrige Dispersion aufgetragen.

Proteine aus Reststoffen, Wachse aus Brasilien und Nordmexiko
Bei der Wahl der Rohstoffe für »BioActiveMaterials« setzte das Fraunhofer-Team auf natürliche, lebensmittelrechtlich zugelassene Substanzen. Für die Protein-Komponente etwa experimentierten sie mit Raps, Lupinen, Molke oder Sonnenblumen. In der Praxis könnten landwirtschaftliche Betriebe nicht verwertete Reststoffe aus der Produktion an die Verpackungsindustrie liefern. Bei den Wachsen setzen die Forschenden auf Bienenwachs und auf Wachse, die aus dem in Nordmexiko vorkommenden Candelilla-Busch sowie aus der brasilianischen Carnauba-Palme gewonnen werden. »Wir haben uns für diese Wachse entschieden, da sie biologisch abbaubar, lebensmittelrechtlich zugelassen und auf dem Markt leicht verfügbar sind«, erklärt Müller.

In der Herstellung kommt klassische Labortechnik zum Einsatz, also Zerkleinern, Erhitzen, Rühren und Mixen. »Die Kunst besteht im Mischungsverhältnis und in der Reihenfolge, in der man die einzelnen Substanzen dazugibt. Die Flexibilität beim Mischungsverhältnis der Substanzen ermöglicht es uns auch, die Beschichtung für bestimmte Anwendungen zu optimieren«, sagt Müller. So könnte etwa eine Verpackung für Fleisch durch mehr Antioxidantien eine besonders starke antimikrobielle und antioxidative Wirkung entfalten, während der Salat in der Tüte durch eine Wachsbeschichtung besonders gut vor Austrocknung geschützt ist.

Vorteile für Hersteller, Händler und Verbraucher
Auch an ganz praktische Aspekte haben die Forschenden gedacht. So lässt sich neben Papier auch Karton mit der bioaktiven Beschichtung ausstatten. Ein Bedrucken der Verpackung ist dabei kein Problem. Ein Hersteller könnte sein Logo oder lebensmittelrechtlich vorgeschriebene Angaben zu Inhaltsstoffen aufdrucken. Auch Discounter und Lebensmittelhändler profitieren von der Fraunhofer-Verpackung. Denn ressourcensparende und biologisch abbaubare Verpackungen ohne Kunststoff liegen bei den Verbraucherinnen und Verbrauchern im Trend.

Die Projektpartner vom Fraunhofer IVV und vom Fraunhofer IGB experimentieren bereits mit Konzepten, bei denen die Beschichtung direkt auf Lebensmittel wie etwa Obst oder Gemüse aufgetragen wird und so die Haltbarkeit erhöht. Aus gesundheitlicher Sicht ist die essbare Beschichtung ohnehin unbedenklich.

Weitere Informationen:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/mai-2021/bioaktive-…

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KI-basiertes Warnsystem vor Starkregen und urbanen Sturzfluten

Beatrice Liebeheim-Wotruba Referat Hochschulmarketing & Kommunikation
Hochschule Ruhr West
KIWaSuS steht für „KI-basiertes Warnsystem vor Starkregen und urbanen Sturzfluten“.
Im Projekt soll ‚Künstliche Intelligenz‘ eingesetzt werden. Es handelt sich um eine Technik, die eher in Smartphones, Autos oder Sprachassistenten zur Mustererkennung in Bildern und Sprache eingesetzt wird. In KIWaSuS soll KI eingesetzt werden, Zusammenhänge und Muster bei der Entstehung von Starkregenzellen zu erlernen, um dann die zeitliche und räumliche Entwicklung von Starkregenzellen besser vorhersagen zu können. Auch soll KI verwendet werden, um das Verhältnis zwischen Niederschlag und dem Abfluss zu erlernen. So sollen Überlastungen des Kanalnetzes und Überschwemmungen besser zu beschreiben sein.

Gelsenkirchen / Essen / Mülheim an der Ruhr, 04. Mai 2021: Starkregen und Sturzfluten sind kein neues Phänomen. Doch die extremen Wetterereignisse, besonders in den Sommermonaten, nehmen in Folge des Klimawandels zu. Vor allem in urbanen Gebieten, also Ruhrgebietsstädten wie Gelsenkirchen, kommt es schnell zur Überlastung der Kanalnetze, zu Überflutungen von Straßen und Unterführungen. Damit sind Rettungswege, z. B. für die Feuerwehr, blockiert. Hinsichtlich Vorwarnzeit, geographisch genauer Verortung und zu erwartender Niederschlagsmenge sind Starkregenereignisse kaum adäquat vorherzusagen. Umso wichtiger ist eine technische und inhaltliche Weiterentwicklung der Vorhersagemodelle. Hier setzt das BMBF-Verbundforschungsprojekt „KIWaSuS“ an.

KIWaSuS steht für „KI-basiertes Warnsystem vor Starkregen und urbanen Sturzfluten“. Ziel des Projektes ist es, die Vorwarnzeiten vor Sturzfluten in den Städten signifikant zu erhöhen, diese besser zu lokalisieren und gleichzeitig wichtige Informationen für das kommunale Krisenmanagement bereitzustellen, um Bürger:innen besser zu schützen. Dazu soll eine intuitive, digitale Karte erstellt werden, die in Abhängigkeit des bevorstehenden Starkregenereignisses bereits Ort und Ausmaß der resultierenden Überflutung frühzeitig und zuverlässig darstellt. Damit können Akteure vor Ort sinnvoll unterstützt werden: Einsatzpläne für Feuerwehr, Katastrophenschutz und Kanalnetzbetreiber können so individuell an das Ereignis angepasst werden. Bürger können rechtzeitig gewarnt werden und eigene Schutzmaßnahmen einleiten.
Erschwerend in den Ruhrgebietsstädten kommt die Trennung ganzer Stadtteile durch Unterführungen aufgrund von zahlreichen Autobahnen und Bahntrassen hinzu. Vergangene Starkregenereignisse haben gezeigt, dass sich nicht nur Geländetiefpunkte wie Unterführungen zu Hindernissen entwickeln, sondern sich auch ganze Straßenzüge innerhalb kürzester Zeit in reißende Ströme verwandeln können. Der Bedarf für ein effizientes Echtzeitwarnsystem ist nicht auf Gelsenkirchen begrenzt, sondern deutschlandweit gegeben.

Im Projekt KIWaSuS soll ‚Künstliche Intelligenz‘ (KI) als zentrales Element eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um eine Technik, die normalerweise eher in modernen Smartphones, Autos oder Sprachassistenten zur Mustererkennung in Bildern und Sprache eingesetzt wird. In KIWaSuS soll KI dazu eingesetzt werden, Zusammenhänge und Muster bei der Entstehung von Starkregenzellen zu erlernen, um künftig die zeitliche und räumliche Entwicklung von Starkregenzellen besser vorhersagen zu können. Andererseits soll KI verwendet werden, um das Verhältnis zwischen Niederschlag und dem daraus resultierenden Abfluss zu erlernen. So sollen Überlastungen des Kanalnetzes und Überschwemmungen besser zu beschreiben sein.

Voraussetzung für den effizienten Einsatz von KI ist ein intensiver Trainingsprozess, der eine große Datenbasis benötigt. Die Daten werden aus verschiedenen Quellen erhoben: Für den Niederschlag werden Messdaten durch die Kommunen und Wasserverbände bereits seit mehreren Jahrzehnten erfasst. Für den niederschlagsbedingten Abfluss hingegen liegen derzeit kaum Daten vor. Hier werden physikalisch basierte Abflussmodelle genutzt, um künstliche Trainingsdaten zu generieren. Darüber hinaus soll ein innovatives Sensorsystem zur Nachverdichtung bzw. Ergänzung der Datenbasis errichtet werden. Sämtliche Datenströme sollen in einer zentralen Datenplattform zusammengefügt und durch entsprechende Transformationsprozesse in ein ML-geeignetes Format gebracht und für die Vorhersagemodelle zur Verfügung gestellt werden.

Beteiligt an diesem Verbundprojekt sind die Unternehmen neusta sd west, Gelsenwasser AG, Abwassergesellschaft Gelsenkirchen, das Institut Wasserbau- und Wasserwirtschaft der Universität Duisburg-Essen und die Institute Bauingenieurwesen sowie Mess- und Sensortechnik der Hochschule Ruhr West. Konsortialführer ist Prof. Dr. Markus Quirmbach vom Institut Bauingenieurwesen. Anforderungen und Daten liefern die Feuerwehr Gelsenkirchen, das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz und die Emschergenossenschaft. Das Projekt startete im April 2021 und läuft bis März 2024. Gefördert wird das Projekt mit ca. 1,5 Mio. Euro aus der BMBF Förderrichtlinie: „Künstliche Intelligenz in der zivilen Sicherheitsforschung“ im Programm „Forschung für die zivile Sicherheit 2018 bis 2023“.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Hochschule Ruhr West | Institut Bauingenieurwesen
Prof. Dr. Markus Quirmbach
Telefon: 0208/ 882 54 463
E-Mail: markus.quirmbach@hs-ruhrwest.de

Weitere Informationen:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/forschung/forschung-in-den-instituten/instit…

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Von Gewittern über Starkregen bis Dürreperioden

Monika Landgraf Strategische Entwicklung und Kommunikation – Gesamtkommunikation
Karlsruher Institut für Technologie
Extremes Wetter wie starke Gewitter, Hagel oder Hitze haben in den letzten Jahren auch in Deutschland zugenommen und verursachen teils große wirtschaftliche und infrastrukturelle Schäden. Die komplexen physikalischen Prozesse, die beim Entstehen dieser Wetterereignisse ablaufen, untersucht die Helmholtz-Initiative MOSES, an der das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt ist. Ziel der nun startenden und vom KIT koordinierten Messkampagne „Swabian MOSES“ ist es, die Ursachen, Auswirkungen und Wechselwirkungen hydro-meteorologischer Extreme ganzheitlich zu untersuchen. Im Untersuchungsgebiet in Baden-Württemberg treten sowohl Gewitter als auch Hitze- und Dürreperioden häufig auf.

Diese Presseinformation finden Sie mit Foto zum Download unter: https://www.kit.edu/kit/pi_2021_041_von-gewittern-uber-starkregen-bis-durreperio…

Um die Auswirkungen meteorologischer und hydrologischer Extreme auf die langfristige Entwicklung von Erd- und Umweltsystemen zu untersuchen, bauen neun Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft das mobile und modular einsatzfähige Beobachtungssystem MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) auf, das bis 2022 vollständig einsatzfähig sein soll. Testkampagnen sind ein wichtiger Teil dieser Aufbauarbeit, denn es gilt die neuen Messsysteme im mobilen Einsatz zu prüfen, weiterzuentwickeln und aufeinander abzustimmen. Zwei dieser Kampagnen zu unterschiedlichen Fragen und in unterschiedlichen Untersuchungsgebieten sind bislang für das Jahr 2021 geplant – im Bereich der Schwäbischen Alb und auf der Elbe.

Im Mai startet die Messkampagne „Swabian MOSES“ im Bereich der Schwäbischen Alb und des Neckartals in Baden-Württemberg, die voraussichtlich bis Mitte September läuft und vom KIT koordiniert wird. In deren Mittelpunkt stehen zwei hydro-meteorologische Extreme – Trockenheit und Starkniederschlag. So führte die Häufung von mehrwöchigen Trockenperioden in den Jahren 2018 bis 2020 dazu, dass im letzten Jahr der Grundwasserspiegel auf einen historischen Niedrigstand sank und viele Flüsse ein ausgeprägtes Niedrigwasser führten – mit erheblichen Einschränkungen für Schifffahrt, Bewässerung und Kraftwerkskühlung.

„Aufgrund ihrer komplexen Topographie und geographischen Lage ist die Untersuchungsregion besonders häufig auch von schweren Gewitterereignissen betroffen“, sagt Professor Michael Kunz vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Department Troposphärenforschung (IMK-TRO), einer der Koordinatoren des Projekts. „Ein Hagelsturm genau in unserem Untersuchungsgebiet im Juli 2013 beispielsweise, bei dem Hagelkörner mit einem Durchmesser von bis zu 10 Zentimetern beobachtet wurden, verursachte Schäden von etwa einer Milliarde Euro.“ Die mit Gewittern einhergehenden Starkniederschläge können zudem lokale Sturzfluten an Hanglagen oder in flächenversiegelten urbanen Bereichen verursachen, die nicht nur zu erheblichen Schäden, sondern auch zu einem massiven Sediment- und Schadstofftransport in Gewässern führen.

Mit verschiedenen Messsystemen beteiligt sind neben dem federführenden Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des KIT auch das Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ) aus Leipzig, das Forschungszentrum Jülich (FZJ), die Universität Hohenheim, die Eberhard Karls Universität Tübingen, die Technische Universität Braunschweig, das Helmholtz Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie der Deutsche Wetterdienst (DWD).

Auswirkungen von Gewittern auf Atmosphäre, Klima und Ökosysteme
Das KIT setzt sein mobiles Observatorium KITcube ein. „Der KITcube liefert detaillierte Informationen über den Zustand der Atmosphäre bei der Entstehung und Entwicklung von Gewittern, dem ersten Schwerpunkt der Messkampagne“, so Dr. Andreas Wieser, wissenschaftlicher Direktor des KITcube. „Dies gelingt durch die Kombination modernster Fernerkundungsgeräte und einer Vielzahl im Messgebiet verteilter lokaler Messsysteme.“ Dazu zählen unter anderem ein hochmodernes Wolkenradar, ein Niederschlagsradar, ein Netzwerk aus Lidaren, mit denen atmosphärische Luftströmungen mithilfe von Lasern erfasst werden können, Wetterballons und Wetterstationen. Eine neuartige mobile Wolkenkammer des KIT misst die Menge an eisbildenden Partikeln, die in Gewitterwolken für die Niederschlags- und Hagelbildung mitverantwortlich sind. Erstmalig erprobt das KIT zudem kleine Schwarmsonden, die innerhalb einer Gewitterwolke die Windverhältnisse und damit auch die Bahnen von Hagelkörnern nachbilden, um die Wachstumsprozesse der Niederschlagsteilchen, insbesondere von Hagel, besser zu verstehen.

Die Universität Hohenheim betreibt während der Kampagne am Land-Atmosphäre Feedback Observatorium (LAFO) ihr Netz aus Bodenfeuchte- und Energiebilanzstationen zur Messung von Energie-, Feuchte- und CO2-Flüssen in Bodennähe, sowie mehrere moderne Lidar-Fernerkundungsgeräte, die gleichzeitig die Verteilung der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und des Windes sowie deren Fluktuationen in der Atmosphäre messen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich lassen Ballonsonden bis in 35 Kilometer Höhe steigen, um unter anderem zu ermitteln, wie sich Gewitter langfristig auf das Klima auswirken. Der DWD führt am Standort Stuttgart-Schnarrenberg zusätzliche Ballonaufstiege durch, sodass Informationen über wichtige Wetterparameter im Vorfeld von Gewittern gewonnen werden. Zwei Forschungsflugzeuge der Technischen Universität Braunschweig sammeln Daten in Gewitternähe während drei Wochen im Juni und Juli. An Bord integrierte Messgeräte erlauben die Bestimmung von Energie- und Feuchteflüssen innerhalb der Atmosphäre. Eingebaut ist zudem ein vom KIT entwickeltes Lidar, das vertikale Windprofile entlang der Flugstrecke erfasst, welche Rückschlüsse auf die Strömung in den Entstehungsgebieten von Gewittern ermöglichen.

Den Einfluss von Starkregen und Überflutungen auf die Stofffrachten von Fließgewässern untersuchen Forschende der Universität Tübingen und des UFZ. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf den gelösten und partikelgebundenen Schadstoffen, die durch Starkregen aus verschiedenen Quellen in Gewässer gelangen, und der daraus resultierenden Toxizität für das aquatische Ökosystem. Ziel der Untersuchungen ist die Erfassung der Stoffeintragspfade in hydrologisch verschiedenen Einzugsgebieten, welche sich in Landnutzung und Urbanisierungsgrad unterscheiden, sowie die Erfassung der Wasserqualität. Ein Teil der Proben wird am UFZ auf organische Schadstoffe und deren Mischungstoxizität untersucht. In Zusammenarbeit mit dem KIT untersuchen die Forschenden zudem den Austausch von Treibhausgasen zwischen Fließgewässern und der Atmosphäre.

Entwicklung von Hitze- und Dürreperioden in der Region
Um die Auswirkungen von Hitze- und Dürrestress auf landwirtschaftliche Flächen der Schwäbischen Alb zu erfassen, werden seitens des KIT an mehreren Standorten Messstationen errichtet, die den Energie- und Stoffaustausch zwischen den betroffenen Ökosystemen und der Atmosphäre quantifizieren. Das GFZ ergänzt diese Messungen aus der Luft über entsprechende an Drohnen befestigte Sensoren. Zusätzlich installiert das KIT mehrere Aerosolmessgeräte, um Zusammenhänge zwischen deren Verteilung und Hitze- und Dürreperioden zu erforschen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des UFZ untersuchen die Dynamik der Bodenfeuchte als eine zentrale Steuergröße für den Abfluss des Regenwassers sowie für die Dürreentwicklung. Dazu installiert das UFZ während der Messkampagne mobile, drahtlose Sensornetzwerke, welche die Bodenfeuchte und -temperatur in verschiedenen Tiefen messen. Um großräumige Variationen der Bodenfeuchte zu beobachten, kommt zusätzlich ein Geländefahrzeug mit speziell entwickelten Neutronensensoren (Cosmic Ray Rover) zum Einsatz. Das DLR erfasst die oberflächennahe Bodenfeuchte zusätzlich mit Radar-Flugzeugmessungen. Die Forschenden setzen hierfür innovative Abbildungsverfahren ein und erproben neue Algorithmen. Um in den Boden einzudringen, verwenden sie langwellige elektromagnetische Wellen, die abhängig von der Bodenfeuchte und der Vegetation ein charakteristisches Signal abbilden. Die Ergebnisse dienen auch dem Vergleich der verschiedenen Messmethoden im Hinblick auf ihre Genauigkeit. (jwi-uwe)

Kontakt für diese Presseinformation:
Sandra Wiebe, Pressereferentin, Tel.: +49 721 608-41172, E-Mail: sandra.wiebe@kit.edu

Als „Die 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 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 23 300 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. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

Weitere Informationen:
https://www.swabianmoses.de/ Swabian MOSES
http://www.moses-helmholtz.de MOSES allgemein
https://www.ufz.de/newsletter/ufz/Dezember2019/index.html#0 MOSES – zur rechten Zeit am rechten Ort
https://www.klima-umwelt.kit.edu/index.php Details zum KIT-Zentrum Klima und Umwelt

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Fehler am Anfang des Lebens

Dr. Carmen Rotte Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
Statistisch führt bei Frauen nur jede dritte Befruchtung zu einer erfolgreichen Schwangerschaft. Viele Embryonen überstehen die frühe Entwicklungsphase nicht. Forschende am Göttinger Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie haben nun mit Kolleginnen und Kollegen am Friedrich-Loeffler-Institut, Institut für Nutztiergenetik in Mariensee und weiteren internationalen Teams ein neues Modellsystem entwickelt, mit dem sich die frühe embryonale Entwicklung untersuchen lässt. So fanden sie heraus, dass schon bei der Vereinigung des elterlichen Erbguts unmittelbar nach der Befruchtung häufig Fehler passieren. Dahinter steckt ein bemerkenswert ineffizienter Prozess.

Menschliche Körperzellen besitzen in der Regel 46 Chromosomen, die Träger der Erbinformation. 23 erhält jeder Mensch mit dem Spermium vom Vater, 23 mit der Eizelle von der Mutter. Nach der Befruchtung liegen die elterlichen Chromosomen in der Eizelle zunächst in zwei getrennten Zellkernen vor, die man als Vorkerne bezeichnet. Diese bewegen sich langsam aufeinander zu, bis sie sich berühren. Danach löst sich die Hülle der Vorkerne auf, die elterlichen Chromosomen vereinigen sich. Soweit die Theorie.

Die überwiegende Zahl menschlicher Embryonen erhält allerdings eine falsche Zahl an Chromosomen. Diese Embryonen sind meistens nicht überlebensfähig. Damit ist eine fehlerhafte Chromosomenverteilung ein Hauptgrund für Fehlgeburten und Unfruchtbarkeit.

„Bei etwa 10 bis 20 Prozent der Embryonen, die eine fehlerhafte Chromosomenzahl aufweisen, bringt bereits die Eizelle zu wenige oder zu viele Chromosomen mit. Das war uns schon bekannt“, erläutert Melina Schuh, Direktorin am MPI für biophysikalische Chemie. „Wieso aber tritt das Problem bei noch viel mehr Embryonen auf? Die Zeit direkt nach der Vereinigung von Spermium und Eizelle – das sogenannte Zygoten-Stadium – schien eine extrem kritische Phase für die Entwicklung eines Embryos zu sein. Wir wollten herausfinden, warum das so ist.“

Erkenntnisse aus einem neuen Modellsystem
Für ihre Untersuchungen werteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum einen Mikroskopie-Videos menschlicher Zygoten aus, die ein Labor in England aufgenommen hatte. Zum anderen machten sie sich auf die Suche nach einem neuen Modellorganismus, mit dem sich die frühe Embryonalentwicklung detailliert untersuchen lässt. „Wir haben gemeinsam mit unseren Kooperationspartnern am Institut für Nutztiergenetik ein System in Rinder-Embryonen entwickelt, da deren frühe Entwicklung der menschlichen stark ähnelt“, erläutert Tommaso Cavazza, Wissenschaftler in Schuhs Abteilung. „Der zeitliche Ablauf der ersten Zellteilungen ist beispielsweise vergleichbar, außerdem verteilen sich Chromosomen in Rinder-Embryonen etwa ebenso häufig fehlerhaft wie in menschlichen Embryonen.“ Ein weiterer Vorteil: Die Eizellen, aus denen sich die Rinder-Embryonen entwickelten, erhielten die Wissenschaftler aus Schlachtabfällen. Für das neue Modellsystem müssen also nicht eigens Tiere geopfert werden.

Schuhs Team befruchtete die Rinder-Eizellen im Reagenzglas und verfolgte anschließend mittels Lebend-Zell-Mikroskopie, wie sich das elterliche Erbgut vereint. Wie sie herausfanden, versammeln sich die elterlichen Chromosomen an der Grenzfläche der beiden Vorkerne. Bei manchen Zygoten beobachteten die Forschenden allerdings, dass einzelne Chromosomen aus der Reihe tanzten. In der Folge gingen diese bei der Vereinigung des Erbguts quasi verloren, sodass die entstehenden Kerne zu wenige Chromosomen besaßen. Diese Zygoten zeigten bald Entwicklungsdefekte.

„Das Ansammeln der Chromosomen an der Vorkern-Grenzfläche scheint ein extrem wichtiger Schritt zu sein“, erklärt Cavazza. „Denn wenn es nicht klappt, passieren in der Zygote folgenschwere Fehler.“

Abhängig von einem ineffizienten Prozess
Doch wie kommt es, dass sich die Chromosomen oft nicht korrekt versammeln? Auch das konnten die Max-Planck-Forschenden aufdecken, wie Cavazza berichtet: „Bestandteile des Zellskeletts und der Kernhülle orchestrieren, wohin sich die Chromosomen innerhalb der Vorkerne bewegen. Interessanterweise sind das dieselben Elemente, die auch dafür sorgen, dass sich die beiden Vorkerne aufeinander zu bewegen. Wir haben es also mit zwei eng verknüpften Vorgängen zu tun, die lebenswichtig sind, aber häufig fehlerhaft ablaufen. Dass sich ein Embryo gesund entwickelt, hängt damit von einem bemerkenswert ineffizienten Prozess ab.“

Die Ergebnisse der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind auch für die künstliche Befruchtung beim Menschen relevant. Hier diskutiert man schon länger, ob die Ansammlung der sogenannten Kernkörperchen an der Vorkern-Grenzfläche als Indikator für die Chance auf eine erfolgreiche Befruchtung nutzen sollte: Zygoten, bei denen sich diese Bestandteile der Vorkerne allesamt an der Grenzfläche sammeln, haben bessere Entwicklungschancen und könnten bevorzugt für eine Kinderwunschbehandlung verwendet werden. „Unsere Beobachtung, dass sich auch die Chromosomen an der Grenzfläche sammeln müssen, um eine gesunde Entwicklung des Embryos zu garantieren, stützt dieses Auswahlkriterium“, so Schuh.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Melina Schuh, Abteilung Meiose
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
Tel.: 0551 201-26000
E-Mail: melina.schuh@mpibpc.mpg.de

Originalpublikation:
Cavazza T, Takeda Y, Politi AZ, Aushev M, Aldag P, Baker C, Choudhary M, Bucevičius J, Lukinavičius G, Elder K, Blayney M, Lucas-Hahn A, Niemann H, Herbert M, Schuh M: Parental genome unification is highly error-prone in mammalian embryos. Cell (2021).
https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.013

Weitere Informationen:
https://www.mpibpc.mpg.de/17816775/pr_2112 – Original-Pressemitteilung
https://www.mpibpc.mpg.de/de/mschuh – Webseite der Abteilung Meiose, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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Schadstoffabbau und Treibhausgas-Verringerung: Neue Studie zur Funktionsweise aquatischer Ökosysteme

Christian Wißler Pressestelle
Universität Bayreuth
Die Funktionen wassergeprägter Ökosysteme können durch hydrologische Schwankungen erheblich beeinflusst und verändert werden. Von entscheidender Bedeutung sind dabei die variierenden Zustände redoxaktiver Substanzen. Dies haben Forscher*innen der Universität Bayreuth in Kooperation mit Partnern an den Universitäten Tübingen und Bristol sowie am Umweltforschungszentrum Halle-Leipzig herausgefunden. In der Zeitschrift „Nature Geoscience“ stellen sie ihre Entdeckung vor. Die neue Studie ermöglicht ein genaueres Verständnis biogeochemischer Prozesse, die zum Abbau von Schadstoffen und zur Verringerung von Treibhausgas-Emissionen beitragen.

Die Entstehung von Treibhausgasen zu verringern, Kohlenstoff zu speichern, Umweltschadstoffe wie Nitrat zu beseitigen und qualitativ hochwertiges Trinkwasser zu liefern – dies sind wichtige Dienstleistungen von Ökosystemen, die vom Wasser geprägt sind, wie beispielsweise Seen, Bäche, Sumpf- und Moorlandschaften. Die Funktionen solcher aquatischer Ökosysteme sind eng mit den Kreisläufen von Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und anderen Elementen in der Natur verknüpft. Seit langem ist bekannt, dass es sich bei den Elementkreisläufen um vernetzte biogeochemische Vorgänge handelt, die von hydrologischen Schwankungen erheblich beeinflusst werden können. Beispiele hierfür sind Schwankungen des Wasserspiegels in Feuchtgebieten, Mooren und im Grundwasser oder veränderte Strömungsrichtungen des Grundwassers.

Dem von Prof: Dr. Stefan Peiffer an der Universität Bayreuth geleiteten Forschungsteam ist es nun gelungen, die Abhängigkeit der Elementkreisläufe von hydrologischen Fluktuationen genauer zu verstehen. Wie sich in zahlreichen Laborstudien herausgestellt hat, haben redoxaktive Substanzen dabei eine Schlüsselfunktion. „Wer einmal durch einen Sumpf gestapft ist oder an einem Badesee im Sand gewühlt hat, dem sind diese Substanzen aufgrund ihrer Farbenvielfalt aufgefallen. Auf engstem Raum wechseln sich Farbtöne ab, die von tiefschwarz über grau und braun bis zu hellrot reichen. Dahinter verbirgt sich ein Wechselspiel von mikrobiologischen und chemischen Vorgängen, bei denen Elektronen übertragen werden. Wir bezeichnen sie in der Forschung als Redoxreaktionen“, sagt Peiffer.

Eine vergleichsweise einfache Form von Redoxreaktionen ist die Atmung von Menschen und Tieren: Kohlenstoff wird dabei durch Sauerstoff zu Kohlendioxid oxidiert. Bei mikrobiell getriebenen Redoxreaktionen, die beispielsweise in einem Sumpf ablaufen, wird die Rolle des Sauerstoffs von einer Vielzahl redoxaktiver Substanzen übernommen – von Eisen-, Schwefel- und Manganverbindungen oder von Huminstoffen. Die Lebensdauer dieser Substanzen ist sehr kurz, aber sie zeigen eine sehr starke Tendenz, Redoxreaktionen einzugehen. Sie werden daher als „redoxaktive metastabile Phasen“ (RedoxActive Metastable Phases, RAMPs) bezeichnet. Aufgrund ihrer hohen Reaktionsbereitschaft haben RAMPs einen großen Anteil an den Elementkreisläufen in Ökosystemen: Sie sind beispielsweise in der Lage, Schadstoffe wie Nitrat oder verschiedene organische Chemikalien abzubauen.

Ein Grund für die kurze Lebensdauer von RAMPs ist ein ständiger Wechsel zwischen elektronenabgebenden und elektronenaufnehmenden Bedingungen. Die in „Nature Geoscience“ veröffentlichte Studie kommt nun zu einem für die Ökologie und Umweltforschung entscheidenden Ergebnis: Die Dynamik der Redoxreaktivität von RAMPs wird durch hydrologische Schwankungen ausgelöst, die an Uferzonen, in Feuchtgebieten, in staunassen Böden, in Reisböden oder an den Oberflächen von Sedimenten in Seen und Flüssen auftreten. Diese biogeochemischen Reaktionen im kleinen Maßstab beeinflussen wiederum die Reaktionen des Ökosystems im großen Maßstab, beispielsweise die Menge an Treibhausgasen, die an die Atmosphäre abgegeben werden. Damit wird erstmals verständlich, wie hydrologische Fluktuationen auf die Elementkreisläufe in der Natur und somit auf die Funktionen von Ökosystemen einwirken.

„Unsere Studie zeigt, dass biogeochemische Reaktionen im Maßstab von nur wenigen Mikrometern ein wichtiges Scharnier zwischen zwei großräumigen Vorgängen bilden: zwischen hydrologischen Schwankungen einerseits und Ökosystem-Funktionen andererseits. Unsere neuen Erkenntnisse werden daher in Zukunft helfen, den Schadstoffabbau in aquatischen Ökosystemen besser vorherzusagen. Auch die Folgen des Klimawandels für den Kohlenstoff- und Stickstoffumsatz in diesen Ökosystemen werden sich künftig genauer abschätzen lassen“, sagt Peiffer.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stefan Peiffer
Direktor des Bayreuther Zentrums für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER)
Lehrstuhl für Hydrologie
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 55-2251
E-Mail: s.peiffer@uni-bayreuth.de

Originalpublikation:
S. Peiffer et al.: A biogeochemical–hydrological framework for the role of redox-active compounds in aquatic systems. Nature Geoscience (2021), DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41561-021-00742-z

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Beruflicher Erfolg beeinflusst die Persönlichkeit

Nathalie Matter Media Relations, Universität Bern
Universität Bern
Eine Studie des Instituts für Psychologie der Universität Bern in Kooperation mit der Universität Gent ergibt, dass beruflicher Erfolg grundlegende Persönlichkeitseigenschaften verändern kann: Stiegen im Verlauf von acht Jahren das berufliche Prestige und Einkommen an, ging dies mit zunehmender emotionaler Stabilität und Offenheit für Erfahrungen sowie abnehmender Extraversion einher.

Persönlichkeitseigenschaften wurden in der wissenschaftlichen Psychologie lange Zeit als stabil angenommen. Die jüngere psychologische Forschung zeigt aber, dass sich die Persönlichkeit über die Lebensspanne verändert. Insbesondere können einschneidende Lebensereignisse (wie Scheidung, anhaltende Arbeitslosigkeit) oder wichtige soziale Rollen (wie Elternschaft, Art der Arbeitstätigkeit) die Persönlichkeitseigenschaften beeinflussen. Die aktuelle Studie unter der Leitung von Andreas Hirschi, Ordentlicher Professor für Arbeits- und Organisationspsychologie an der Universität Bern, untersuchte in diesem Zusammenhang den Einfluss des beruflichen Erfolgs auf die Persönlichkeit.

Forschungslücke geschlossen
Die bisherige Forschung zur beruflichen Laufbahn zeigte, dass bestimmte Persönlichkeits-eigenschaften wie emotionale Stabilität oder Gewissenhaftigkeit eine erfolgreiche Karriere begünstigen. Jedoch gab es bisher kaum Forschung dazu, ob beruflicher Erfolg umgekehrt auch zu Veränderungen in der Persönlichkeit führen kann.

Um diese Frage zu beantworten, analysierte die aktuelle Studie repräsentative Daten aus Deutschland von über 4’700 berufstätigen Erwachsenen, welche über einen Zeitraum von acht Jahren dreimal zu Berufserfolg und Persönlichkeit befragt wurden. Berufserfolg wurde anhand des erreichten beruflichen Prestiges der aktuellen Tätigkeit und des erzielten Einkommens gemessen. Die Persönlichkeit wurde anhand der grundlegenden Persönlichkeitseigenschaften Emotionale Stabilität, Extraversion, Offenheit für Erfahrungen, Verträglichkeit und Gewissenhaftigkeit erfasst – den «Big Five» in der Persönlichkeitspsychologie. Die Studie wurde vom Schweizerischen Nationalfonds unterstützt und im Journal of Vocational Behavior publiziert, der weltweit führenden wissenschaftlichen Zeitschrift für Laufbahnforschung. Der Erstautor Prof. Andreas Hirschi ist ein ausgewiesener Experte für Laufbahnforschung; er wurde für seine Beitrage auf diesem Gebiet 2020 mit dem «Mid-Career Award» der Careers Division der Academy of Management ausgezeichnet, dem weltweit führenden Berufsverband für Management- und Organisationswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler. Prof. Filip De Fruyt von der Universität Gent wurde als Experte für Persönlichkeitsforschung ins Forschungsteam geholt.

Kleine Änderungen mit vielleicht grosser Wirkung
«Die Analysen zeigten, dass beruflich erfolgreichere Personen über die Zeit emotional stabiler und offener für Erfahrungen, aber weniger extravertiert wurden. Der Berufserfolg ging also einher mit mehr emotionaler Entspanntheit, besserem Umgang mit Stress und weniger Sorgenmachen», sagt Andreas Hirschi, Erstautor der Studie. Zudem wurden beruflich erfolgreichere Personen mit der Zeit offener im Denken und aktiver in ihrer Vorstellungskraft. Zugleich wurden sie distanzierter sowie weniger gesprächig und gesellig.

Es wurden keine Unterschiede zwischen Männern und Frauen oder Altersgruppen gefunden. Einschränkend muss festgehalten werden, dass die gefundenen Effekte relativ klein waren, die Veränderungen über den untersuchten Zeitraum also nicht sehr gross ausfielen. Jedoch könnten auch relativ kleine Veränderungen in den grundlegenden Persönlichkeitseigenschaften einen bedeutsamen langfristigen Effekt auf das Leben eines Menschen haben. So zeigt die Forschung zum Beispiel, dass Personen mit grösser emotionaler Stabilität eine geringere Sterblichkeitswahrscheinlichkeit aufweisen. «Die Ergebnisse unserer Studie sind besonders aussagekräftig, weil sie auf einer grossen bevölkerungsrepräsentativen Stichprobe beruhen, die über einen relativ langen Zeitraum begleitet wurde», fügt Co-Autor Ulrich Orth hinzu. Orth ist Ausserordentlicher Professor für Entwicklungspsychologie an der Universität Bern und hat für seine Forschung im Bereich Selbstwert- und Persönlichkeitsentwicklung den Mid-Career Award 2020 der European Association of Personality Psychology erhalten.

Neue Perspektive auf die Rolle von Erfolg im Leben
«Die Studie illustriert, dass Persönlichkeitseigenschaften nicht nur den Berufserfolg bestimmen, sondern Erfolg auch die Persönlichkeit verändern kann. Das gibt eine neue Perspektive auf die Rolle von Erfolg im Leben», fasst Andreas Hirschi die Ergebnisse der Studie zusammen.

Die Studie leiste somit einen wichtigen Beitrag zur Laufbahnforschung und Erforschung von Laufbahnerfolg. Sie zeige zudem, dass die Persönlichkeit über die Lebensspanne veränderbar ist und durch wichtige Lebenserfahrungen wie beruflichen Erfolg geprägt und verändert werden kann.

Abteilung Arbeits- und Organisationspsychologie am Institut für Psychologie
Die Abteilung Arbeits- und Organisationspsychologie befasst sich mit Arbeit und Berufstätigkeit als zentrale Lebensbereiche. Im Zentrum von Forschung und Lehre steht, wie Arbeitserfahrungen positiv und sinnhaft über die Lebensspanne gestaltet werden können. Themen sind die erfolgreiche Laufbahnentwicklung über die Lebensspanne, Berufswahl und Laufbahnberatung, Arbeit und Gesundheit sowie Arbeit und Sicherheit. Die Abteilung gehört zu den international renommiertesten Institutionen in der Laufbahnforschung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
PROF. DR. ANDREAS HIRSCHI
Institut für Psychologie, Abteilung Arbeits- und Organisationspsychologie, Universität Bern
Telefon: +41 31 631 40 45 (Sekretariat)
E-Mail-Adresse: andreas.hirschi@psy.unibe.ch

Originalpublikation:
Hirschi, A., Johnston, C. S., De Fruyt, F., Ghetta, A., & Orth, U. (2021). Does success change people? Examining objective career success as a precursor for personality development. Journal of Vocational Behavior, 103582. https://doi.org/10.1016/j.jvb.2021.103582

Weitere Informationen:
https://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2021/medi…

Anhang
Medienmitteilung als PDF

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Mehr Widerstandskraft für die Schweizer Energieversorgung

Dr. Mirjam van Daalen Abteilung Kommunikation
Paul Scherrer Institut (PSI)
Heute startet das neue Forschungsprojekt SURE (SUstainable and Resilient Energy for Switzerland). In den nächsten sechs Jahren untersuchen Forschende aus zehn Institutionen unter Federführung des Paul Scherrer Instituts PSI, wie die Energieversorgung in der Schweiz in den kommenden Jahrzehnten möglichst nachhaltig und störungsfrei erfolgen kann.

Am 8. Januar dieses Jahres kam es im Europäischen Stromnetz zu einem Zwischenfall, der zu einem Blackout in Europa hätte führen können. Nur durch gemeinsame Anstrengungen aller Stromnetzbetreiber und gezielte Abschaltung von Verbrauchern in Frankreich und Italien konnte ein flächendeckender Zusammenbruch der Stromversorgung verhindert werden. Ursache für das beinahe eingetretene Unglück: Im europäischen Übertragungsnetz kam es aufgrund von Ausfällen mehrerer Netzbetriebsmittel innerhalb kurzer Zeit zu einer Entkopplung von Teilnetzgebieten, die etwa eine Stunde dauerte.

Dies, wie auch andere frühere Vorfälle, zeigt: Selbst in hoch entwickelten Ländern kann es zu schweren Störungen der Energieversorgung kommen. Dabei ist die Energiewirtschaft im Umbruch. Die Schweiz hat mit der Energiestrategie 2050 einen schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen bei gleichzeitiger Erhöhung der Energieeffizienz und Ausbau der erneuerbaren Energien. Zudem möchte das Land ab 2050 unter dem Strich keine Treibhausgase mehr ausstossen.

Was aber, wenn es wieder zu einem technischen Ausfall oder zu politischen oder ökonomischen Schocks kommt? Diese Frage stellen sich zehn Institutionen im Forschungsprojekt SURE (SUstainable and Resilient Energy for Switzerland), das mit sechs Millionen Schweizer Franken gefördert wird. Es ist eines von vier Projekten in der ersten Ausschreibung des neuen Förderprogramms SWEET (SWiss Energy research for the Energy Transition) des Bundesamtes für Energie.

Die Forschenden untersuchen in den kommenden sechs Jahren ausgewählte Ereignisse, die das Schweizer Energiesystem der Zukunft beeinflussen könnten, und wie man die Versorgung so gestaltet, dass sie möglichst widerstandsfähig und anpassungsfähig sowie nachhaltig ist. «Neben Nachhaltigkeit sind Versorgungssicherheit und Unabhängigkeit zentrale Themen für die Schweizer Energieversorgung», sagt Tom Kober, Leiter der Gruppe Energiewirtschaft im Labor für Energiesystemanalysen am Paul Scherrer Institut PSI und Koordinator von SURE.

Nicht nur Katastrophen sind entscheidend
Schocks – Tom Kober spricht lieber von „disruptiven Ereignissen“ – können ganz unterschiedliche Ursachen haben. So könnten wichtige Energieinfrastrukturen aufgrund technischer oder energiepolitischer Einschränkungen nicht voll verfügbar sein oder extreme Wettererscheinungen die Stromproduktion in der Schweiz zumindest zeitweise substanziell beeinträchtigen.

Doch nicht immer sind es Katastrophen, die die Energieversorgung einschränken. Infrastrukturprojekte im Energiebereich – Beispiele hierfür sind Wasserkraftwerke, tiefengeothermische Anlagen und grosse Photovoltaikanlagen – machen es immer wieder deutlich: Auch die Akzeptanz der Bevölkerung oder regulatorische Rahmenbedingungen und die Ausgestaltung von Förderinstrumenten sind entscheidend, wenn sich eine Technologie durchsetzen soll. Auch diese Aspekte spielen deshalb für die Resilienz des zukünftigen Energiesystems eine wichtige Rolle.

Deshalb ist in SURE von Beginn an ein enger Austausch mit 16 Partnern aus der Praxis vorgesehen, darunter Kommunen, Energieversorger und Politik. Drei Fallstudien – im Tessin, in Zürich und im Raum Basel – sollen unterschiedliche Aspekte vertiefen, in Basel etwa die Nachhaltigkeit und Resilienz der Energieversorgung für die dort angesiedelte Industrie. Gemeinsam veranstalten die Partner regelmässige Workshops, bei denen Forschungsziele und Bedürfnisse der Praktiker aufeinander abgestimmt und strategische Instrumente für die Unterstützung von Entscheidungsträgern entwickelt werden.

Geplant ist unter anderem eine Online-Plattform, die einem breiten Publikum helfen soll, die Abhängigkeiten der verschiedenen Dimensionen von Nachhaltigkeit und Resilienz zu verstehen und die Zielkonflikte zwischen konkurrierenden Massnahmen einer nachhaltigen und resilienten Transformation des Energiesektors aufzuzeigen. SURE strebt an, mit Empfehlungen und Richtlinien politische Entscheidungsträger, Technologieentwickler und Unternehmen bei der Gestaltung ihrer jeweiligen Strategien für eine nachhaltigere und widerstandsfähigere Energiezukunft zu unterstützen.

Neuland mit ganzheitlichen Modellansätzen
Mit SURE betreten die Forschungspartner wissenschaftliches Neuland. Zwar hat die Modellierung von Energieszenarien im Computer lange Tradition, unter anderem war dies Thema von Projekten im Förderprogramm SCCER (Swiss Competence Centers for Energy Research), das im vergangenen Jahr ausgelaufen ist. Aber diese Art von weit in die Zukunft reichenden Schockszenarien ­– bis 2035 oder sogar bis 2050 – kombiniert mit einem breit auf Indikatoren gestützten Analyseansatz gibt es für die Schweiz noch nicht. Und noch nie waren die Rechenmodelle für so unterschiedliche Aspekte wie Infrastruktur, erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit eng zu einem systemischen Ansatz miteinander gekoppelt. «Das ist ein Novum und dafür wollen wir unsere quantitativen Modelle und Indikatoren weiterentwickeln», sagt Tom Kober. SURE kooperiert dazu auch eng mit den drei anderen SWEET-Projekten, die sich mit Innovationen auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 beschäftigen.

In SWEET haben sich neun renommierte Forschungsinstitutionen der Schweiz zusammengefunden, darunter die ETH Zürich und die EPFL in Lausanne sowie als einziger ausländischer Partner das Beratungsunternehmen E3-Modelling in Athen, das international bekannt ist für seine Modelle für techno-ökonomische Zusammenhänge auf europäischer und weltweiter Ebene.

Das Konsortium des SURE-Projektes umfasst folgende Forschungspartner, die durch das SWEET-Programm des Bundesamtes für Energie gefördert werden:

– Paul Scherrer Institut
– Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
– École polytechnique fédérale de Lausanne
– Università della Svizzera italiana
– TEP Energy GmbH
– University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland
– Universität Bern
– Université de Genève
– Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
– E3-Modelling S.A

Text: Bernd Müller

Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Energie und Umwelt sowie Mensch und Gesundheit. Die Ausbildung von jungen Menschen ist ein zentrales Anliegen des PSI. Deshalb sind etwa ein Viertel unserer Mitarbeitenden Postdoktorierende, Doktorierende oder Lernende. Insgesamt beschäftigt das PSI 2100 Mitarbeitende, das damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz ist. Das Jahresbudget beträgt rund CHF 400 Mio. Das PSI ist Teil des ETH-Bereichs, dem auch die ETH Zürich und die ETH Lausanne angehören sowie die Forschungsinstitute Eawag, Empa und WSL.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Tom Kober
Leiter der Gruppe Energiewirtschaft
Labor für Energiesystemanalysen
Paul Scherrer Institut, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: +41 56 310 26 31
E-Mail: tom.kober@psi.ch [Deutsch, Englisch]

Weitere Informationen:
http://psi.ch/node/45019 – Darstellung der Mitteilung auf der Webseite des PSI und Bildmaterial
https://www.bfe.admin.ch/bfe/de/home/forschung-und-cleantech/foerderprogramm-swe… – Förderprogramm SWEET

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Ausgezeichnete Klimaaktivitäten als Blaupause für Kommunen

Sybille Wenke-Thiem Stabsstelle Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Institut für Urbanistik
Online-Publikation und Videoclips über erfolgreiche Klimaschutz-Projekte in Kommunen laden zum Nachmachen ein.

Klimaschutz und Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel sind vielfältig. Die neue Online-Publikation „Ausgezeichnete Praxisbeispiele“ zeigt eine breite Palette erfolgreicher Projekte des Wettbewerbs „Klimaaktive Kommune 2020“ – vom Strombilanzkreismodell bis zum Einsatz einer neuen, klimarobusten Energie-Pflanze. Die Beispiele aus zehn ausgezeichneten Kommunen zeigen, wie es gehen kann.

Die Städte Aalen, Bremerhaven, Dresden, Geisa, München und Osnabrück sowie der Main-Taunus-Kreis, der Rems-Murr-Kreis, der Kreis Steinfurt und der Landkreis St. Wendel haben mit ihren vorbildlichen Projekten beim Wettbewerb „Klimaaktive Kommune 2020“ gewonnen. In den Bereichen Ressourcen- und Energieeffizienz, Klimaanpassung, Klimaaktivitäten zum Mitmachen und gemeinsame Aktivitäten von Jugend und Kommune bieten sie damit vielen anderen Kommunen gute Ideen und damit Blaupausen. Nachfragen zur Umsetzung sind ausdrücklich erwünscht – zu jedem Projekt ist eine Kontaktperson genannt.

Die Publikation kann kostenfrei als PDF heruntergeladen werden: https://difu.de/16593

#Klimaschutzbraucht – Motivation und Vorbilder auch in kurzen Videoclips
Die Kurzfilm-Reihe #Klimaschutzbraucht… gibt Kommunen weitere Impulse, um eigene Klimaaktivitäten anzugehen, zu verstärken und voranzutreiben. Das kann zu weiteren Maßnahmen für den kommunalen Klimaschutz motivieren. Die inhaltliche Bandbreite der Filme reicht vom Thema Klimakommunikation „Stichwort Aufmerksamkeit“ über erneuerbare Energie- und Wärmegewinnung bis zu Ressourcenschutz und Klimaanpassung als wichtiges Pendant zum Klimaschutz.

Alle Filmclips sind unter https://klimaschutz.de/motivationsfilme zu finden.

Der Text ist selbstverständlich frei zur Weiternutzung. Über ein Belegexemplar/Beleglink an presse@difu.de würden wir uns sehr freuen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Anna Hogrewe-Fuchs
hogrewe-fuchs@difu.de
+49 221 340308-16

Ulrike Vorwerk
vorwerk@difu.de
+49 221 340308-17

Originalpublikation:
https://difu.de/16593

Weitere Informationen:
https://www.klimaschutz.de/motivationsfilme (Kurzfilme #Klimaschutzbraucht …)
http://difu.de/16596 (Pressemappe)

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Bioraffinerie am Bauernhof der Zukunft

Monika Landgraf Strategische Entwicklung und Kommunikation – Gesamtkommunikation
Karlsruher Institut für Technologie
Eine Bioraffinerie-Farm errichten das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Universität Hohenheim. Mit ihrer gemeinsamen Initiative zielen sie auf wirtschaftliche und nachhaltige technische Lösungen zur Verwertung von biogenen Reststoffen: Kleine Bioraffinerien, angesiedelt an Bauernhöfen, liefern Materialien und Energieträger, schließen Kreisläufe vor Ort und tragen dazu bei, Natur und Klima zu schützen. An der Versuchsstation „Unterer Lindenhof“ der Universität Hohenheim bauen die Partner eine bestehende Bioraffinerie-Anlage aus und führen technologische Innovationen zusammen.

Eine Bioraffinerie-Farm errichten das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Universität Hohenheim. Mit ihrer gemeinsamen Initiative zielen sie auf wirtschaftliche und nachhaltige technische Lösungen zur Verwertung von biogenen Reststoffen: Kleine Bioraffinerien, angesiedelt an Bauernhöfen, liefern Materialien und Energieträger, schließen Kreisläufe vor Ort und tragen dazu bei, Natur und Klima zu schützen. An der Versuchsstation „Unterer Lindenhof“ der Universität Hohenheim bauen die Partner eine bestehende Bioraffinerie-Anlage aus und führen technologische Innovationen zusammen.

Auf dem Bauernhof der Zukunft entstehen neben herkömmlichen landwirtschaftlichen Produkten auch Basischemikalien aus pflanzlicher Biomasse. Die Basischemikalien dienen als Ausgangsstoffe für Kunststoffe und Kraftstoffe, die an anderer Stelle erzeugt werden. Reststoffe aus diesen Prozessen werden wiederum in einer Biogasanlage energetisch verwertet und landen als Dünger wieder auf dem Feld. Dies ist die Vision von Forschenden um Professorin Andrea Kruse vom Fachgebiet Konversionstechnologien nachwachsender Rohstoffe der Universität Hohenheim und Professor Nicolaus Dahmen vom Institut für Katalyseforschung und -technologie des KIT. Gemeinsam wollen sie eine Bioraffinerie-Farm errichten, die pflanzliche Reststoffe und Nebenprodukte der Landwirtschaft nutzt, um ohne Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion eine breite Palette von Materialien und Energieträgern herzustellen.

„Werden verschiedene Prozesse effizient hintereinandergeschaltet, lässt sich Biomasse entlang der ganzen Wertschöpfungskette zu Lebensmitteln, Futtermitteln, Werkstoffen, Materialien, Chemikalien und Energie veredeln“, sagt Dahmen. Bioraffinerien überzeugen jedoch nicht nur durch die gleichzeitige Herstellung mehrerer Produkte, sondern tragen auch zum Schutz von Natur und Klima bei. „Wenn aus Biomasse Kunststoffe, neue Materialien oder Kraftstoffe hergestellt werden, wird Kohlenstoff gebunden“, erläutert Kruse. „Werden diese biogenen Produkte dann am Ende ihrer Nutzungsdauer zur Energieerzeugung verbrannt, wird nur dieselbe Menge an Kohlendioxid freigesetzt, die auch beim Verrotten des pflanzlichen Ausgangsmaterials entstehen würde. So können nicht nur fossile Brennstoffe, sondern auch CO2-Emissionen eingespart werden.“

Technikum verarbeitet Biomasse zu Plattformchemikalien
Ein wesentliches Ziel dieses Projekts im laufenden Wissenschaftsjahr 2020/21 – Bioökonomie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ist, Energie- und Stoffkreisläufe vor Ort zu schließen. „Im Wesentlichen geht es um eine vielseitige Kombination von chemisch-physikalischen Verfahrenstechniken mit biologischen und biotechnologischen Prozessen“, sagt Dahmen. Dazu bauen die Karlsruher und die Hohenheimer Forschenden eine bestehende Bioraffinerie-Anlage an der Versuchsstation „Unterer Lindenhof“ der Universität Hohenheim aus. Der Betrieb des Technikums wird die möglichst vollständige stoffliche Verarbeitung von Biomasse zu Plattformchemikalien demonstrieren.

Holz, Stroh und Gräser enthalten Lignocellulose als Stützsubstanz. In der Bioraffinerie wird diese aufgespalten; die einzelnen Komponenten Cellulose, Hemicellulose und Lignin werden separat verwertet. Ein Karlsruher Verfahren zur Ligninspaltung wird dabei mit einem Hohenheimer Verfahren zur Verwertung von Lignocellulose gekoppelt. Hier entstehen unter anderem Furfural und Phenole, mit denen sich beispielsweise biogene und damit formaldehydfreie Spanplatten und Sperrholz herstellen lassen.

Ein weiteres Beispiel für den Ansatz, Biomasse dezentral in Zwischenprodukte umzusetzen und diese zentral weiterzuverarbeiten, ist das bioliq®-Verfahren des KIT: Aus trockener Biomasse werden synthetische Kraftstoffe und chemische Grundprodukte hergestellt. Als Nebenprodukte entstehen Wärme und Strom, die den Energiebedarf des Prozesses decken. Um energie- und kostenaufwendige Transportwege einzusparen, kombiniert das bioliq®-Konzept die dezentrale Erzeugung eines energiereichen Zwischenprodukts, genannt Biosyncrude, mit dessen zentraler Umwandlung zu Synthesegas. Dieses wird anschließend zum gewünschten Endprodukt veredelt.

Mit der Koppelung von Lebensmittelproduktion und Kunststoffherstellung für Verpackungen beschäftigen sich die On-farm-Bioraffinerie-Konzepte von Professorin Andrea Kruse in Hohenheim. Aus Biomasse entsteht beispielsweise Hydroxymethylfurfural (HMF). Daraus lassen unter anderem Lebensmittelverpackungen, Getränkeflaschen, Fasern für Autositze, Sportbekleidung oder Autoteile herstellen.

Kleine Anlagen gewährleisten Nachhaltigkeit auf regionaler Ebene
Die Bioraffinerie auf einem Bauernhof soll allerdings nicht alle Verfahrensschritte in einer Anlage vereinen. Ziel sind möglichst kleine Anlagen, aus denen Nährstoffe direkt vom jeweiligen Hof wieder auf die Felder gelangen können. Damit auch kleine Anlagen wirtschaftlich arbeiten, werden die Zwischenprodukte in größeren Fabriken weiterverarbeitet. So soll Nachhaltigkeit auf regionaler Ebene gewährleistet werden. (or)

Details zum KIT-Zentrum Energie: https://www.energie.kit.edu

Kontakt für diese Presseinformation:
Margarete Lehné, stellv. Pressesprecherin, Tel.: +49 721 608-41157, E-Mail: margarete.lehne@kit.edu

Als „Die 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 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 23 300 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. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: https://www.kit.edu/kit/presseinformationen.php

Weitere Informationen:
https://www.kit.edu/kit/pi_2021_038_bioraffinerie-am-bauernhof-der-zukunft.php

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Grippeschutzimpfung: Neue Richtlinie verbessert Versorgung älterer Menschen

Nina Meckel Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsche Gesellschaft für Geriatrie (DGG)
Die seit dem 1. April 2021 geltende Schutzimpfungs-Richtlinie des Bundesgesundheitsministeriums stellt klar: Gesetzlich Versicherte ab 60 Jahren sollen im Rahmen ihrer Grippeschutz-Impfung den Hochdosis-4-fach-Influenzaimpfstoff erhalten. Die Deutsche Gesellschaft für Geriatrie (DGG) begrüßt die neue Richtlinie sehr, sieht aber noch weiteres Verbesserungspotenzial.

In den letzten Monaten hat sich in Deutschland bereits einiges getan in puncto Versorgungssicherheit älterer Menschen: Zunächst wurde der Hochdosis-4-fach-Influenzaimpfstoff für Personen ab 65 Jahren zugelassen, Ende Februar wurde die Zulassung auf die 60- bis 64-Jährigen erweitert. „Aus geriatrischer Perspektive sind das sehr positive Entwicklungen, denn sie tragen den besonderen Bedürfnissen älterer Menschen besser Rechnung. Denn zum einen sind die Älteren besonders gefährdet, eine Influenza-Infektion zu entwickeln, zum anderen haben sie eine deutlich höhere Sterblichkeit, wenn sie infiziert sind. Bis zu 90 Prozent aller Grippe-Toten sind älter als 60 Jahre“, erklärt Dr. Anja Kwetkat, Direktorin der Klinik für Geriatrie am Universitätsklinikum Jena und Sprecherin der DGG-Arbeitsgruppe Impfen. Gleichzeitig sinke die Wirksamkeit der Grippeimpfung mit zunehmendem Lebensalter, so die Geriaterin. Der neue Hochdosis-Impfstoff, der im Vergleich zum normalen Influenza-Impfstoff die vierfache Antigenmenge enthält, wirkt dem durch seine stärkere Wirksamkeit entgegen.

Empfehlung weiterer stärker wirksamer Impfstoffe könnte Versorgungslage weiter verbessern
Dennoch sieht Dr. Kwetkat Verbesserungspotenzial bei der Grippeimpfung älterer Menschen hierzulande: „Neben dem Hochdosis-Impfstoff gibt es weitere Grippe-Impfstoffe mit einer verbesserten Wirksamkeit bei Älteren. Diese könnten z. B. eingesetzt werden, um eventuelle Versorgungsengpässe auszugleichen.“ Diese sind durchaus zu befürchten, da es für den Hochdosis-Impfstoff nur einen einzigen Hersteller gibt. Die Ständige Impfkommission STIKO bescheinigt in ihrer wissenschaftlichen Stellungnahme dem adjuvantierten 4-fach-Influenza-Impfstoff ebenfalls eine bessere Wirksamkeit, kritisiert aber die bisher weniger gute Datenlage als beim Hochdosis-Impfstoff. „In Großbritannien etwa belegen die sogenannten Real World Data, dass der adjuvantierte Impfstoff eine überlegene Wirksamkeit gegenüber dem Standard-Impfstoff hat, denn dort wurde er bereits für die Älteren empfohlen und entsprechend eingesetzt. Wenn man diesen Impfstoff hierzulande zumindest bei Engpässen als Ersatz nutzen würde, wäre das aus meiner Sicht die bessere Alternative, als sich in diesem Falle nur auf den Standard-Impfstoff zu stützen – mit den bekannten Nachteilen“, so die Geriaterin.

Pressekontakt der DGG
Nina Meckel
medXmedia Consulting KG
Nymphenburger Str. 19
80335 München
Tel: +49 (0)89 / 230 69 60 69
Fax: +49 (0)89 / 230 69 60 60
E-Mail: presse@dggeriatrie.de

Deutsche Gesellschaft für Geriatrie (DGG)
Die Deutsche Gesellschaft für Geriatrie (DGG) ist die wissenschaftliche Fachgesellschaft der Ärzte, die sich auf die Medizin der späten Lebensphase spezialisiert haben. Wichtige Schwerpunkte ihrer Arbeit sind unter anderem Bewegungseinschränkungen und Stürze, Demenz, Inkontinenz, Depressionen und Ernährungsfragen im Alter. Häufig befassen Geriater sich auch mit Fragen der Arzneimitteltherapie von alten Menschen und den Wechselwirkungen, die verschiedene Medikamente haben. Bei der Versorgung geht es darum, den alten Menschen ganzheitlich zu betreuen und ihm dabei zu helfen, so lange wie möglich selbstständig und selbstbestimmt zu leben. Die DGG wurde 1985 gegründet und hat heute rund 1.700 Mitglieder.

Weitere Informationen:
https://www.dggeriatrie.de/presse/pressemeldungen/1778-pm-grippeschutzimpfung-ne…

Anhang
Grippeschutzimpfung: Neue Richtlinie verbessert Versorgung älterer Menschen

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Mehr Gemüse, weniger Milch

Nicolas Scherger Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Weltweit werden die natürlichen Ressourcen für die Ernährung immer knapper. Unterschiedliche politische Initiativen zielen darauf ab, in den nächsten Jahren den ökologischen Fußabdruck des Lebensmittelkonsums zu verringern und Lebensmittelverschwendung zu verhindern. Hanna Helander von der Professur für Gesellschaftliche Transformation und Kreislaufwirtschaft hat zusammen mit Kolleginnen und Kollegen die Umweltauswirkungen verschiedener Ernährungsstile sowie die damit einhergehende Abfallvermeidung hierzulande untersucht.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass eine Umstellung auf eine pflanzenbasierte Ernährung den ökologischen Fußabdruck in Deutschland deutlich verringern könnte. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Environmental Research Letters“ erschienen.

Die Bundesrepublik Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 die Lebensmittelverschwendung in Konsum und Vertrieb zu halbieren. In ihrer Analyse betrachten die Forschenden drei Szenarien einer ernährungsphysiologisch sinnvollen, pflanzenbasierten Ernährungsweise und vergleichen diese miteinander. Zum einen begutachten sie die Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Ernährung, die Fleischkonsum vorsieht. Zum anderen untersuchen sie den Vorschlag der EAT Lancet Kommission für eine Ernährung innerhalb der Belastungsgrenzen der Erde, die weniger Fleisch erlaubt. Die EAT Lancet Kommission ist ein Zusammenschluss von 37 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der ganzen Welt, die erforschen, wie sich eine zukünftige Bevölkerung von zehn Milliarden Menschen innerhalb der ökologischen Ressourcen der Erde gesund ernähren kann. Als drittes betrachten Helander und ihre Kollegen eine vegetarische Variante der EAT Lancet Ernährungsweise.

Mithilfe eines Berechnungsmodells für Lebensmittel und Landwirtschaft hat das Team die Biomasse-, Ackerland- und Blauwasser-Fußabdrücke der globalen Lieferketten zu den Ernährungsszenarien erfasst. Als blaues Wasser wird die Wassermenge bezeichnet, die in der Industrie und im häuslichen Gebrauch zur künstlichen Bewässerung oder zur Herstellung von Produkten benötigt wird.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine milcharme, vegetarische Ernährung besonders effektiv wäre, um den Biomasse-Fußabdruck bis zu 61 Prozent und den Ackerland-Fußabdruck bis zu 48 Prozent zu verringern. Die Halbierung der Lebensmittelabfälle hätte eine Einsparung der Biomasse- und Ackerland-Fußabdrücke von 11 Prozent respektive 15 Prozent zur Folge. „Zwar ließen sich mit einer vegetarischen Ernährung fast die Hälfte der Flächen für die Lebensmittelproduktion einsparen, der Einfluss auf das blaue Wasser wäre aber leider gering. Um diesen Verbrauch zu senken, wäre es hilfreicher, Lebensmittelabfälle zu reduzieren“, sagt Helander.

Eine vegetarische Ernährung allein reiche dafür nicht aus – im Gegenteil: Die Studie zeigt, dass auch eine pflanzenbasierte Ernährung trotz verringerter Fußabdrücke zu mehr Lebensmittelabfällen führen kann, da damit der Konsum von Produkten steigt, die einen höheren Anteil an Lebensmittelabfällen aufweisen – zum Beispiel Kartoffel, Rüben oder Getreide. „Politische Strategien, die sowohl den Fußabdruck des Lebensmittelkonsums als auch die Lebensmittelverschwendung minimieren wollen, können also widersprüchlich sein“, bilanziert Hanna Helander. „Eine höhere Ressourceneffizienz lässt sich am besten erreichen, wenn wir die Reduktionspotenziale aller verfügbaren Strategien ausschöpfen und gleichzeitig die Wechselwirkungen der unterschiedlichen Strategien berücksichtigen.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Hanna Helander
Professur für Gesellschaftliche Transformation und Kreislaufwirtschaft
Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-67920
E-Mail: hanna.helander@transition.uni-freiburg.de

Originalpublikation:
Helander Hanna; Bruckner Martin; Leipold Sina; Petit-Boix, Anna and Stefan Bringezu (2021): Eating healthy or wasting less? Reducing resource footprints of food consumption. In: Environmental Research Letters. DOI: 10.1088/1748-9326/abe673

Weitere Informationen:
https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2021/mehr-gemuese-weniger-milch

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Korallen, die Algen spucken

Marietta Fuhrmann-Koch Kommunikation und Marketing
Universität Heidelberg
Mikroalgen aus der Gruppe der Dinoflagellaten gehen seit Urzeiten intrazelluläre Symbiosen mit Korallen ein. Ein Forschungsteam vom Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg hat nun herausgefunden, dass solche Symbiosen von der Fähigkeit der Algen abhängen, das Immunsystem ihrer Wirtszelle zu unterdrücken und so die Beseitigung durch „Ausspucken“ zu vermeiden. Die Wissenschaftler fanden außerdem Hinweise darauf, dass es sich bei dieser Immunantwort um einen evolutionär alten Abwehrmechanismus handelt, der weiter verbreitet ist als bisher angenommen.

Eine alte Immunantwort reguliert die Entstehung von vorteilhaften Symbiosen
Mikroalgen aus der Gruppe der Dinoflagellaten sind bekannt für ihre Fähigkeit, in anderen tierischen Zellen zu überleben. Auch mit Korallen gehen diese winzigen Einzeller seit Urzeiten wechselseitig vorteilhafte Beziehungen ein. Indem sie lebenswichtige Nährstoffe an ihre Wirte weitergeben, ermöglichen es Dinoflagellaten den Korallen etwa, auch in kargen Regionen zu gedeihen. Ein Forschungsteam vom Centre for Organismal Studies (COS) der Universität Heidelberg hat nun herausgefunden, dass solche Symbiosen innerhalb der Zelle entscheidend von der Fähigkeit der Algen abhängen, das Immunsystem ihrer Wirtszelle zu unterdrücken und so die Beseitigung durch „Ausspucken“ zu vermeiden. Gleichzeitig fanden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Hinweise darauf, dass es sich bei dieser Immunantwort um einen evolutionär alten Abwehrmechanismus handelt, der weiter verbreitet ist als bisher angenommen.

Bei diesem Mechanismus handelt es sich um die sogenannte Vomozytose. Entgegen bisheriger Annahmen werden von Korallen aufgenommene Mikroalgen nicht von der Zelle verdaut, wenn sie sich nicht als Symbionten – als Teil einer Symbiose – eignen, sondern im Rahmen der Vomozytose wieder „ausgespuckt“. Spezielle Dinoflagellaten sind in der Lage, diese Immunantwort ihrer Wirtszelle gezielt zu unterdrücken, um so in der Zelle zu verbleiben. Wie ihnen das gelingt, zeigt eine Studie, die unter der Leitung der Zellbiologin Prof. Dr. Annika Guse am COS durchgeführt wurde. „Die Herausforderung für die Korallen besteht darin, zwischen nützlichen und potenziell schädlichen Mikroorganismen zu unterscheiden. Die Algen wiederum müssen die Immunantwort der Wirtszelle umgehen, eine intrazelluläre Nische etablieren, in der sie überleben können, und die eigenen Zellfunktionen so auf die ihres Wirtes abstimmen, dass Nährstoffe effizient ausgetauscht werden können“, erklärt die Wissenschaftlerin.

Bislang konnte für keine der gängigen Theorien, die diese Vorgänge zu erklären versuchen, ein experimenteller Beweis erbracht werden. Das Team um Prof. Guse hat nun anhand des Modellsystems Exaiptasia diaphana (Aiptasia) aus der Gattung der Seeanemonen nachvollzogen, wie die Immununterdrückung durch den Symbionten dazu beiträgt, dass die Wirtszelle geeignete Mikroalgen erkennt und langfristig aufnimmt. Die Larven der Seeanemone Aiptasia nehmen die Symbionten aus der Umwelt in gleicher Weise auf wie Korallenlarven. Außerdem eignen sich die Larven der auch als Glasrosen bekannten Seeanemonen aufgrund ihrer Größe und Transparenz hervorragend für hochauflösende Bildgebung und zellbiologische Untersuchungen.

Aus der Umwelt nimmt Aiptasia kontinuierlich unterschiedliche Partikel auf, ohne dabei zwischen geeigneten und ungeeigneten Teilchen oder Lebewesen zu unterscheiden. Nicht kompatible Partikel werden anschließend innerhalb eines bestimmten Zeitraums wieder „ausgespuckt“. Symbionten vermeiden diesen Vorgang der sogenannten Vomozytose, vermutlich indem sie die Signalwege der Toll-like-Rezeptoren (TLR) der Wirtszelle unterbrechen. Diese Rezeptoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung des zelleigenen Abwehrsystems und sorgen dafür, dass unerwünschte Eindringlinge erkannt und entfernt werden. Bei den meisten Tieren werden die Toll-like-Rezeptoren von dem Gen MyD88 gesteuert. „Wir konnten nachweisen, dass Algen-Symbionten MyD88 unterdrücken, um die Symbiose zu initiieren. So schaffen sie es, der Vomozytose zu entgehen“, erläutert Prof. Guse.

Gleichzeitig deuten die Erkenntnisse der Heidelberger Wissenschaftler darauf hin, dass es sich bei der Vomozytose um einen Mechanismus handelt, der weiter verbreitet ist als vermutet. Bislang wurde angenommen, dass das „Ausspucken“ von schädlichen Eindringlingen selbst initiiert wird, um den teilweise sehr spezialisierten Immunantworten der potenziellen Wirtszelle zu entkommen. Die Studie mit dem Aiptasia-Modell legt jedoch nahe, dass dieser Vorgang auch von der Wirtszelle ausgelöst werden kann. Die Forscherinnen und Forscher nehmen daher an, dass es sich bei der Vomozytose um einen evolutionär alten Abwehrmechanismus handelt, den sich Korallen oder Nesseltiere wie Aiptasia zunutze machen, um geeignete Symbionten zu selektieren. Prof. Guse: „Die Vermutung liegt nahe, dass die Vomozytose ein wichtiger Prozess ist, der überhaupt erst zur Entstehung des intrazellulären Lebenswandels der Korallen-Symbionten geführt hat.“

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift „Nature Microbiology“ veröffentlicht. Finanziert wurden die Forschungsarbeiten unter anderem aus Mitteln des Horizon 2020-Programms der Europäischen Union und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Kontakt:
Universität Heidelberg
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Annika Guse
Centre for Organismal Studies
Telefon (06221) 54-6264
annika.guse@cos.uni-heidelberg.de

Originalpublikation:
M. R. Jacobovitz, S. Rupp, P. A. Voss, I. Maegele, S. G. Gornik, A. Guse: Dinoflagellate symbionts escape vomocytosis by host cell immune suppression. Nature Microbiology (29 April 2021), https://dx.doi.org/10.1038/s41564-021-00897-w

Weitere Informationen:
https://www.cos.uni-heidelberg.de/index.php/a.guse?l=

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Wem gehört der Fußball?

Stephan Laudien Abteilung Hochschulkommunikation/Bereich Presse und Information
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Wirtschaftswissenschaftler der Universität Jena erforschen in einem DFG-Teilprojekt die Eigentumsverhältnisse im europäischen Fußball

Jedes Jahr der immergleiche deutsche Meister, jedes Jahr die gleichen Vereine im Halbfinale der Champions League und nun die Pläne für eine „Super League“ der reichsten Clubs in Europa: „Wem gehört der Fußball?“, diese Frage beschäftigt die Wirtschaftswissenschaftler Prof. Dr. Mike Geppert und Kenny Böswetter von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs-Transregio 294 „Strukturwandel des Eigentums“ untersuchen die beiden Wissenschaftler die Eigentumsverhältnisse in den „Big Five“ des europäischen Fußballs, also in den ersten Ligen in Spanien, England, Deutschland, Italien und Frankreich. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Untersuchung für die Dauer von vier Jahren mit einer Summe von 235.000 Euro.

Der „Fall Hopp“ spielt eine Rolle
„Wir wollen untersuchen, inwieweit die Eigentumsverhältnisse im Fußball die Regeln in den Verbänden beeinflussen“, sagt Mike Geppert. Der Inhaber des Lehrstuhls Strategisches und Internationales Management konstatiert, dass sich die vorherrschenden marktwirtschaftlichen Regeln einzelner Länder im Fußball widerspiegeln. Während in Deutschland mit seiner Idee der sozialen Marktwirtschaft die 50+1 Regel gilt, die verhindern soll, dass Fußballvereine komplett übernommen werden können, gelten etwa in England andere Regeln. Dort würde ein freierer Markt erlauben, dass Sportvereine gekauft werden können. „Wir werden untersuchen, welchen Einfluss Clubeigner, wie etwa Roman Abramowitsch bei Chelsea London, haben“, sagt Mike Geppert.

Beim Blick auf die Bundesliga werde der „Fall Hopp“ eine Rolle spielen, die faktische Übernahme der TSG Hoffenheim durch den SAP-Gründer Dietmar Hopp. Mike Geppert sagt, Hopps Engagement in Hoffenheim werde oftmals als der Sündenfall im bezahlten Fußball in Deutschland dargestellt. Zudem werde dem Newcomer RB Leipzig vorgeworfen, das Modell Hopp kopiert zu haben. Dabei verstelle das den Blick auf die sogenannten Werksclubs in Leverkusen und Wolfsburg.

Bleibt der Fußball in Europa ein öffentliches Gut?
In der Studie „Who owns football?“ wird es auch um die Frage gehen, in welchem Maße der Fußball als öffentliches Gut anzusehen ist. Mike Geppert konstatiert, dass über diese Frage verstärkt seit etwa 20 Jahren debattiert werde. Ein Beleg für die Bedeutung des Fußballs als öffentliches Gut sei sicherlich die Tatsache, dass die europäischen Ligen trotz Corona mehrheitlich weiterlaufen. „Ein wenig hat das etwas von Brot und Spiele“, sagt Prof. Geppert.

Gemeinsam mit Kenny Böswetter, der im Rahmen der Studie seine Doktorarbeit schreibt, wird Mike Geppert in einem zweiten Teil der Arbeit eine Fallstudien-basierte Analyse von Premier League und Bundesliga vornehmen. Sein wissenschaftliches Interesse begründet Prof. Mike Geppert mit der offensichtlichen Tatsache, dass Fußballvereine Wirtschaftsunternehmen immer ähnlicher werden. Privat ist der Wirtschaftswissenschaftler selbst Fan: In der Bundesliga drückt er Union Berlin die Daumen, in der Premier League ist Manchester City sein Verein: „Ich habe mich schon für Manchester City begeistert, als der Verein noch in der zweiten englischen Liga spielte“. Heißt im Klartext, noch bevor der Verein von der Herrscherfamilie des Emirats in Abu Dhabi übernommen wurde.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Mike Geppert
Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Carl-Zeiß-Straße 3, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 943160
E-Mail: mike.geppert@uni-jena.de

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Einkaufen ohne Verpackungsmüll

Klaus Jongebloed Pressestelle
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
DBU-Projekt entwickelt Standards zur Abfallvermeidung

Eberswalde. Bei einem gewöhnlichen Einkauf kommt oft viel Müll in Form von Verpackungen zusammen. Eine Alternative sind Unverpackt-Läden. Den Betreiberinnen und Betreibern fehlen bislang aber standardisierte Lösungen zum Beispiel für Transport oder Marketing ihrer Produkte. Ein Projekt der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) will Abhilfe schaffen und den Verpackungsmüll durch branchenweite Standards systematisch reduzieren. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Vorhaben fachlich und finanziell mit rund 291.000 Euro.

Nudeln in Plastikverpackungen, eingeschweißtes Obst und Gemüse, aufwendige Umverpackungen für Süßwaren und Getränke in Einwegplastikflaschen: Deutschland hat ein stetig wachsendes Müllproblem. Lag die Menge an Verpackungsmüll vor 20 Jahren noch bei rund 15 Millionen Tonnen, waren es 2018 bereits 18,6 Millionen Tonnen. „Besonders die Kunststoffabfälle sind für eine Vielzahl von Umweltproblemen verantwortlich“, sagt Dr. Susanne Wiese-Willmaring, DBU-Referatsleiterin für Lebensmittel. Nach Informationen des Umweltbundesamtes landen jährlich weltweit bis zu zehn Millionen Tonnen Abfall im Meer. Viele Tiere hielten die Teilchen für Nahrung und würden sie fressen, ohne die Partikel verdauen zu können. Sie verhungerten mit vollem Magen. Für andere Tiere wiederum würden die Plastikteile zur tödlichen Falle, weil sie sich in ihnen verfangen und ertrinken können.

Weniger Müll beim Einkauf
Eine Möglichkeit, weniger Verpackungsmüll zu erzeugen, ist laut Wiese-Willmaring der Einkauf in Unverpackt-Läden: Kundinnen und Kunden füllen sich die benötigten Mengen von Nudeln, Kaffee, Reinigungsmitteln und Co. in Gefäße ab oder nehmen die Ware lose mit. Auch Mehrwegsysteme sind eine Option. „Unverpackt-Läden nutzen bereits heute Großverpackungen und sparen so Material ein“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Jens Pape von der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde. Allerdings seien an Verpackungen verschiedene Funktionen geknüpft. Pape: „Sie sichern zum Beispiel die Hygiene, erfüllen Kennzeichnungsvorschriften zu Haltbarkeit, Lagerung, Inhaltsstoffen und Allergenen oder werden zu Marketingzwecken bedruckt und beklebt. Der Unverpackt-Handel muss hierfür also Alternativen entwickeln.“

Neue Standards für Unverpackt-Läden
Die Forscherinnen und Forscher der HNEE und ihre Praxispartner sehen vor allem zwei Herausforderungen: zum einen die verpackungsarme Beschaffung, zum anderen die rechtlichen Rahmenbedingungen. „Logistik und Zulieferer sind noch nicht an den verpackungsfreien Einkauf angepasst“, sagt Pape. „Wir brauchen effiziente und praxistaugliche Lösungen für Transportverpackungen, den Einsatz von nachhaltigen Verpackungsmaterialien und Mehrwegsysteme.“ Ein sensibler Aspekt ist Pape zufolge der vorgegebene Rechtsrahmen, insbesondere das Hygiene- und Schädlingsmanagement. Hierfür gibt es bislang kein einheitliches Vorgehen, jeder Laden entwickelt individuelle Lösungen. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von branchenweiten Standards, um so das Unverpackt-Konzept künftig effizienter, nachhaltiger und professioneller zu gestalten. So kann „unverpackt“ auch für den klassischen Lebensmittelhandel interessanter werden.

Fotos nach IPTC-Standard zur kostenfreien Veröffentlichung unter http://www.dbu.de
Wann immer das generische Maskulinum verwendet wird, dient dies lediglich der besseren Lesbarkeit. Gemeint sein können aber alle Geschlechter.

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Studie: Wie verändern Berufseinstieg und Renteneintritt die Persönlichkeit?

Frank Aischmann Kommunikation, Marketing und Veranstaltungsmanagement
Humboldt-Universität zu Berlin
Welche Persönlichkeitsmerkmale sich in den Jahren um den Berufsstart und der Verrentung wandeln, haben die Psychologinnen Eva Asselmann und Jule Specht von der Humboldt-Universität zu Berlin untersucht

Bei der Arbeit sind wir mit einer Vielzahl an Aufgaben und Erwartungen konfrontiert. Werden wir reifer, wenn wir ins Berufsleben eintreten und entspannter, wenn wir in Rente gehen? Dieser Frage gingen Eva Asselmann und Jule Specht von der Humboldt-Universität zu Berlin nach.
Die Forscherinnen konnten zeigen, dass junge Erwachsene, die erstmals ins Berufsleben einstiegen, in den Jahren danach merklich gewissenhafter, extravertierter und verträglicher wurden. Bei älteren Personen, die in Rente gingen, nahm die Gewissenhaftigkeit in den darauf folgenden Jahren deutlich ab.
Für ihre Studie werteten die Psychologinnen Daten von mehr als 3500 angehenden Berufseinsteiger:innen und mehr als 2500 angehenden Rentner:innen aus dem Sozioökonomischen Panel (SOEP) aus, einer bevölkerungsrepräsentativen Langzeitstudie aus Deutschland. Sie untersuchten die fünf Persönlichkeitsmerkmale Offenheit, Geselligkeit, Gewissenhaftigkeit, Verträglichkeit und emotionale Stabilität in den Jahren vor und nach dem Berufseinstieg bzw. Renteneintritt.
Zusammengefasst stützen die Studienergebnisse die Annahme, dass wir reifen, wenn wir ins Berufsleben eintreten, und entspannter werden, wenn wir aus dem Berufsleben aussteigen. Letzteres wird auch als „la-Dolce-Vita-Effekt“ bezeichnet.
Eine mögliche Erklärung: Bei der Arbeit sind wir mit klaren Erwartungen konfrontiert: Wir müssen zuverlässig und pünktlich sein, Termine und Verpflichtungen einhalten, überzeugend aufzutreten und uns anderen gegenüber freundlich und professionell verhalten. Das könnte erklären, warum es nach dem Berufseintritt zu einer Persönlichkeitsreifung kommt. Wenn wir in Rente gehen, fallen diese Anforderungen weg – es bleibt also mehr Raum, um zu entspannen und die Vorzüge des Lebens zu genießen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. rer. nat. habil. Eva Asselmann
Institut für Psychologie, Humboldt-Universität zu Berlin
eva.asselmann@hu-berlin.de

Originalpublikation:
Asselmann, Eva und Specht, Jule (2021): “Personality maturation and personality relaxation: Differences of the Big Five personality traits in the years around the beginning and ending of working life”, Journal of Personality, DOI: 10.1111/jopy.12640.

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Starker Rückgang der Darmkrebs-Inzidenz und -Sterblichkeit seit Einführung der Vorsorge-Darmspiegelung

Dr. Sibylle Kohlstädt Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Krebsforschungszentrum
Seit 2002 bieten die gesetzlichen Krankenkassen die Darmspiegelung als primäre Screening-Untersuchung an, mit der Darmkrebs und Vorstufen entdeckt werden können. Damit kann die Zahl der Neuerkrankungen gesenkt und die Heilungschance verbessert werden. Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum berechneten nun die Entwicklung der Darmkrebs-Inzidenz und Sterblichkeit innerhalb dieses Zeitraums: Von 2000 bis 2016 ging die altersstandardisierte Neuerkrankungsrate bei beiden Geschlechtern um knapp ein Viertel zurück. Noch deutlicher waren die Effekte auf die Sterblichkeitsrate: Zwischen 2000 und 2018 sank sie bei Männern um 35,8 Prozent, bei Frauen sogar um 40,5 Prozent.

„Die Rückgänge bei den Neuerkrankungen und bei der Sterblichkeit beobachten wir vor allem in der Altersgruppe ab 55 Jahren, für die die Darmspiegelung angeboten wird. Zusammen mit den Ergebnissen bereits vorliegender Studien lassen diese Zahlen keine Zweifel mehr offen, dass das Angebot der gesetzlichen Darmkrebsvorsorge und insbesondere die Darmspiegelung ein hochwirksames Instrument der Krebsprävention ist”, sagt Hermann Brenner vom Deutschen Krebsforschungszentrum.

Am stärksten ausgeprägt waren die Rückgänge bei Karzinomen des Enddarms und des unteren Darmabschnitts („distales Kolon”). Für Tumoren des oberen Darmabschnitts („proximales Kolon”) beobachteten die Forscher dagegen kaum einen Rückgang der Neuerkrankungsrate. „Die Tumorvorstufen im oberen Dickdarm sind häufig mit dem Endoskop schwerer zu erkennen und weisen auch andere biologische Eigenschaften auf”, nennt Brenner Gründe für die geringere Wirksamkeit der Endoskopie im oberen Darmabschnitt. Aber auch die Tumoren im oberen Dickdarmabschnitt wurden zunehmend früher und damit in einem besser heilbaren Krebsstadium erkannt. „Eine frühere Erkennung hat auch in diesem Darmabschnitt zu einem erheblichen Rückgang der Sterblichkeit an Krebserkrankungen beigetragen, obwohl die Inzidenz dieser Tumoren innerhalb des Untersuchungszeitraums kaum zurückgegangen ist”, erklärt Brenner.

Einen direkten Vergleich der Erkrankungsraten von Teilnehmern und Nicht-Teilnehmern an der Screening-Koloskopie konnten die Wissenschaftler in dieser Register-basierten Studie nicht durchführen: Krebsregisterdaten dürfen aus datenschutzrechtlichen Gründen in Deutschland nicht mit den Daten zur Teilnahme an der Vorsorgedarmspiegelung verknüpft werden. Den Zusammenhang mit der Darmspiegelung konnten die Wissenschaftler aber in anderen Studien vielfach belegen. Der deutliche Rückgang der Darmkrebs-Inzidenz und -Sterblichkeit trotz der demografischen Entwicklung ist daher aus Sicht der Epidemiologen in allererster Linie der Wirksamkeit der Darmkrebsvorsorge zu verdanken.

Knapp 20 Jahre nach Einführung der Vorsorge-Darmspiegelung hat zwar gut die Hälfte der über 50-Jährigen in Deutschland schon einmal eine Darmspiegelung und damit einen wirksamen Schutz vor Darmkrebs erhalten, da hierbei die meisten Vorstufen von Darmkrebs entdeckt und abgetragen werden können. Doch noch immer erkranken jedes Jahr fast 60.000 Menschen an Darmkrebs, und fast 25.000 Menschen sterben an der Erkrankung. Brenner ist überzeugt, dass sich diese Zahlen innerhalb der nächsten zehn Jahre halbieren ließen. Sein Appell an die Gesundheitspolitik: „Wir müssen dringend die Einladungsverfahren zur Darmkrebs-Vorsorge verbessern, um deutlich mehr Menschen zu motivieren, die Chance zur Krebsprävention zu ergreifen”.

Rafael Cardoso, Anna Zhu, Feng Guo, Thomas Heisser, Michael Hoffmeister, Hermann Brenner: Inzidenz und Mortalität proximaler und distaler kolorektaler Karzinome in Deutschland: Trends in der Ära der Vorsorge-Koloskopie
Deutsches Ärzteblatt 2021, DOI: 10.3238/arztebl.m2021.0111

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1.300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können.
Beim Krebsinformationsdienst (KID) des DKFZ erhalten Betroffene, interessierte Bürger und Fachkreise individuelle Antworten auf alle Fragen zum Thema Krebs.
Gemeinsam mit Partnern aus den Universitätskliniken betreibt das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) an den Standorten Heidelberg und Dresden, in Heidelberg außerdem das Hopp-Kindertumorzentrum KiTZ. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums an den NCT- und den DKTK-Standorten ist ein wichtiger Beitrag, um vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik zu übertragen und so die Chancen von Krebspatienten zu verbessern.
Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

Ansprechpartner für die Presse:
Dr. Sibylle Kohlstädt
Pressesprecherin
Strategische Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
T: +49 6221 42 2843
F: +49 6221 42 2968
E-Mail: S.Kohlstaedt@dkfz.de
E-Mail: presse@dkfz.de
http://www.dkfz.de

Originalpublikation:
Rafael Cardoso, Anna Zhu, Feng Guo, Thomas Heisser, Michael Hoffmeister, Hermann Brenner: Inzidenz und Mortalität proximaler und distaler kolorektaler Karzinome in Deutschland: Trends in der Ära der Vorsorge-Koloskopie
Deutsches Ärzteblatt 2021, DOI: 10.3238/arztebl.m2021.0111

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Neue Ursache zur Entstehung von Leukämie entdeckt

Bianca Hermle Kommunikation und Medien
Universitätsklinikum Tübingen
Forscherinnen und Forschern des Universitätsklinikums Tübingen ist es gelungen, eine molekulare Ursache der Leukämieentstehung zu identifizieren. Damit haben sie ein neuartiges experimentelles Modell etabliert, das es Patientinnen und Patienten mit Leukämie in Zukunft ermöglicht, spezifischer behandelt zu werden. Die Forschungsergebnisse sind aktuell in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell publiziert.

Schwere kongenitale Neutropenie (CN) ist ein prä-leukämisches Knochenmarkversagenssyndrom, das sich zu einer akuten myeloischen Leukämie (AML) entwickeln kann. Bei dieser seltenen angeborenen Erkrankung der Blutbildung handelt es sich um einen Immundefekt, der mit einer verminderten Anzahl an Granulozyten und funktionellen Defekten ebendieser einhergeht. Bereits früh nach der Geburt bilden sich bei Betroffenen schwere bakterielle Infektionen. Die einzig mögliche Therapie ist eine lebenslange Behandlung mit rekombinanten Wachstumsfaktoren (Proteinen), die täglich injiziert werden müssen. 20 Prozent der Patientinnen und Patienten mit angeborener Neutropenie erkranken bereits in den ersten Lebensjahrzehnten an Leukämie.

Den Forscherinnen und Forschern um Professorin Dr. Julia Skokowa, Dr. Benjamin Dannenmann und Dr. Maksim Klimiankou von der Abteilung Hämatologie, Onkologie, klinische Immunologie und Rheumatologie der Medizinischen Klinik des Uniklinikums Tübingen ist es nun gelungen, den Mechanismus der Leukämieentstehung aufzuschlüsseln und eine neue Therapie zu ergründen. Als Leiterin des Referenzlabors für Diagnostik und Forschung des internationalen Registers für schwere chronische Neutropenien (SCNIR) konnte Prof. Skokowa große Datenmengen von Patientinnen und Patienten mit seltenen Erkrankungen für ihr Forschungsvorhaben analysieren.

Da es für Neutropenie keine Tiermodelle gibt und es schwierig ist, genügend Knochenmarkzellen von Erkrankten zu gewinnen, erarbeiteten die Forscherinnen und Forscher ein neuartiges Versuchsmodell zur Untersuchung der Leukämie: Dabei versetzten sie die Blutzellen von Neutropenie-Patienten mithilfe molekularer Methoden zurück in einen frühen embryonalen Zustand – in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen). In Zellkulturen generierten sie aus diesen Stammzellen wiederum blutbildende Zellen. Unter Verwendung einer neuen Methode, der Genschere (CRISPR/Cas9), stellten sie die bösartige Leukämiezelle her und fügten die Genmutation in die iPS-Zellen hinzu. So gelang es den Expertinnen und Experten, Leukämiezellen in Zellkulturen zu generieren, die den primären Leukämiezellen der Neutropenie-Patienten sehr ähnlich sind.

Weiter untersuchten die Forschenden die Effekte jener Gene, von denen in Leukämiezellen viel größere Mengen vorhanden sind, als in gesunden Zellen. Um diese Auswirkung auf das Leukämiewachstum zu erforschen, wurden die Gene in den im Labor erzeugten Stammzellen mittels der Genschere ausgeschaltet. Dabei entdeckte man, dass das Ausschalten eines einzigen Proteins – BAALC – zum Tod der Leukämiezellen führt. Durch Analysen der Aktivierung aller BAALC-abhängigen Gene konnten Prof. Skokowa und ihr Team den molekularen Mechanismus der Leukämieentwicklung entschlüsseln und einen niedermolekularen Inhibitor (CMPD1) mit therapeutischer Wirkung identifizieren. Dieses neuartige Medikament tötet die Leukämiezellen ab, ohne dabei die gesunden blutbildenden Zellen anzugreifen und kann dadurch zur Therapie von Leukämien in klinischen Studien eingesetzt werden.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Universitätsklinikum Tübingen
Medizinische Klinik
Innere Medizin II
Hämatologie, Onkologie, klinische Immunologie und Rheumatologie
Prof. Dr. Dr. Julia Skokowa
Otfried-Müller-Straße 10, 72076 Tübingen
Tel. 07071 29-82168, Fax 07071 29-25161
Julia.Skokowa@med.uni-tuebingen.de

Originalpublikation:
iPSC modeling of stage-specific leukemogenesis reveals BAALC as a key oncogene in severe congenital neutropenia; doi: https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.03.023

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Langeweile und Selbstkontrolle in der Pandemie

Nathalie Matter Media Relations, Universität Bern
Universität Bern
Forschende der Universitäten Bern und Konstanz sowie der FernUni Schweiz zeigen, dass grosse Langweile und geringe Selbstkontrolle mit mehr Schwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern im Homeschooling während der COVID-19-Pandemie zusammenhängen. Diese Ergebnisse decken sich mit weiteren Befunden und theoretischen Arbeiten des Forschungsteams, die zeigen, dass grosse Langeweile und geringe Selbstkontrolle eine geringere Einhaltung der pandemiebedingten Verhaltensrichtlinien vorhersagen.

In aktuellen theoretischen Forschungsarbeiten wird argumentiert, dass Langeweile und Selbstkontrolle eine wichtige gemeinsame Rolle bei der Steuerung zielgerichteten Verhaltens zukommt und dass diese beiden psychologischen Konstrukte während der COVID-19-Pandemie von besonderer Relevanz sind. Konkret wird angenommen, dass die Tendenz sich häufig und schnell zu langweilen das Befolgen der pandemiebedingten Verhaltensrichtlinien erschwert. Zudem wird angenommen, dass die Tendenz Selbstkontrolle aufzubringen den Umgang mit diesen Schwierigkeiten erleichtert und somit eine Schutzfunktion hat.

Ein Team aus Forschenden der Universitäten Bern und Konstanz sowie der FernUni Schweiz hat diese theoretischen Vorhersagen in mehreren Studien untersucht. In einer ersten Studie, für die 895 erwachsene US-amerikanische Personen befragt wurden, fanden die Forschenden empirische Unterstützung für diese Vorhersagen und konnten die Befunde in einer weiteren Studie mit 574 US-amerikanischen Erwachsenen prospektiv über den Zeitraum von einer Woche replizieren. Überdies zeigen die Forschenden auch die besondere Wichtigkeit spezifischer Selbstkontroll-Strategien auf (sogenannte Wenn-Dann-Pläne). Mit einer Befragung von 138 Schweizer Schülerinnen und Schülern zwischen 6 und 21 Jahren konnten die Forschenden darüber hinaus zeigen, dass Schwierigkeiten im Homeschooling mit grosser Langeweile und geringer Selbstkontrolle zusammenhängen. Für das Einhalten der COVID-19-Verhaltensrichtlinien scheinen Langeweile und Selbstkontrolle somit tatsächlich robuste Einflussfaktoren zu sein.

Der Einfluss von Langeweile und Selbstkontrolle im Homeschooling
Das weitgehend selbstorganisierte Lernen und Arbeiten im Homeschooling stellt zusätzliche Anforderungen an die Selbstkontrolle und an den effektiven Umgang mit Langeweile. «Verglichen mit dem typischen Unterricht in der Klasse ist es plausibel, dass das Homeschooling den Schulstoff als langweiliger erscheinen lässt, weil mehr verlockende Ablenkungen verfügbar sind. Schülerinnen und Schüler im Homeschooling sind daher möglicherweise in besonderem Masse von der Pandemie und den einhergehenden Beschränkungen betroffen», sagt Wanja Wolff, Studien-Mitautor vom Institut für Erziehungswissenschaft der Universität Bern. Es bedürfe entsprechend mehr Selbstkontrolle, um den Schulstoff dennoch zu bearbeiten.

In ihrer Studie zu Homeschooling kommen die Forschenden zu dem Schluss, dass Langeweile und Selbstkontrolle mit den selbstberichteten Schwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler während des Homeschoolings in der Tat zusammenhängen: Hohe Selbstkontrolle ging mit geringeren Schwierigkeiten und mit einer besseren Umsetzung der Aufgaben im Homeschooling einher. Bei Langeweile wurde der umgekehrte Zusammenhang gefunden: Grosse Langeweile ging mit vermehrten Schwierigkeiten und einer schlechteren Umsetzung der Aufgaben einher. Damit bestätigten die Ergebnisse der Studie abermals theoretische Annahmen zur Relevanz von Selbstkontrolle und Langeweile für das Verhalten.

Geringerer Einfluss von Langeweile und Selbstkontrolle im Klassenraum
Interessante Ergebnisse förderte eine Analyse der gleichen Fragestellung zu Schwierigkeiten beim Lernen im Klassenraum zutage: Hier war die Neigung zur Langeweile kein statistisch bedeutsamer Prädiktor mehr. Auch der Zusammenhang von Selbstkontrolle mit den Schwierigkeiten beim Lernen war geringer ausgeprägt. «Eine vorsichtige Interpretation dieses Befunds ist, dass das strukturiertere Umfeld des Klassenraums mit Lehrkräften, Mitschülerinnen und Mitschülern sowie mit etablierten Regeln die Anforderungen hinsichtlich Selbstkontrolle und dem Umgang mit Langeweile für die Schülerinnen und Schüler reduziert», sagt Wanja Wolff. Dies erleichtere den Schülerinnen und Schülern offenbar, sich den Schulstoff effizienter anzueignen.

Langeweile während der Pandemie ernst nehmen
Die Ergebnisse aller Studien deuten zusammenfassend darauf hin, dass Langweile und Selbstkontrolle wichtige Einflussfaktoren für den individuellen Umgang mit den Herausforderungen der Pandemie sind. Während die Wichtigkeit von Selbstkontrolle in der psychologischen Forschung schon fest etabliert ist, ist die Relevanz von Langeweile bislang erstaunlich wenig beforscht. «Die neu gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass Langeweile sowohl für Erwachsene als auch für Schülerinnen und Schüler den Umgang mit der Pandemie erschwert», sagt Wanja Wolff. Besonders hervorzuheben sei der umgekehrte Zusammenhang zwischen Langeweile und Selbstkontrolle: Personen mit hoher Neigung zur Langeweile berichten häufig eine geringere Selbstkontrolle. Übertragen auf die aktuelle Pandemie könnte das bedeuten, dass es Personen, denen es aus Langweile schwerer fällt, sich an die Verhaltenseinschränkungen zu halten, auch häufig an der nötigen Selbstkontrolle mangelt, um mit den durch Langeweile ausgelösten Impulsen wirksam umzugehen.

«Schlussfolgerungen für den Schulalltag könnten daher sein, die Homeschooling-Situation möglichst ablenkungsfrei zu gestalten und den Gebrauch einfacher Selbstregulationsstrategien einzuüben», sagt Psychologe Wanja Wolff und ergänzt: «Allgemein sollte insbesondere Personen mit stärkerer Tendenz zur Langeweile besonders unterstützend zur Seite gestanden werden».

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Wanja Wolff
Universität Bern, Institut für Erziehungswissenschaft, Abteilung für Pädagogische Psychologie
E-Mail: wanja.wolff@edu.unibe.ch, Twitter: @WolffWanja
Tel.: Telefonische Auskunft kann per E-Mail vereinbart werden

Originalpublikation:
Martarelli, Corinna S.; Pacozzi, Simona G.; Bieleke, Maik; Wolff, Wanja (2021): High Trait Self-Control and Low Boredom Proneness Help COVID-19 Homeschoolers. In: Frontiers in psychology 12, S. 594256. DOI: 10.3389/fpsyg.2021.594256.

Weitere Informationen:
https://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2021/medi…

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Einladung zum HNEE-Feldtag: Austausch über die Vielfalt im Wurzelraum

Jana Reimann-Grohs Hochschulkommunikation
Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde
Die Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) lädt am 15. Juni 2021 zum jährlichen Feldtag auf der Lehr- und Forschungsstation Wilmersdorf (Angermünde) ein. Wissenschaftler*innen der Hochschule wollen in die Tiefe gehen und Interessierten ihre Forschungsergebnisse präsentieren. Mit dem Bericht aus geförderten Projekten durch das MLUK, dem BMEL und BMBF sollen besonders Landwirt*innen und Berater*innen angesprochen werden. Auf den Versuchsparzellen werden Anbaustrategien vermittelt – beispielsweise wie sich eine Vielfalt im Wurzelraum herstellen lässt. Dabei wird auf Zuckerrübe, Zwischenfrüchte und Futterleguminosen gesetzt.

Der jährliche Feldtag der HNEE auf der Lehr- und Forschungsstation Wilmersdorf (Wilmersdorfer Str. 23, 16278 Angermünde) soll am 15. Juni von 10 bis 15 Uhr stattfinden und ist unter Vorbehalt als Präsenzveranstaltung geplant. Im vergangenen Jahr konnte der Feldtag nur als Online-Veranstaltung anhand von Fotos, Vorträgen und virtuellen Rundgängen durchgeführt werden. In diesem Jahr hoffen die HNEE-Projektverantwortlichen darauf, wieder vor Ort in die Tiefe gehen zu können: Im Fokus der Veranstaltung stehen aktuelle Forschungsprojekte und Ergebnisse aus den Versuchsparzellen mit besonderem Schwerpunkt auf den Anbau von Zuckerrüben, Zwischenfrüchten und Futterleguminosen.

Mit Fachvorträgen sowie einer Feldbesichtigung von Praxisflächen auf dem Gut Wilmersdorf zu ausgewählten Kulturen will man gezielt ins Gespräch über mögliche Anbaustrategien kommen. „Wir wollen die Chance nutzen, insbesondere mit Landwirt*innen und Berater*innen über Themenfelder zu diskutieren. Als Wissenschaftler*innen können wir dann Fragestellungen nachgehen, die aus der Praxis kommen und für die landwirtschaftlichen Betriebe von Bedeutung sind, um gemeinsam Lösungswege zu finden“, sagt Sabrina Scholz, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Politik und Märkte in der Agrar- und Ernährungswirtschaft und Projektverantwortliche Praxisnetzwerk Biodiversität im Ackerbau.

Innerhalb des neuen Projektes zUCKERrübe wird es mit einer Anbaufläche von ca. 1700 Quadratmetern (36 Parzellen) auf der Lehr- und Forschungsstation Gut Wilmersdorf erstmalig einen Feldversuch zum Anbau von Biozuckerrüben geben. „Das ist unser Highlight, weil wir damit der Fragestellung nachgehen, wie die mechanische Unkrautregulierung in den Zuckerrübenfeldern gelingt“, betont HNEE-Professor Ralf Bloch, im Fachbereich Landschaftsnutzung und Naturschutz auf das Fachgebiet Agrarökologie und nachhaltige Anbausysteme spezialisiert. Im Ökolandbau werde der Umwelt und nachhaltigen Ernährung zuliebe auf den Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel verzichtet, erläutert der Leiter der Lehr- und Forschungsstation Wilmersdorf. Typisch für den Ökolandbau sei aber auch ein erhöhter Arbeitsaufwand durch das notwendige mechanische Hacken zur Unkrautregulierung: „Zur einfacheren Handhabung wollen wir deshalb einen Roboter konzipieren, der das Hacken der Bio-Zuckerrüben von Hand ersetzen kann.“

Neben Fachvorträgen zum Ökolandbau und zur Optimierung der internen Kleegrasverwertung bei viehlosen Betrieben können sich die Besucher auf den Versuchsflächen an Ständen zu Anbaustrategien durch Zwischenfrüchte, Futter- und Körnerleguminosen oder alte Getreidesorten informieren. Betriebsleiter Jörg Juister bietet zu verschiedenen Uhrzeiten einen Rundgang über die Flächen des Gut Wilmersdorf an.

Projektpartner:

• Praxisnetzwerk Biodiversität im Ackerbau
Projektlaufzeit: 08/2020 bis 12/2022

• MSL-Projekt: Markt- und standortangepasste Landbewirtschaftung
unterstützt durch den Verein für Erhaltung und Rekultivierung von Nutz-pflanzen in Brandenburg (VERN)

Diese Vorhaben werden gefördert durch das Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Klimaschutz des Landes Brandenburg (MLUK) im Rahmen des Entwicklungsprogramms für den ländlichen Raum in Brandenburg und Berlin. Die Zuwendung setzt sich aus ELER- und Landesmitteln zusammen.

• NutriNet: Kompetenz-und Praxis- Forschungsnetzwerk zur Weiterentwicklung des Nähstoffmanagements im Ökologischen Landbau
Dieses Vorhaben wird gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und anderer Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektlaufzeit: 03/2019 bis 02/2024
Mehr dazu unter http://www.nutrinet.agrarpraxisforschung.de

• ZUckerrübe: WIR!-Region 4.0-Verbundprojekt-zUCKERrübe
Die Anbauverfahrensentwicklung mittels innovativer Feldrobotik, UAS und Praxisforschung für Bio-Zuckerrübenanbau in der Uckermark wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm „WIR! Wandel durch Innovation in der Region“.
Projektlaufzeit: 02/2021 bis 07/2023

SAVE-THE-DATE
Aufgrund der aktuellen Lage wird die Veranstaltung am 15. Juni unter Vorbehalt sowie bestimmten Hygienebedingungen stattfinden. Die Teilnehmerplätze für den Feldtag, als auch für die einzelnen Vorträge und Feldbesichtigungen, sind begrenzt. Zur Anmeldung für die Veranstaltung (mit Nennung der gewünschten Teilnahme bzw. Zeit für den Rundgang) bitte den vollständigem Namen und eine E-Mailadresse an Sabrina.Scholz@hnee.de senden – eine Bestätigungsmail zur Teilnahmemöglichkeit erfolgt dann umgehend bis Anfang Juni.

Programm:

10 Uhr
Begrüßung und Vorstellung der aktuellen Forschung auf der Lehr- und Versuchsstation Wilmersdorf (Ralf Bloch, HNEE – Wiss. Leitung der Lehr- und Forschungsstation Wilmersdorf)

ab 10.20 Uhr
verschiedene Infostände auf den Versuchsflächen:

Zuckerrübe – wie gelingt die Beikrautregulierung?
Zwischenfrüchte – Welche Auswirkungen haben sie auf den Wasserhaushalt und die Nachfrucht?
Futterleguminosen – Sind Arten wie Stein-, Horn- und Bokharaklee eine Anbauoption?
Körnerleguminosen – Was bringt der Anbau von Soja und Kichererbsen?
alte Getreidesorten – Sorten und Anbaumöglichkeiten

10.40–11.20 Uhr
Vortrag: Wie gelingt der Zuckerrübenanbau im Ökolandbau? (N.N.)

11.30–12.30 Uhr und 13.30–14.30 Uhr
Rundgang über betriebseigene Flächen des Gut Wilmersdorf (Jörg Juister, Gut Wilmersdorf GbR)

12.40–13.20 Uhr
Vortrag: Optimierung der internen Kleegrasverwertung bei viehlosen Betrieben (N.N.)

Über die HNEE:
Die HNEE ist national wie international Impulsgeberin für nachhaltige Entwicklung. Rund 2.300 Studierende aus 57 Ländern studieren und mehr als 350 Beschäftigte forschen, lehren und arbeiten an der modernen Campus-hochschule inmitten einer ausgedehnten Naturlandschaft vor den Toren Berlins. An den vier Fachbereichen Wald und Umwelt, Landschaftsnutzung und Naturschutz, Holzingenieurwesen und Nachhaltige Wirtschaft kön-nen in aktuell 20 und zum Teil deutschlandweit einzigartigen Studiengängen Kompetenzen in den Bereichen Naturschutz, Forstwirtschaft, Ökolandbau, Anpassung an den Klimawandel, nachhaltige Wirtschaft, Holzbau und nachhaltiges Tourismusmanagement erworben werden. www.hnee.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Ralf Bloch (wissenschaftlicher Leiter der Lehr- und Forschungsstation Wilmersdorf)
HNEE, Fachbereich Landschaftsnutzung und Naturschutz – Fachgebiet Agrarökologie und nachhaltige Anbausysteme
Telefon: +49 3334 657-362
ralf.bloch@hnee.de

Sabrina Scholz (Verantwortliche Projekt Praxisnetzwerk Biodiversität im Ackerbau)
HNEE, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Politik und Märkte in der Agrar- und Ernährungswirtschaft
Tel.: +49 3334 657-425
Sabrina.Scholz@hnee.de

Charlotte Kling (Verantwortliche Projekt NutriNet)
HNEE, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Politik und Märkte in der Agrar- und Ernährungswirtschaft
Tel.: +49 3334 657-239
Charlotte.Kling@hnee.de

Weitere Informationen:
http://www.region40.de/hf1-projekt-zuckerruebe Link zum Feldtag 2019
http://www.hnee.de/E10882 Link zur Projektseite Regionales Ackerbau-Praxisnetzwerk „Biodiversität im Ackerbau“ in Brandenburg
http://www.hnee.de/K6775 Link zur Projektseite NutriNet
http://www.region40.de/hf1-projekt-zuckerruebe Link zum Projekt zUCKERrübe

Anhang
Pressemitteilung zum Feldtag 2021 mit Logos

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Kraftstoffe & Energieträger der Zukunft

Dr. Regine Klose-Wolf Kommunikation und Veranstaltungen
Deutsches Maritimes Zentrum e. V.
Wie kann die Maritime Branche zur Begrenzung des Klimawandels beitragen? Deutsches Maritimes Zentrum stellt erste Zwischenergebnisse zu den Studien Kraftstoffportfolio und Wasserstoff vor.

Der Ersatz von fossilen Energieträgern durch regenerative Kraft- und Brennstoffe ist ein wichtiges Thema für die Maritime Branche. Sie steht vor einem globalen Umbruch. Um die Klimaziele zu erreichen und einen Beitrag zur Begrenzung des Klimawandels zu leisten, müssen Schiffbau, Schifffahrt und Häfen sowie die in der Logistikkette angrenzenden Bereiche rasche Erfolge erzielen.

Mehr als 200 Expert*innen haben heute darüber diskutiert, welche Brennstoffe aktuell für die globale Schifffahrt zur Verfügung stehen und welche Möglichkeiten der Nutzung und der Herstellung sowie des Transports von Wasserstoff entlang der maritimen Logistikkette es heute und perspektivisch gibt.

„Das Deutsche Maritime Zentrum hat Studien sowohl zur Kraftstoffanalyse in der Schifffahrt nach Schiffssegmenten als auch zur Wasserstoffnutzung in der Maritime Wirtschaft beauftragt, mit denen wir in die Zukunft denken wollen“, sagt Claus Brandt, Geschäftsführer des DMZ. Ziel der Studien sei es, Grundlagen für den Strukturwandel zu definieren. „Wir müssen wissen, welche alternativen Kraftstoffe global vorgehalten werden können und welche Rolle Wasserstoff in der maritimen Wirtschaft spielen kann“, fährt Brandt fort.

„Es geht darum, den Schiffsverkehr CO2-frei zu bekommen. Dafür müssen wir wissen, wo welche Brennstoffe über die Welt verteilt für welche Schiffstypen zur Verfügung stehen. Auch wollen wir zeigen, welche Kraftstoffe sich wo am besten substituieren und bunkern lassen“, erläutert Ralf Plump, Referent für Schiffs- und Meerestechnik im DMZ, der die Studie über alternative Kraftstoffe betreut.
„Wenn wir Wasserstoff effektiv einsetzen wollen, müssen wir uns jetzt Gedanken über Regularien und Logistikketten machen, dabei geht es um Fragen der Wasserstoffherstellung, seiner unterschiedlichen Nutzungsmöglichkeiten, der Speicherung, des Transports, der Distribution etc. Dabei spielen die Häfen eine zentrale Rolle,“ erklärt Katja Leuteritz, Referentin für Häfen und Infrastruktur im DMZ, die die Studie zu Wasserstoff begleitet.

Auf der Veranstaltung wurden erste Ergebnisse der Studien präsentiert. Den Auftakt bildeten zwei Impulse.
Detlef Wilde (Alfred-Wegener-Institut), stellte – in seiner Funktion als Projektdirektor für die Polarstern II – den Entscheidungsprozess für das neue Schiff dar, das so weit als möglich klimaneutral konzipiert und betrieben werden soll.

Dr. Tobias Haack (Vorstand der HADAG Seetouristik und Fährdienst AG) erklärte, wie Hamburgs ÖPNV auf dem Wasser klimaneutral wird.

Anschließend präsentierte Thomas Rust, Studienleiter zum Kraftstoff-Portfolio für den Auftragnehmer Ramboll, die Daten der Erhebung des Status quo der Kraftstoff-Arten und-Verbräuche im Schiffsverkehr weltweit. Hierbei sei auch erfasst worden, welche Alternativen es an welchem Ort gibt und zukünftig geben könnte.

Dr. Nils Meyer-Larsen (Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik/ISL), der Leiter der Studie zu Wasserstoff, erläuterte erste Ergebnisse. Die Analyse der Norddeutschen, der Nationalen und der Europäischen Wasserstoffstrategie zeige eine Lücke zwischen Energiebedarf und Energieerzeugung in Deutschland auf. In einem nächsten Schritt werden in der Studie aktuelle Technologien in Bezug auf Wasserstoff in der maritimen Branche untersucht und die damit verbundenen Prozessketten von der Herstellung zum fertigen Produkt definiert.

„Wasserstoff ist das verbindende Element zwischen den beiden Projekten“, sagte Claus Brandt am Ende der Veranstaltung, „es ist die Grundlage aller alternativen Kraftstoffe und ist immer im Spiel, wenn es um CO2-freie Schiffe, Häfen und Logistik geht.“

Beide Studien sollen im Sommer 2021 abgeschlossen und veröffentlicht werden.

Sollten Sie weitere Informationen benötigen oder Rückfragen haben, wenden Sie sich gerne an uns.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Katja Leuteritz, Referentin Häfen und Infrastruktur, Telefon: +49 40 9999 698 – 78
E-Mail: Leuteritz@dmz-maritim.de
Ralf Plump, Referent Schiffs- und Meerestechnik, Telefon: +49 40 9999 698 – 81
E-Mail: Plump@dmz-maritim.de

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Keine Ausreden mehr: EU-Kommissar Frans Timmermans unterstreicht ein effektives Recycling von Hightech-Kunststoffen

Susann Thoma Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Nahezu 200 internationale Teilnehmende schalteten sich am 15.04.2021 zum virtuellen Workshop „Circular product development – the secrets to design for and from recycling“, welcher im Rahmen des EU-Projekts PolyCE stattfand. Die Expert*innen präsentierten ihre Erfahrungen und Erkenntnisse zur ganzheitlichen Kreislaufwirtschaft für Hightech-Kunststoffe sowie ganz nach dem Motto „Design for Recycling“ entwickelte Best-Practice-Strategien. Ein zusätzliches Highlight war der Auftritt des für den Green Deal zuständigen Kommissars für Klimaschutz und Vizepräsidenten der EU-Kommission Frans Timmermans. Ihm wurden Handlungsempfehlungen für ein effektives Kunststoff-Recycling übergeben.

2017 startete PolyCE (Post-Consumer High-tech Recycled Polymers for a Circular Economy) mit dem gemeinsamen Ziel der 20 Projektpartner*innen, einen Wandel hin zur Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe zu aktivieren. Mit einem Blick für die gesamte Wertschöpfungskette gilt es, bereits genutzte Hightech-Kunststoffe, wie sie in Handys, Fernsehgeräten, Staubsaugern und Co. zu finden sind, als Rohstoffquelle zu nutzen und somit gänzlich wiederzuverwenden. Nicht nur aus Forschungszwecken sind diese Ziele höchst aktuell, denn auch die Europäische Kommission sieht die Notwendigkeit einer Bewegung hin zur Kreislaufwirtschaft und verabschiedete eine europaweite Strategie, mithilfe derer bis 2025 zehn Millionen Tonnen recycelte Kunststoffe in Form von neuen Produkten zurück auf den Markt finden sollen.

Im aktuellen Workshop lag der Fokus vor allem auf dem Design von WEEE-Kunststoffen, die durch mechanisches Recycling gewonnen wurden. In Keynote-Vorträgen erläuterten die Expert*innen die Herausforderungen der letzten vier Jahre, zeigten aber auch, dass das Recycling von Kunststoffen keine simple, aber lösbare Aufgabe ist – ein klares Signal an Hersteller, zukünftig intensiver recycelte Kunststoffe einzusetzen.

Eine besondere Ehre war es, dass Frans Timmermans, einer der drei geschäftsführenden Vizepräsidenten der EU-Kommission als Verantwortlicher für den Green Deal, am interaktiven Workshop teilnahm. Virtuell überreichte ihm die Koordinatorin des Projekts und Umwelt-Expertin am Fraunhofer IZM, Gergana Dimitrova, die im Projekt entstandene Publikation „Design for Recycling“, welche unter anderem praxisnahe Richtlinien für Designer*innen beinhaltet.

Frans Timmermans: „Wir müssen uns auf eine Kreislaufwirtschaft zubewegen. Der Wunsch, der erste klimaneutrale Kontinent zu sein, ist kein Ziel um seiner selbst willen. Er ist Teil unserer Einsicht, dass wir innerhalb der Grenzen unseres Planeten leben müssen.

Wir müssen auch sicherstellen, dass unsere Produkte die höchsten Nachhaltigkeitsstandards einhalten. Wir brauchen langlebige, wiederverwendbare und reparierbare Produkte. Solche, die aus recycelten Materialien hergestellt und wiederum für hochwertiges Recycling ausgelegt sind. Dies ist eine wesentliche Diskussion, zu der Ihr Projekt einen hochaktuellen Beitrag leistet. Das Buch, das Sie heute vorstellen, zeigt glasklar, wie wir diese Ziele erreichen können.

Es ist klar: Nur mit einer Kreislaufwirtschaft können wir Klimaneutralität erreichen.“

Bis in den Nachmittag konnten in einer abwechslungsreichen Melange aus Vorträgen, Fallbeispielen und offenen Fragerunden unterschiedliche Ansätze präsentiert werden, die aufzeigten, wie eine Hinwendung zur Wiederverwendung recycelter Kunststoffe schrittweise umgesetzt werden kann und welche Designempfehlungen zu berücksichtigen sind. Die Richtlinien schließen dabei fünf Kategorien ein:
1. die Vermeidung von Gefahrstoffen
2. einen einfachen Zugang zu umweltbelastenden Produktkomponenten
3. die Verwendung recycelter Materialien
4. die Verwendung recycelbarer Materialien
5. die Verwendung von Materialkombinationen und Verbindungen, die einen einfachen Zugriff auf diese Materialien ermöglichen.

Diese Richtlinien gelten als erster abgestimmter Wegweiser für die Elektronik-Industrie. Sie werden Entscheidungsträger*innen aus dem Produktdesign, der Fertigung, aber auch auf politischen Ebenen helfen, an der Entwicklung nachhaltiger Produkte mitwirken zu können.

Das PolyCE-Konsortium besteht aus: KU Leuven, Ona Product SI, Philips, ECODOM, dem European Environmental Bureau (EEB), Ghent University, Imagination Factory, KunststoffWeb, MGG Polymers, PEZY Group, Prolabin & Tefarm, SITRAPLAS GmbH, TECNALIA Research & Innovation, TU Berlin, UL Environment, University of Northampton: Institute of Logistics, Infrastructure, Supply and Transportation, Whirlpool, UNU-VIE SCYCLE und dem Fraunhofer IZM.

Die Richtlinien zum Download: https://www.polyce-project.eu/results/

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Gergana Dimitrova
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Gustav-Meyer-Allee 25
13355 Berlin

Telefon +49 30 46403-7963
gergana.dimitrova@izm.fraunhofer.de

Originalpublikation:
https://www.izm.fraunhofer.de/de/news_events/tech_news/circular-product-developm…

Weitere Informationen:
https://www.polyce-project.eu/

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Grüner Wasserstoff: Israelisch-deutsches Team löst das Rätsel um Rost

Dr. Antonia Rötger Kommunikation
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH
Metalloxide wie Rost eignen sich als Photoelektroden, um „grünen“ Wasserstoff mit Sonnenlicht zu erzeugen. Doch trotz jahrzehntelanger Forschung an diesem preisgünstigen Material sind die Fortschritte begrenzt. Ein Team am HZB hat nun mit Partnern von der Ben-Gurion-Universität und dem Technion, Israel, die optoelektronischen Eigenschaften von Rost (Hämatit) und anderen Metalloxiden in bisher nicht gekanntem Detail analysiert. Ihre Ergebnisse zeigen, dass der maximal erreichbare Wirkungsgrad von Hämatit-Elektroden deutlich geringer ist als bisher angenommen. Die Studie gibt darüber hinaus konkrete Hinweise, wie sich neue Materialien für Photoelektroden realistischer bewerten lassen.

Wasserstoff wird im Energiesystem der Zukunft in großen Mengen als Energieträger und Rohstoff benötigt. Dafür muss Wasserstoff jedoch klimaneutral erzeugt werden, zum Beispiel über eine so genannte Photo-Elektrolyse, in der Wasser in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Die nötige Energie liefert dafür das Sonnenlicht. Als Photoelektroden kommen halbleitende Materialien in Frage, die Sonnenlicht in Strom umwandeln und im Wasser stabil bleiben. Zu den besten Kandidaten für preisgünstige und stabile Photoelektroden gehören Metalloxide. Einige dieser Metalloxide besitzen zudem katalytisch aktive Oberflächen, die die Bildung von Wasserstoff an der Kathode bzw. Sauerstoff an der Anode beschleunigen.

Warum bleibt Rost unter den berechneten Möglichkeiten?
Im Fokus der Forschung steht seit langem Hämatit (α-Fe2O3), das weithin unter dem Namen Rost bekannt ist. Hämatit ist stabil im Wasser, extrem preiswert und eignet sich gut als Photoanode mit nachgewiesener katalytischer Aktivität für die Sauerstoffentwicklung. Obwohl seit etwa 50 Jahren an Hämatit-Photoanoden geforscht wird, liegt die Photostrom-Umwandlungseffizienz bei weniger als 50 Prozent des theoretischen Maximalwertes. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad des Halbleitermaterials Silizium, das heute fast 90 Prozent des Photovoltaikmarktes dominiert, liegt bei etwa 90 Prozent des theoretischen Maximalwertes. Über die Gründe rätselt man seit langem. Was genau wurde übersehen? Woran liegt es, dass trotz langer Forschung nur bescheidene Steigerungen des Wirkungsgrads erreicht werden konnten?

Israelisch-Deutsche Kooperation löst das Rost-Rätsel
Nun aber hat ein Team um Dr. Daniel Grave (Ben-Gurion-Universität), Dr. Dennis Friedrich (HZB) und Prof. Dr. Avner Rothschild (Technion) eine Erklärung dafür geliefert und in Nature Materials publiziert. Die Gruppe am Technion untersuchte, wie die Wellenlänge des absorbierten Lichts die photoelektrochemischen Eigenschaften der Hämatit-Dünnschichten beeinflusst, während das HZB-Team mit zeitaufgelösten Mikrowellenmessungen die Beweglichkeit der Ladungsträger in dünnen Rostschichten bestimmte.

Wichtige physikalische Eigenschaft des Materials
Durch die Kombination ihrer Ergebnisse gelang es den Forschenden, eine grundlegende physikalische Eigenschaft des Materials zu extrahieren, die bei der Betrachtung anorganischer Solarabsorber bisher vernachlässigt wurde: Das Spektrum der Photogenerationsausbeute. „Grob gesagt bedeutet dies, dass nur ein Teil der absorbierten Licht-Energie im Hämatit auch mobile Ladungsträger erzeugt, der Rest erzeugt eher lokalisierte Ladungsträger und geht somit verloren“, erklärt Grave.

Obergrenze neu berechnet
„Dieser neue Ansatz gibt einen experimentellen Einblick in die Wechselwirkung zwischen Licht und Material in Hämatit und erlaubt es, das Spektrum in produktive und nicht-produktive Absorption zu unterscheiden“, erklärt Rothschild. „Damit konnten wir zeigen, dass die effektive Obergrenze für die Umwandlungseffizienz von Hämatit-Photoanoden deutlich niedriger ist als bisher berechnet“, sagt Grave. Nach der neuen Berechnung kommen die heutigen „Champions“ unter den Hämatit-Photoanoden schon recht nahe an das theoretisch mögliche Maximum heran. Viel besser geht es also nicht mehr.

Realistische Einschätzung von neuen Materialien
Der Ansatz wurde auch erfolgreich auf das Modellmaterial TiO2 und das derzeit beste Metalloxid-Photoanodenmaterial BiVO4 angewendet. „Mit diesem neuen Ansatz haben wir unserem Arsenal ein mächtiges Werkzeug hinzugefügt, das es uns ermöglicht, das tatsächliche Potenzial von Photoelektrodenmaterialien zu ermitteln. Wenn wir dies auf neuartige Materialien anwenden, wird dies hoffentlich die Entdeckung und Entwicklung der idealen Photoelektrode für die solare Wasserspaltung beschleunigen. Es würde uns auch erlauben, ’schnell zu scheitern‘, was bei der Entwicklung neuer Absorbermaterialien wohl ebenso wichtig ist“, so Friedrich.

Originalpublikation:
Nature Materials (2021): Extraction of mobile charge carrier photogeneration yield spectrum of ultrathin-film metal oxide photoanodes for solar water splitting

Daniel A. Grave, David S. Ellis, Yifat Piekner, Moritz Kölbach, Hen Dotan, Asaf Kay, Patrick Schnell, Roel van de Krol, Fatwa F. Abdi, Dennis Friedrich and Avner Rothschild

DOI: 10.1038/s41563-021-00955-y

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Papier-basierter Covid-19-Antikörper-Test – TU-Forschende veröffentlichen ihre Entwicklung in „Scientific Reports“

Bettina Bastian Stabsstelle Kommunikation und Medien
Technische Universität Darmstadt
Der Arbeitskreis für Angewandte Biochemie an der Technischen Universität Darmstadt unter Leitung von Professor Harald Kolmar forscht zur Generierung maßgeschneiderter Antikörper für diagnostische und therapeutische Anwendungen. In einem Projekt im Rahmen der strategischen Kooperation zwischen der TU Darmstadt und dem Unternehmen Merck entwickelte der Doktorand Adrian Elter innovative Papier-basierte Schnelltests zur Detektion von SARS-CoV-2 spezifischen Antikörpern. Die Ergebnisse wurden jetzt publiziert.

In sogenannten „lateral flow tests“ (LFTs), bekannt als Corona-Schnelltests oder Schwangerschaftstests, wird chemisch modifizierte Zellulose in Form von Nitrozellulose-Membranen für den Kapillartransport der Probe verwendet. Nitrocellulose ist schwer biologisch abbaubar und in der Herstellung deutlich aufwändiger und teurer als herkömmliches Zellulose-basiertes Papier. „Deshalb lag unser Fokus darauf, Nitrozellulose durch biologisch abbaubares Papier zu ersetzen“, so Professor Harald Kolmar. „Papier als Trägermaterial für solche Tests eignete sich bisher nicht, da bei solchen Teststreifen auf der Kontroll- und Testlinie spezielle Nachweis-Antikörper in großer Anzahl aufgebracht werden müssen. Antikörper haften allerdings schlecht an Papier, aber sehr gut an Nitrozellulose. Für dieses Problem haben wir eine technische Lösung gefunden. Unsere neuartige Technologie basiert auf der Kopplung eines stark Zellulose-bindenden Proteins aus Bakterien an Antikörper, wodurch diese auf Papiersubstraten ausgezeichnet anhaften“, so fasst Kolmar die Ergebnisse der Arbeit im Rahmen der bisherigen „Merck Lab@TU Darmstadt“-Aktivitäten zusammen.

Die Modellexperimente mit einem Papier-basierten Schwangerschaftstest und einem Covid19-Antikörper-Schnelltest wurden im Fachjournal Scientific Reports der Nature Publishing Group veröffentlicht.

Schnelltests sind seit Jahrzehnten nicht mehr aus der klinischen Diagnostik, Umweltanalytik und Heimanwendung wegzudenken. Milliarden Schnelltests werden sowohl für den Nachweis einer Infektion mit dem Coronavirus eingesetzt, als auch zur Überprüfung, ob Patienten nach einer Infektion oder Impfung Antikörper gegen den Erreger gebildet haben. „Wir dürfen gerade in dieser Zeit nicht vergessen, dass eine Minimierung der Kosten für solche Schnelltests insbesondere auch für die Anwendung in Gesundheitssystemen einkommensschwacher Länder einen wichtigen Beitrag zur Gesundheitsförderung und nachhaltigen Ressourcennutzung leisten kann“, betont Kolmar. Der Merck-Mitarbeiter und Projektleiter des Merck Labs, Gerhard Schwall, ergänzt: „Das Projekt macht deutlich, wie eine intensive Zusammenarbeit zwischen Universität und Unternehmen zu nachhaltigen Lösungen führt. Die enge Partnerschaft zwischen Merck und TU Darmstadt werden wir in Zukunft in Form eines ,Sustainability Hubs‘ in den Fokus der Nachhaltigkeit stellen.“

Publikation
Carbohydrate binding module-fused antibodies improve the performance of cellulose-based lateral flow immunoassays. Scientific Reports volume 11, Article number: 7880 (2021): https://go.nature.com/3djVxFf
Wissenschaftlicher Ansprechpartner
Professor Dr. Harald Kolmar
harald.kolmar@tu-darmstadt.de
+49 6151 16-21291

Über die TU Darmstadt
Die TU Darmstadt zählt zu den führenden Technischen Universitäten in Deutschland. Sie verbindet vielfältige Wissenschaftskulturen zu einem charakteristischen Profil. Ingenieur- und Naturwissenschaften bilden den Schwerpunkt und kooperieren eng mit prägnanten Geistes- und Sozialwissenschaften. Drei Forschungsfelder prägen das Profil der TU Darmstadt: I+I (Information and Intelligence), E+E (Energy and Environment) sowie M+M (Matter and Materials). Wir entwickeln unser Portfolio in Forschung und Lehre, Innovation und Transfer dynamisch, um der Gesellschaft kontinuierlich wichtige Zukunftschancen zu eröffnen. Daran arbeiten unsere 312 Professorinnen und Professoren, rund 4.500 wissenschaftlichen und administrativ-technischen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie rund 25.400 Studierenden. Im Netzwerk Unite!, das Universitäten aus sieben europäischen Ländern vereint, treibt die TU Darmstadt die Idee der europäischen Universität voran. Mit der Goethe-Universität Frankfurt und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz bildet die TU Darmstadt die strategische Allianz der Rhein-Main-Universitäten.

http://www.tu-darmstadt.de
MI-Nr. 30/2021, AK Kolmar/Merck Lab

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Professor Dr. Harald Kolmar
harald.kolmar@tu-darmstadt.de
+49 6151 16-21291

Originalpublikation:
Carbohydrate binding module-fused antibodies improve the performance of cellulose-based lateral flow immunoassays. Scientific Reports volume 11, Article number: 7880 (2021): https://go.nature.com/3djVxFf

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Wohlhabendere Länder im Vorteil

Pia Barth Public Relations und Kommunikation
Goethe-Universität Frankfurt am Main
195 Vertragspartner haben auf dem Pariser Klimagipfel 2015 Maßnahmen gegen den Klimawandel beschlossen. Wer in der Folge wieviel Treibhausgase reduziert hat, wird derzeit weltweit in zahlreichen Studien untersucht. Doch an welchen ethischen Kriterien wird der Erfolg der Maßnahmen gemessen? Eine Analyse der Prüfkriterien legt nun ein Zusammenschluss internationaler Philosophen sowie Sozial- und Politikwissenschaftler vor, denen auch Prof. Dr. Darrel Moellendorf, Politikwissenschaftler an der Goethe-Universität, angehört. Die Wissenschaftler fordern ethische Richtlinien für Kontrollstudien zu weltweiten Maßnahmen gegen den Klimawandel.

Zehn von sechzehn untersuchten Studien zur Bewertung der weitweiten Anstrengungen gegen den Klimawandel urteilen nach Kriterien, die „voreingenommen und stark vereinfachend sind“. Damit bevorteilten sie vor allem die wohlhabenden Länder der Erde. Zu diesem Schluss kommen 18 internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihrer Studie „Ethical choices behind quantifications of fair contributions under the Paris Agreement“, an der auch der Politikwissenschaftler Prof. Dr. Darrel Moellendorf beteiligt ist. Im Vorfeld des für November in Glasgow geplanten Weltklimagipfels fordern sie deshalb, diese Kriterien transparent zu machen und politisch zur Diskussion zu stellen.

„Viele dieser Bewertungen von Klimagerechtigkeit gelten als neutral und unabhängig, was sie aber nicht sind und vielleicht auch gar nicht sein können“, sagt Darrel Moellendorf, Politikwissenschaftler mit dem Schwerpunkt Umweltethik an der Goethe-Universität. „Wir müssen über diese Kriterien nachdenken, bevor auf Grundlage dieser Studien neue Beschlüsse gefasst werden. Andernfalls wird es weiterhin keine Klimagerechtigkeit geben. Und Klimagerechtigkeit bedeutet: Länder, die eine größere Kapazität haben, gegen den Klimawandel vorzugehen, müssen auch größere Anstrengungen unternehmen.“

Selbst der anerkannten und als unabhängig geltenden wissenschaftlichen Analyse „Climate Action Tracker“ (CAT), die von Medien, Regierungen und der Zivilgesellschaft zur Einschätzung klimagerechter Schritte herangezogen wird, attestieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Kriterien, die wohlhabendere Länder bevorzugen. So liege etwa auch in CAT-Analysen das in der Europäischen Union praktizierte Grandfathering-Prinzip zugrunde – wenn auch „tief im Innern ihres Maschinenraums versteckt“, so die Wissenschaftler: Nach dem Grandfathering-Prinzip erhalten Anlagen kostenlose Zertifikate gemäß ihren bisherigen Emissionen. Dieses Prinzip benachteilige Anlagen, die früher weniger durch Emissionen zum Klimawandel beigetragen hätten. Zu einer Schieflage in der Bewertung von Klimagerechtigkeit führe zudem auch, dass die „Not“ mancher Länder, also deren schwächere ökonomische Lage, bei der Beurteilung ihrer Klimagerechtigkeit nicht berücksichtigt werde.

„Die Studien sollten diese unterschiedlichen Ausgangslagen der Länder offenlegen“, sagt Moellendorf. „Auch sollte die größere Verantwortung der Industrienationen in die Bewertung von klimagerechtem Handeln einfließen. Und wir sollten uns darüber klar sein, dass es eine völlig neutrale Bewertung von Klimagerechtigkeit nicht gibt. Nach welchen Kriterien wir sie beurteilen, sollte aber transparent gemacht werden und auch politisch diskutiert werden.“

Neben dem Politikwissenschaftler Prof. Dr. Darrel Moellendorf der Goethe-Universität sind folgende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Studie beteiligt:
Kate Dooley, University of Melbourne; Christian Holz, Carleton University,Ottawa; Sivan Kartha, Stockholm Environment Institute, Boston; Sonja Klinsky, Arizona State University; Timmons Roberts,, Brown University, Rhode Island; Henry Shue, University of Oxford; Harald Winkler, University of Cape Town; Tom Athanasiou, Climate Equity Reference Project, Berkeley; Simon Caney, University of Warwick; Elizabeth Cripps, University of Edinburgh; Navroz K. Dubash, Centre for Policy Research, New-Delhi; Galen Hall, Brown University; Paul G. Harris, Education University of Hong Kong; Bård Lahn, CICERO Center for International Climate Research, Oslo; Benito Müller, University of Oxford; Ambuj Sagar, Indian Institute of Technology, Delhi; Peter Singer, Princeton University.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Darrel Moellendorf
Institut für Politikwissenschaft/ Forschungsverbund „Normative Ordnungen“
Goethe-Universität Frankfurt
E-Mail: darrel.moellendorf@normativeorders.net

Originalpublikation:
Publikation in „Nature Climate Change“:
https://dx.doi.org/10.1038/s41558-021-01015-8

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Kampf gegen Mikroplastik: Neues Verfahren zur Herstellung von Dämmstoff aus Kunststoffabfällen

Magister Susanne Pitro Presse und Veranstaltungsmanagement
Freie Universität Bozen
Ein Schaumstoff zur akustischen und thermischen Dämmung von Gebäuden, der aus Mikroplastik im Meer gewonnen werden kann: Mit dieser Innovation will der Forscher Marco Caniato von der Fakultät für Naturwissenschaften und Technik einen konkreten Beitrag zur Reduzierung des Plastikmülls in unseren Ozeanen leisten. Das Verfahren beruht auf einem Biopolymer, das aus der Verarbeitung von Rotalgen gewonnen wird.

Sekundäres Mikroplastik, also Plastikpartikel, die kleiner als 5 Millimeter sind, und aus weggeworfenen Plastikflaschen und diversen Kunststoffverpackungen entstehen, macht etwa 68 bis 81% des Mikroplastiks in unseren Ozeanen aus (Quelle: Europäisches Parlament). Laut den Vereinten Nationen befanden sich im Jahr 2017 bis zu 51 Billionen solcher Plastikpartikel in den Weltmeeren, das seien 500 Mal mehr Partikel als Sterne in unserer Galaxie. Angesichts dieser weltweiten Problematik sind die Aufbereitung und der Lebenszyklus von Kunststoffen zu einer riesigen Herausforderung geworden, von der die biologische Vielfalt der Meere und das Überleben vieler Fischarten abhängt. Darüber hinaus weiß man noch nicht genau, wie sehr diese Mikropartikel über die Nahrungskette auch dem Menschen schaden.

Eine vielversprechende Innovation in diesem Bereich kommt nun von Marco Caniato, einem Forscher und Dozenten der Fakultät für Naturwissenschaften und Technik aus der Forschungsgruppe rund um Prof. Andrea Gasparella: Seine patentierte Erfindung beruht auf der Nutzung eines Biopolymers, das sich als extrem effizientes thermisches und akustisches Isoliermaterial erwiesen hat. In Zusammenarbeit mit der Universität Triest entwickelte Caniato dieses Polymer aus einem Extrakt der Meeresalge Agar Agar, ein Polysaccharid, das häufig als rein pflanzliches Geliermittel mit der Konsistenz eines Gels verwendet wird, und in diesem Fall nach Zugabe von Kalziumkarbonat mit pulverisiertem Kunststoff vermischt wird.

Um dem in den Ozeanen am weitesten verbreiteten Mikroplastik möglichst nahe zu kommen, verwendeten die Forscher Kunststoffabfälle aus dem Industrie- und Haushaltsbereich (Polyethylen, PET-Flaschen, expandiertes und geschäumtes Polystyrol). Nach dem Gelieren werden die Proben 12 Stunden lang bei -20 °C eingefroren und anschließend gefriergetrocknet, um das Wasser zu entfernen. Das Endprodukt ist ein poröses Material, das zum Beispiel als Alternative zu Steinwolle verwendet werden kann. Doch nicht nur das Produkt selbst, auch sein Herstellungsprozess, ist umweltfreundlich. So wird selbst das Wasser wiederverwendet, das am Ende der Gefriertrocknung nach dem Auftauen abgegeben wird.

Die Entwicklung solch innovativer Technologien zur Abfallverwertung sind in der Wissenschaft keine Neuigkeit. So wurde beispielsweise ermöglicht, Glaspulver als Füllstoff für Beton oder Kunststoffabfälle als Füllstoff für Asphaltmischungen zu verwenden. Neu ist dagegen die Idee, die Plastikpartikel aus unseren Meeren zu verwerten. Dies scheiterte bisher auch an der Vermischung dieser Partikel mit anderen Abfällen sowie Meersalz, die eine Wiederverwertung schwierig machen. „Unsere Charakterisierungstests haben bestätigt, dass unser Produkt hervorragende Dämmeigenschaften hat und problemlos mit herkömmlichen Dämmstoffen wie Steinwolle oder Polyurethanschaumstoffen mithalten kann”, unterstreich Caniato. „Wir haben bewiesen, dass es mit einem nachhaltigen, sauberen und ökologischem Ansatz möglich ist, Meeresabfälle zu recyceln und daraus ein sowohl ökologisch wie auch wirtschaftlich überzeugendes Produkt herzustellen.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Marco Caniato
Free University of Bolzano
marco.caniato@unibz.it
+39 0471 017145

Originalpublikation:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214993721000294?via%3Dihub

Anhang
So sieht das recycelte Material aus

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Mathematik in der Pandemie – Hilfestellungen in der Krise durch die Berliner Mathematik

Beate Rogler MATH+, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Sekretariat MA 2-2
MATH+ Das Forschungszentrum der Berliner Mathematik
Wie Modellierungen und Simulationen von zwei Berliner Forschungsgruppen helfen, Zukunftsprognosen vorauszusagen und Entscheidungsträger zu unterstützen. Der Ansatz ist der gleiche, der Unterschied liegt in den Dimensionen. Die Arbeitsgruppe um Edda Klipp von der Humboldt-Universität konzentriert sich mit komplexen Modellen auf eine Kleinstadt; die Teams um Kai Nagel von der TU Berlin sowie Christof Schütte und Tim Conrad vom Zuse-Institut und der FU Berlin beziehen sich auf die Großstadt Berlin und Mobilfunkauswertungen. Der Standort Berlin ist weltweit bekannt für Angewandte Mathematik. Dafür steht u.a. auch der Exzellenzcluster MATH+, an dem die gesamte Berliner Mathematik beteiligt ist.

Was passiert, wenn wir alle zu Hause bleiben, wenn wir nur zur Arbeit gehen, die Schulen und Kindergärten wieder öffnen? Alles Fragen, die uns seit einem Jahr umtreiben und deren Auswirkungen wir auch täglich in den Medien verfolgen können. Diese Fragen fließen in die mathematischen Berechnungen von zwei großen Berliner Forschungsgruppen ein. Die dabei verwendeten Berechnungsmodelle beruhen auf der gleichen Methode: der agentenbasierten Modellierung. Unter Agenten versteht man hierbei virtuelle Avatare die sich in einer Computersimulation auf Basis von gegebenen Regeln bewegen und Aktivitäten ausüben. So betont Björn Goldenbogen von der Klipp-Gruppe: „Realistische Aussagen kann nur ein agentenbasiertes Modell treffen, da es die Infektionsdynamik über die Mensch-zu-Mensch-Interaktion darstellen kann.“

Die Arbeitsgruppe um Edda Klipp von der Humboldt-Universität konzentriert sich auf die Kleinstadt Gangelt, die mit 11.000 Einwohnern in der Nähe von Heinsberg liegt. Grundlagen ihres Modells sind die Agenten in ihrer typischen Wohnsituation und mit ihren typischen Tagesabläufen, wie sie in Deutschland üblich sind. Daraus entstand ein sehr komplexes Modell mit detaillierten Interaktionsmustern. Die dafür verwendeten Daten sind im Internet frei zugänglich, wie über Open Street Map oder von Daten des Robert Koch-Instituts (RKI). Wer sich hinter den Agenten verbirgt, bleibt allerdings anonym und eigene Daten wurden nicht erhoben.

Agentenbasierte Modelle können dabei über verschiedene Szenarien die Auswirkungen der Kontrollmaßnahmen und der Impfstrategie abbilden. Wichtige Ausgangsfragen sind: Was verhindert eine Infektionswelle am besten? Welche Faktoren tragen in welchem Maße zur Infektionsdynamik bei, wie etwa das Öffnen der Gastronomie? Wie wirken sich nicht-pharmazeutische Gegenmaßnahmen, wie zum Beispiel Schließungen von Schulen und Maskentragen, auf die Infektionsdynamik aus? Die unterschiedlichen Szenarien für den Lockdown werden unter diesen Fragestellungen simuliert und aus den so im Modell entstandenen Bewegungsmustern und Interaktionen können Rückschlüsse auf die Realität gezogen werden. Interessant war für die Klipp-Gruppe beispielsweise zu sehen, wie die Infektionswelle in die Altersgruppen wandert. Am Anfang stecken sich laut ihrem Modell die Kinder und jungen Menschen an. Die Älteren werden zuletzt infiziert und tragen kaum zum Treiben der Pandemie bei, da ihre Bewegungsmuster nicht sehr aktiv sind und sie weniger mit jungen Menschen zusammenkommen. Was die Frage nach einem Lockdown angeht, war laut Edda Klipp das wichtigste Ergebnis die sogenannte Bi-Modalität: „Beschließt man einen Lockdown, sollte man ihn erstens möglich früh beginnen und lange genug durchhalten.“

Als die Thematik Impfstoff aufkam, versuchte die Klipp-Gruppe, auch die Impfstrategien und ihre Auswirkungen am Beispiel von Gangelt vorherzusagen. Was passiert, wenn man nach der natürlichen Infektionswelle impft, also zuerst die am schnellsten und stärksten infizierte Gruppe? Macht es einen Unterschied, ob die Schulen geöffnet oder geschlossen sind, wenn man nach Alter impft? Ein interessantes Ergebnis dabei war, dass die Todeszahlen auch sinken, wenn die Schulen offenbleiben. Ein anderes besagt, dass eine Impfstrategie, die am Anfang die Menschen mit den höchsten Interaktionen impft, die sogenannte Herdenimmunität am frühesten erreichen lässt.

Das Modell der Klipp-Arbeitsgruppe ist öffentlich und frei zugänglich und für jeden kleineren Ort in Deutschland als generelles Konzept anwendbar, auch für zukünftige Pandemien. Die Grundidee am Anfang war, lokale Hilfestellungen zu geben, ohne dass damit kommerzielle Zwecke verfolgt werden. So können Bürgermeister kleinerer Gemeinden das Modell herunterladen und ihre lokalen Daten eingeben, um die Prognosen zu sehen und die beste Strategie für ihren Ort zu erhalten.

Die Forschungsgruppen um Kai Nagel (TU Berlin), Christof Schütte und Tim Conrad (ZIB/FU Berlin) arbeiten in ihren agentenbasierten Berechnungsmodellen mit einer sehr großen Anzahl an Agenten. Hier werden die Bewegungsmuster von ca. ein Million Agenten, hier die Menschen in Berlin, durchgerechnet. Das sind 25% der Berliner Bevölkerung, wofür ein Hochleistungsrechner im Zuse-Institut nur etwas weniger als eine Stunde braucht. Agentenbasierte Modelle erlauben es auch, viele Regeln einsetzen und individuelle Entscheidungen mit einzubeziehen, womit ein umfangreicheres Spektrum von Effekten dargestellt werden kann.

Die Grundlage für das Modell liefert eine Software, die in Kai Nagels Gruppe entwickelt wurde, und die für die Verkehrsplanung und Mobilitätsforschung gedacht war und ist. Das Alleinstellungsmerkmal des Projektes im Gegensatz zu anderen Modellen ist die Verwendung realer tagesaktueller Daten über das Aktivitätsniveau der Bevölkerung. Dies wird aus Mobilfunkdaten abgeleitet. Auf Basis dieser realen Daten kann das agentenbasierte Modell immer wieder an die jeweils wirkliche Situation angepasst werden. Damit können mit diesem Modell Vorhersagen getroffen werden, wie sich die Infektionszahlen entwickeln, wenn entsprechende Restriktionen gelten und die Bürger*innen diese befolgen. Diese Agenten sind dann tatsächlich das Abbild bzw. das Modell, der digitale Zwilling, dieser Stadt.

Eine Erweiterung des Modells macht es möglich, dass alles, was eine Übertragung bzw. Weitergabe beinhaltet, z.B. Viren, Informationen, Fake News oder Gegenstände, damit berechnet werden kann. Das Modell kann ebenfalls frei verfügbar heruntergeladen werden und steht gemäß dem Open Source Prinzip auch anderen Wissenschaftler*innen zur Verfügung.

Natürlich gibt es laut Tim Conrad auch „die Grenzen der Modellierung, was die Zukunftsprognosen angeht, denn Modelle sagen in den meisten Fällen das vorher, was im Rahmen der vorgegebenen Regeln möglich ist. Wenn die Regeln vorschreiben, dass nach einer Infektion drei Tage zu Hause geblieben wird, dann macht der Agent in der Simulation das auch. Wenn das aber in der Realität nicht passiert, dann sind die vorhergesagten Zahlen offensichtlich anders.“ Das bedeutet, dass man die Prognosen von einem Modell natürlich nicht generell als „wahr“ annehmen darf, sondern immer prüfen und bewerten muss.

Das ganze Projekt ist dabei, laut Conrad, ein umfassender Teamerfolg, denn: „Dahinter steht ein großes Team, das viel Zeit investiert hat.“ Zeit, die nicht unbedingt in die wissenschaftliche Karriere einfließt, sondern dem Bedürfnis geschuldet ist, das mathematische Wissen für die Gesellschaft einzusetzen. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierten Projekt arbeiten bis zu 15 Berliner Wissenschaftler*innen.

Der grundlegende Ansatz ist bei beiden Forschungsgruppen somit gleich und basiert auf der gleichen Methodik, der agentenbasierten Modellierung. Der Unterschied liegt in der jeweiligen Größe des Untersuchungsortes und der Ausprägung bzw. in den zugrundeliegenden Daten. Für alle Wissenschaftler*innen gelten aber die gleichen Ziele: Mit Hilfe der Mathematik die Pandemie besser zu verstehen und somit Vorhersagen treffen zu können, um Handlungsanweisungen und Lösungsvorschläge anzubieten.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
nagel@vsp.tu-berlin.de
schuette@mi.fu-berlin.de
conrad@zib.de

Weitere Informationen:
https://mathplus.de/ – Webseite des Exzellenzclusters und Forschungszentrums der Berliner Mathematik MATH+
https://mathplus.de/news/covid-19-related-research/ – Covid-19 bezogene Forschungsprojekte bei MATH+
https://senozon.com/modus-covid/ – Forschungsgruppe MODUS-COVID: Modellgestützte Untersuchung von Massnahmen zur Eindämmung von COVID-19 (Nagel/Schütte)
https://www.zib.de/members/schuette – C. Schütte (Zuse-Institut)
https://www.zib.de/members/conrad – T. Conrad (Zuse-Institu)

Anhang
Medieninformation: Mathematik in der Pandemie – Hilfestellungen in der Krise durch die Berliner Mathematik

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Zuverlässig messen, ob Flüssen und Seen die Luft ausgeht

Dr. Torsten Fischer Kommunikation und Medien
Helmholtz-Zentrum Hereon
Abwässer tragen große Mengen organischer Substanzen in Flüsse und Seen, die zu starkem Bakterienwachstum und Sauerstoffmangel führen. Bisherige Messverfahren können diese organische Belastung nicht genau bestimmen. Ein neues Verfahren, das von Experten des Helmholtz-Zentrums Hereon mitentwickelt wurde, soll künftig ein eindeutiges Bild vom Zustand der Gewässer liefern. Die Arbeit wurde jetzt im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht.

Wenn Abwässer aus Dörfern und Städten in Flüsse und Seen fließen, dann gelangen mit den Fäkalien große Mengen an Fetten, Eiweißen, Zuckern und anderen kohlenstoffhaltigen – organischen – Substanzen in die Natur. Diese organischen Substanzen werden von Bakterien abgebaut, die Sauerstoff verbrauchen. Je größer die Abwassermenge ist, desto besser gedeihen die Bakterien. Doch damit nimmt der Sauerstoffgehalt des Wassers immer weiter ab, bis schließlich den Fischen, Muscheln oder Würmern buchstäblich die Luft ausgeht. Weltweit sind dadurch in vielen Flüssen und Seen sauerstoffarme Todeszonen entstanden.

Bislang kein Goldstandard für Messungen
Um zu messen, wie stark die Gewässer mit organischen Stoffen aus Fäkalien belastet sind, nehmen Behörden und Umweltforscher regelmäßig Wasserproben. Weit verbreitet ist eine Messmethode, die mithilfe einer chemischen Reaktion den Gehalt an organischen Substanzen bestimmt. Wie ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern jetzt zeigt, liefert diese etablierte Methode jedoch Werte, aus denen sich der tatsächliche Verschmutzungsgrad des Wassers kaum ableiten lässt. An der Studie, die jetzt im Fachjournal Science Advances erschienen ist, ist auch Prof. Helmuth Thomas, Leiter des Hereon-Instituts für Kohlenstoffkreisläufe, beteiligt. „Wir stellen in dem Artikel deshalb auch eine neue Methode vor, die Messungen künftig sehr viel zuverlässiger macht“, sagt er.

Bei der herkömmlichen Messmethode werden Wasserproben mit den Chemikalien Permanganat oder Dichromat versetzt. Diese sind besonders reaktionsfreudig und bauen in kurzer Zeit alle organischen Substanzen ab. An der Menge des verbrauchten Permanganats oder Dichromats lässt sich dann bestimmen, wie viel organische Substanz in der Wasserprobe enthalten war. Experten sprechen bei dieser Messung vom „Chemischen Sauerstoffbedarf“ (Chemical Oxygen Demand, COD). Das Problem der COD-Messung: Sie unterscheidet nicht zwischen den organischen Stoffen, die mit den Abwässern ins Wasser gelangen, und jenen, die auf natürlichem Wege entstanden sind – etwa Lignin und Huminsäuren, die beim Zerfall von Holz frei werden. Damit lässt sich die Verschmutzung des Wassers kaum vom natürlichen Gehalt an organischen Stoffen unterscheiden. „Für den Han-Fluss in Südkorea etwa haben wir mit unserer neuen Methode herausgefunden, dass die Belastung mit organischen Stoffen aus Abwässern in den vergangenen 25 Jahren abgenommen hat. Die COD-Messungen aber zeigen nach wie vor hohe Werte an“, sagt Helmuth Thomas, „weil hier die natürlichen Substanzen einen Großteil der Organik im Wasser ausmachen.“

Komplizierte biologische Analyse
Wie aber lässt sich die tatsächliche Verschmutzung besser messen? Etabliert ist hier seit Jahrzehnten eine biologische Messmethode, die jedoch sehr viel aufwendiger als die COD-Messung ist und deshalb von Behörden und Forschungseinrichtungen seltener genutzt wird. In diesem Fall wird eine Wasserprobe aus dem Fluss oder See entnommen und der Sauerstoffgehalt des Wassers als Anfangswert gemessen. Eine weitere sogenannte Parallelprobe wird sofort luftdicht verschlossen. Anschließend ruht diese Wasserprobe fünf Tage lang. In dieser Zeit bauen die Bakterien die organische Substanz ab, wobei sie den Sauerstoff im Wasser nach und nach verbrauchen. Nach fünf Tagen wird das Gefäß geöffnet und der Sauerstoff gemessen. Enthält das Wasser viel Organik, waren die Bakterien besonders aktiv. Entsprechend groß war dann der Sauerstoffverbrauch. Experten sprechen bei dieser Messung vom „Biologischen Sauerstoffbedarf“ (Biological Oxygen Demand, BOD). „Die Messung des BOD ist sehr viel genauer als die des COD, weil die Bakterien vorzugsweise die kleinen organischen Moleküle aus dem Abwasser abbauen, aber die natürlichen wie etwa Lignin unangetastet lassen“, sagt Helmuth Thomas. Allerdings habe auch die Messung des BOD ihre Nachteile. Zum einen dauere die BOD-Messung fünf Tage, während der COD-Wert nach wenigen Minuten vorliege. Zum anderen müsse man beim Abfüllen, Lagern und Vermessen der Wasserproben peinlich genau darauf achten, dass kein Sauerstoff aus der Umgebungsluft in die Probe gelange und den Messwert verfälsche. „Das ganze Handling der BOD-Messung beherrschen nur einige wenige Leute mit großer Laborerfahrung“, sagt Helmuth Thomas. „Daher bevorzugen Behörden und Forscher auch heute noch den COD – trotz großer Unsicherheiten.“

Schneller und sicherer messen
Das Team um Helmuth Thomas stellt deshalb eine alternative Methode vor, die die klassische BOD-Messung verbessert. Vorteil der Methode ist, dass nur eine Wasserprobe genommen werden muss, diese sofort verschlossen wird und der Sauerstoffverbrauch ohne Eingriff in die Probe gemessen wird. Es ist dabei nicht notwendig, die Probe nach fünf Tagen erneut zu öffnen, um den Sauerstoffgehalt zu messen. So wird vermieden, dass die Probe erneut mit Luftsauerstoff in Berührung kommt. Beim neuen Ansatz wird gleich beim Abfüllen der Wasserprobe eine optische Faser in das Probengefäß eingeführt. Über diese Faser kann der Sauerstoffgehalt anhand optischer Effekte kontinuierlich direkt in der Probe gemessen werden. Thomas: „Wir können den Sauerstoffgehalt damit nonstop messen und erhalten ein sehr viel genaueres Bild vom Sauerstoffverbrauch durch die Bakterien.“ Erste Versuche haben gezeigt, dass ein aussagekräftiges Ergebnis bereits nach rund 48 Stunden vorliegt, was die BOD-Messung erheblich beschleunigt. Alles in allem macht das optische Verfahren die BOD-Messung also nicht nur zuverlässiger, sondern auch schneller. Helmuth Thomas geht deshalb davon aus, dass sich das neue Verfahren in den kommenden Jahren als neuer Standard etabliert, der sowohl die COD- als auch die klassische BOD-Messung ablösen wird. So kann künftig beispielsweise zuverlässiger als bisher ermittelt werden, ob Maßnahmen zur Gewässerreinhaltung tatsächlich erfolgreich sind.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Helmuth Thomas
Institut für Kohlenstoff-Kreisläufe
Institutsleitung
Tel: +49 (0)4152 87-2805
Mail: helmuth.thomas@hereon.de

Originalpublikation:
doi.org/10.1126/sciadv.abc7318

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Entwicklung von Wasserstofftanks für Kraftfahrzeuge

Christina Kaufmann Hochschulkommunikation
Hochschule München
Kann der Wasserstoffantrieb einen wichtigen Beitrag zur klimaneutralen Mobilität leisten? Prof. Dr. Horoschenkoff von der Fakultät für Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Flugzeugtechnik der Hochschule München und sein Team sind davon überzeugt. Sie forschen mit Hochdruck an neuartigen Tankkonzepten um Fahrzeuge mit Brennstoffzelle wirtschaftlicher zu machen.

In Zukunft werden zwei elektrische Antriebskonzepte den Fahrzeugbau dominieren: das E-Fahrzeug mit Batterie und das E-Fahrzeug mit Brennstoffzelle betrieben mit Wasserstoff. Wasserstoff gilt als aussichtsreicher Energieträger für eine klimaneutrale Mobilität in der Zukunft. Als Treibstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge liefert er die elektrische Energie für den Antrieb und wird CO2-neutral zu Wasser umgewandelt. Damit die Brennstoffzellenfahrzeuge gegenüber den heutigen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen wettbewerbsfähig werden, müssen unter anderem die Herstellkosten sinken. Die Forscher der Hochschule München wollen den Wasserstofftank gemeinsam mit BMW im Sinne von Baureihensynergien dort unterbringen, wo im E-Mobil die Batterie vorgesehen ist: Im Unterboden des Fahrzeugs. Hierfür gut geeignet ist eine Quaderform. Die Konstruktion muss dabei einem Betriebsdruck von 700 bar standhalten.

Herausforderung Wasserstofftank
Die Speicherung des Wasserstoffs für die Brennstoffzelle in Drucktanks ist technisch sehr anspruchsvoll. Derzeit verursacht die Integration von Drucktanks aufgrund ihrer zylindrischen, sperrigen Form hohe Einbußen des Kundennutzens und der Fahrdynamik. Hier setzt das Forschungsprojekt BRYSON an, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird, und als Zielsetzung die Entwicklung von neuartigen Drucktanks für Wasserstoff im Automobilbau verfolgt. Die Hochschule München ist über ihr Competence Centre Smart Composites der Fakultät Maschinenbau, Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau eingebunden. Die Bauweise sieht eine näherungsweise quaderförmige Tankgeometrie vor, bei der eine unerwünschte Aufweitung des Tanks durch eingearbeitete Zugstreben, die das Tankinnere durchziehen, verhindert wird. Wesentliche Herausforderungen des neuen Konzepts sind die Auslegung des Tanks, die Sicherstellung der Dichtigkeit und die Entwicklung eines geeigneten Fertigungsprozesses. Das Themengebiet Wasserstoffspeicherung in kohlenstofffaserverstärkten Tanks ist für das Team um Prof. Dr. Alexander Horoschenkoff nicht neu. Bereits in der Vergangenheit wurden Forschungsarbeiten zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Drucktanks mit speziellen Kohlenstofffaser-Sensoren erfolgreich durchgeführt.

Unterstützung durch Nachwuchswissenschaftler
Unter Leitung von Prof. Dr. Alexander Horoschenkoff arbeiten derzeit 4 Studierende des Studiengangs Master of Applied Research in Engineering Sciences (Forschungsmaster) mit an dem Projekt. Der vor einigen Jahren eingeführte Forschungsmaster ermöglicht es Hochschulen auch an größeren Forschungsprojekten mit längeren Laufzeiten teilzunehmen. Mit Baumustern konnten bereits erste Druckversuche durchgeführt werden.

Das Projekt Bryson läuft seit Dezember 2019 und ist für eine Dauer von 3,5 Jahren ausgelegt. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt. Die Leitung des Projekts mit insgesamt 5 Partnern und einer Gesamtfördersumme von über 1,7 Mio. Euro liegt bei der BMW AG.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Horoschenkoff
alexander.horoschenkoff@hm.edu

Weitere Informationen:
https://www.hm.edu/allgemein/forschung_entwicklung/forschungsprojekte/projektdet…

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Mehr als die Summe der Mutationen – 165 neue Krebsgene mit Hilfe maschinellen Lernens identifiziert

Dr. Martin Ballaschk Pressestelle
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
Ein neuer Algorithmus sagt Gene vorher, die an der Entstehung von Krebs beteiligt sein können, deren DNA-Sequenz jedoch nicht zwangsläufig verändert ist. Ein Berliner Forschungsteam kombinierte unterschiedlichste Daten, analysierte sie mit „künstlicher Intelligenz“ und identifizierte so zahlreiche Krebsgene. Für die gezielte Krebstherapie in der personalisierten Medizin sowie für die Entwicklung von Biomarkern ergeben sich so neue Perspektiven.

Bei Krebs geraten Zellen außer Kontrolle. Sie vermehren sich uneingeschränkt, verdrängen dadurch andere Gewebe, zerstören Organe und beeinträchtigen so wichtige Lebensfunktionen. Die Ursache für dieses Wachstum sind in aller Regel angehäufte DNA-Veränderungen in Krebsgenen – also Mutationen in jenen Genen, die die Entwicklung der Zelle steuern. Doch einige Krebsarten entstehen bereits bei nur sehr wenigen mutierten Genen. In diesen Fällen führen andere, wenig verstandene Ursachen zu der Erkrankung.

Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik (MPIMG) in Berlin und dem Institut für Computational Biology des Helmholtz Zentrums München hat nun einen neuen Algorithmus entwickelt, der mit Hilfe von maschinellem Lernen 165 zuvor unbekannte Krebsgene identifizierte. Von diesen Genen sind längst nicht alle mutiert – offenbar kann bereits ihre Fehlregulation zu Krebs führen. Die neu entdeckten Gene stehen jedoch alle in engem Austausch mit bereits bekannten Krebsgenen. Überdies sind sie überlebenswichtig für Tumorzellen, wie sich im Zellkulturexperiment herausstellte.

Das auf den Namen „EMOGI“ (für Explainable Multi-Omics Graph Integration) getaufte Programm kann auch erklären, welche zellulären Zusammenhänge jedes der identifizierten Gene zu einem Krebsgen machen. Wie die Forschenden um Annalisa Marsico im Fachblatt Nature Machine Intelligence schildern, kombiniert das Programm dafür zehntausende Datensätze aus Patientenproben. Diese enthalten neben Sequenzdaten mit Mutationen auch Informationen über DNA-Methylierungen, die Aktivität einzelner Gene und Interaktionen von Proteinen, die an zellulären Signalwegen beteiligt sind. Ein Deep-Learning-Algorithmus erkennt in diesen Daten die Muster und molekularen Gesetzmäßigkeiten, die zu Krebs führen.

„Idealerweise haben wir irgendwann eine komplette Übersicht über alle Krebsgene, die bei verschiedenen Betroffenen einen unterschiedlichen Einfluss auf das Fortschreiten der Krebserkrankung haben können“, sagt Marsico, bis vor kurzem Leiterin einer Forschungsgruppe am MPIMG und nun am Helmholtz Zentrum München. „Das ist die Grundlage für die personalisierte Krebstherapie.“

Bei diesen neuartigen Heilverfahren werden anders als bei konventionellen Krebsbehandlungen wie der Chemotherapie die Medikamente genau auf die Krebsart zugeschnitten. „In der Klinik kann für die Erkrankten dann die jeweils beste Therapie gefunden werden – also die wirksamste Behandlung mit den wenigsten Nebenwirkungen“, erklärt die Forscherin. „Wir könnten zudem anhand der molekularen Eigenschaften den Krebs schon frühzeitig erkennen.“

„Nur wenn wir die Ursachen kennen, können wir sie auch effektiv bekämpfen oder korrigieren. Daher ist es so wichtig, möglichst viele Mechanismen zu identifizieren, die Krebs auslösen können“, sagt Marsico.

„Bisher fokussierte sich die Forschung vor allem auf krankmachende Veränderungen in der Erbgutsequenz, also im Bauplan der Zelle“, sagt Roman Schulte-Sasse, Doktorand im Team von Marsico und Erstautor der Publikation. „Dabei hat sich in den letzten Jahren gezeigt, dass auch epigenetische Störungen oder fehlgesteuerte Genaktivität zu Krebs führen können.“

Aus diesem Grund führte das Forschungsteam Daten zusammen, die auch das Geschehen in der Zelle abbilden und nicht nur auf Fehler im Bauplan abzielen. Zunächst bestätigten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler: Veränderungen der DNA-Sequenz, also Mutationen bis hin zu Vervielfachung von Erbgutabschnitten, sind tatsächlich die Haupttreiber von Krebserkrankungen sind. In einem zweiten Schritt machten sie dann die Gen-Kandidaten ausfindig, die in einem größeren Kontext zum eigentlich krebsauslösenden Gen stehen.

„Wir haben zum Beispiel Gene gefunden, deren Sequenz bei Krebs meist unverändert bleibt, die jedoch trotzdem für den Tumor unverzichtbar sind, weil sie beispielsweise die Energiezufuhr regulieren“, sagt Schulte-Sasse. Diese Gene sind auf andere Weise außer Kontrolle geraten, etwa aufgrund von chemischen Erbgut-Modifikationen wie Methylierungen. Diese verändern die DNA-Informationen selbst nicht, bestimmen jedoch über deren Genaktivität. „Solche Gene sind vielversprechende Angriffspunkte für Medikamente – weil sie aber quasi im Schatten agieren, können wir sie nur mit komplexen Algorithmen finden“, sagt Schulte-Sasse.

Das neue Programm erweitert die Kandidatenliste der Krebsgene, die in den letzten Jahren auf 700 bis 1000 Einträge angewachsen ist, um ein beachtliches Stück. Den versteckten Genen sind die Forschenden erst durch die Kombination von bioinformatischen Analysemethoden und neuesten Algorithmen der künstlichen Intelligenz auf die Spur gekommen.

„Die Wechselwirkungen von Proteinen und Genen lassen sich als mathematisch als Netzwerk, als sogenannter Graph abbilden“, sagt Schulte-Sasse. „Es ist, als wollte man das Schienennetz der Eisenbahn erraten. Jeder Bahnhof entspricht einem Protein oder Gen und jede Wechselwirkung stellt eine Zugverbindung dar.“

Mit der Hilfe von Deep Learning – also jenen Algorithmen, die der künstlichen Intelligenz in den letzten Jahren zum Durchbruch verholfen haben – entdeckten die Forschenden auch jene Zugverbindungen, die bisher unentdeckt blieben. Schulte-Sasse ließ den Computer zehntausende verschiedener Netzkarten aus 16 unterschiedlichen Krebsarten analysieren, jede enthielt zwischen 12.000 und 19.000 Datenpunkte.

In den Daten sind zahlreiche weitere interessante Details versteckt. „Wir sehen Muster, die abhängig vom jeweiligen Krebs und Gewebe sind,“ sagt Marsico. „Wir sehen das als Hinweis, dass Tumoren je nach Organ durch unterschiedliche molekulare Mechanismen ausgelöst werden.“

Das EMOGI-Programm ist nicht auf Krebserkrankungen festgelegt, betonen die Forschenden. Theoretisch kann es vielfältige biologische Daten miteinander integrieren und dort Muster finden, erklärt die Forscherin. „Nützlich könnte das vor allem für komplexe Krankheiten sein, für die vielseitige Daten erhoben werden und bei denen die Gene eine wichtige Rolle spielen. Neben Krebs sind dies auch komplexe Stoffwechselerkrankungen wie zum Beispiel Diabetes.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Annalisa Marsico
Gruppenleiterin
Helmholtz Zentrum München
+49(0)89 3187-43073
annalisa.marsico@helmholtz-muenchen.de

Roman Schulte-Sasse
Wissenschaftler
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
+49 (30) 8413-1172
sasse@molgen.mpg.de

Originalpublikation:
Roman Schulte-Sasse, Stefan Budach, Denes Hnisz, and Annalisa Marsico (2021): „Integration of Multi-Omics Data with Graph Convolutional Networks to Identify New Cancer Genes and their Associated Molecular Mechanisms.“ Nature Machine Intelligence. DOI: 10.1038/s42256-021-00325-y

Weitere Informationen:
https://dx.doi.org/10.1038/s42256-021-00325-y – Link zur Publikation
https://www.molgen.mpg.de/4385741/ – Link zur Pressemitteilung

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Mehr Brot und Süßigkeiten im Lockdown

Prof. Dr. Michael Böhm Pressesprecher
Deutsche Gesellschaft für Kardiologie – Herz- und Kreislaufforschung e.V.
Während des Lockdowns im Frühjahr 2020 nahm die Bewegung unter jüngeren Menschen in Deutschland ab, zeigt eine Umfrage unter Studierenden, die während der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie (DGK) präsentiert wurde. Gegessen wurde hingegen mehr, vor allem Brot und Süßigkeiten.

Düsseldorf, 8. April 2021 – Um die Effekte des Lockdowns auf die Sport- und Ernährungsgewohnheiten wichtigen Teil der kardiovaskulären Primärprävention zu untersuchen, hat eine Münchner Arbeitsgruppe um Dr. Julius Steffen und Prof. Dr. Stefan Brunner eine Online-Umfrage unter Studenten mehrerer großer bayerischer Universitäten durchgeführt. Abgefragt wurden unter anderem Angaben zu Art und Dauer von sportlicher Betätigung vor, während und nach dem Lockdown sowie Veränderungen bei der Ernährung. Außerdem wurden die per Smartwatch und Smartphone gesammelten Schrittzählerdaten der 1.940 Teilnehmenden ausgewertet.

In der subjektiven Wahrnehmung hatte die körperliche Aktivität bei 44,5 Prozent der Teilnehmenden seit Lockdown-Einführung abgenommen, 32,8 Prozent gaben an, ihre Aktivitäten gesteigert zu haben. Der Sport beschränkte sich zumeist auf Laufen, Radfahren und Muskeltraining sowie Yoga. Es ließ sich beobachten, dass sportlich aktivere Teilnehmer oftmals ihr Level hielten.
Die Schrittzählerdaten ließen dann einen objektiven Blickt auf die veränderten Bewegungsgewohnheiten zu. Vor dem Lockdown gingen die Teilnehmenden pro Tag durchschnittlich 6.777 Schritte durchschnittlich, während dem Lockdown hingegen im Schnitt nur noch 4.829.

Auch die Ernährungsgewohnheiten änderten sich: 31,2 Prozent der Studienteilnehmerinnen und -teilnehmer gaben an, mehr zu essen und 16,8 Prozent, weniger als vor dem Lockdown. Die größere Nahrungsmenge war vornehmlich durch den Konsum von Brot und Süßigkeiten getrieben.

Die Lockdown-Maßnahmen scheinen also – zumindest bei Studierenden – starken Einfluss auf die Sport- und Essgewohnheiten zu haben. „Direkte Effekte auf die kardiovaskuläre Gesundheit lassen sich nicht ableiten. Sie sollten aber in Zukunft bei der Verhängung von Restriktionen zur Pandemiebekämpfung bedacht werden“, so die Studienautoren.

Zum Weiterlesen:
Alteration of Physical Activity and Nutrition Behaviour during COVID-19 Pandemic Lockdown in Young Adults (COLA-Trial)

Quelle:
Clin Res Cardol., DOI https://doi.org/10.1007/s00392-021-01843-w

Medienkontakt:
Deutsche Gesellschaft für Kardiologie – Herz- und Kreislaufforschung e.V.
Pressesprecher: Prof. Dr. Michael Böhm
Pressestelle: Kerstin Kacmaz, Tel.: 0211 600 692 43, Melissa Wilke, Tel.: 0211 600 692 13
presse@dgk.org

Die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie –Herz und Kreislaufforschung e.V. (DGK) mit Sitz in Düsseldorf ist eine gemeinnützige wissenschaftlich medizinische Fachgesellschaft mit fast 11.000 Mit-gliedern. Sie ist die älteste und größte kardiologische Gesellschaft in Europa. Ihr Ziel ist die Förderung der Wissenschaft auf dem Gebiet der kardiovaskulären Erkrankungen, die Ausrichtung von Tagungen die Aus-, Weiter- und Fortbildung ihrer Mitglieder und die Erstellung von Leitlinien. Weitere Informationen unter http://www.dgk.org

Weitere Informationen:
http://www.dgk.org/presse
https://dgk.org/pressemitteilungen/2021-jahrestagung-pressemitteilungen/2021-jt-…

Anhang
Mehr Brot und Süßigkeiten im Lockdown

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Trotz verbessertem Umweltmonitoring: Der ökologische Zustand von europäischen Gewässern verschlechtert sich

Kerstin Theilmann Referat Öffentlichkeitsarbeit
Universität Koblenz-Landau
Auch nach mehr als 20 Jahren europäischer Wasserrahmenrichtlinie: Viele Oberflächengewässer in Europa werden nach wie vor regelmäßig durch organische Schadstoffe wie Pflanzenschutzmittel oder Industriechemikalien in Konzentrationen belastet, die für die Ökosysteme in Flüssen, Bächen und Seen schädlich sind. Das zeigt eine aktuelle Studie des Instituts für Umweltwissenschaften iES der Universität Koblenz-Landau, für die mehrere Millionen Datensätze ausgewertet und analysiert wurden. Verbesserte Schutzmaßnahmen für Oberflächengewässer sind dringend notwendig, wie die Landauer Umweltwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler in dem Fachjournal „Environmental International“ aufzeigen.

„Wir haben mehrere Millionen Messungen der vergangenen 15 Jahre zum Vorkommen von organischen Schadstoffen in europäischen Gewässern ausgewertet und die damit verbundenen Umweltrisiken für diese Süßwassersysteme beurteilt“, erklärt Jakob Wolfram, Erstautor der Studie. „In unserer Auswertung konnten wir zeigen, dass immer mehr und bessere Umweltproben genommen werden, gleichzeitig mussten wir aber feststellen, dass Oberflächengewässer häufig durch organische Schadstoffe beeinträchtigt werden und sich für manche Organismengruppen diese Zustände sogar zunehmend verschlechtern.“

Die Wasserrahmenrichtlinie trat im Jahr 2000 in Kraft mit dem Ziel aquatische Ökosysteme in Europa zu schützen oder in einen „guten ökologischen Zustand“ zurückzuführen. Im Zuge dieser groß angelegten Wasserstrategie wurden über Jahre europaweit umfangreiche Wasserproben genommen, welche das Vorkommen von organischen Schadstoffen in mehreren tausend Oberflächengewässern dokumentieren. Zum ersten Mal wurde nun dieser umfangreiche, zentral von der europäischen Umweltbehörde (EEA) verwaltete Datensatz mit mehr als 8 Millionen Messungen zu 352 organischen Schadstoffen in 31 Ländern für die vergangenen 15 Jahre umfassend ausgewertet und analysiert. Die Forscher beurteilten sowohl den Status als auch die Entwicklung der Wasserqualität in Europa.

Das Ergebnis der umfassenden Analyse: Viele Typen von organischen Schadstoffen, beispielsweise Industriechemikalien wie Löse- oder Reinigungsmittel, Pestizide und Pharmazeutika, werden vermehrt in den Oberflächengewässern gefunden. In lediglich einem Drittel der Gewässer konnten keine Schadstoffe pro Jahr gefunden werden. Weitere Analysen zeigten, dass in diesen Fällen die Qualität der Probennahme signifikant schlechter war. „Dies kann dazu führen, dass Belastungen nicht gefunden werden, daher haben wir auch die Qualität der Probennahme umfassend beurteilt“, so Wolfram. Dabei haben die Forscher einen klaren Zusammenhang zwischen der Qualität der Probennahme und dem Auffinden von Schadstoffen herausgestellt. „In vielen Ländern Europas wird das wahre Risiko in Oberflächengewässer weiterhin unterschätzt“, fasst Wolfram das Ergebnis zusammen.

Hauptursächlich für die Beeinträchtigung der europäischen Gewässer sind laut der Landauer Forscher Pestizide. Sie waren für rund 85 Prozent der Grenzwertüberschreitungen verantwortlich. Gewässer in landwirtschaftlich geprägten Gebieten sind daher dem höchsten Risiko ausgesetzt. Die Funktionalität und Zusammensetzung ihrer Ökosysteme sind in besonderem Maße gefährdet. An 35 Prozent der Probestellen wurde ein ökologischer Grenzwert überschritten, rund 38 Prozent der Gewässer in Europa sind beeinträchtigt. Auch Pharmazeutika treten häufig in Oberflächengewässern auf. Für diese Substanzen haben die Forscher kein akutes Risiko festgestellt, allerdings sind durch sie ausgelöste Langzeiteffekte auf aquatische Ökosysteme noch unbekannt. Der Grund: Toxizitätsdaten zu Langzeitauswirkungen von Pharmazeutika existieren nur selten. „Pharmazeutika durchlaufen einen Zulassungsprozess mit geringeren Anforderungen an die Umweltrisikobewertung als Pestizide oder Industriechemikalien“, erklärt Wolfram. Die Ungewissheit, wie diese Substanzen auf die Umwelt oder Organismen wirken könnten, sei daher insbesondere bei den Langzeiteffekten größer als beispielsweise bei Pflanzenschutzmitteln.

Die Autorinnen und Autoren der Studie sehen Süßwasserökosysteme in Europa weiterhin einem ernsthaften Risiko ausgesetzt, welches sich besonders für Fische, aquatische Insekten und Krebstiere zeigt. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass über die Wasserrahmenrichtlinie hinaus europaweit verstärkt Bemühungen notwendig sind, um die Belastung von Gewässern durch organische Schadstoffe weiter zu reduzieren.“ Aufgrund der Vielzahl an Substanzen und der zahlreichen Eintragspfade in die Umwelt sei die Frage nach den Ursachen der Schadstoffbelastung und den notwendigen Maßnahmen nicht einfach zu beantworten, so Wolfram. Dazu müssten zunächst die noch vorherrschenden Datenlücken geschlossen werden. Ein möglicher Schritt wären sicherlich Einschränkungen in der Anwendung, strengere Umweltauflagen besonders gefährlicher Umweltschadstoffe oder deren Verbot. „Bevor wir verlässliche und passgenaue Empfehlungen aussprechen können, muss die Datenlage verbessert werden“, unterstreicht Wolfram. Zusätzlich müsste auch die Datenqualität zwischen den europäischen Ländern verbessert werden, um wirkungsvolle und zielführende Managementstrategien zu entwickeln.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Universität Koblenz-Landau
Institut für Umweltwissenschaften iES
Prof. Dr. Ralf Schulz
Fortstraße 7
D-76829 Landau
Tel.: +49 6341 280-31327
E-Mail: schulz@uni-landau.de

Originalpublikation:
“Water Quality and Ecological Risks in European Surface Waters – Monitoring Improves While Water Quality Decreases” by Jakob Wolfram, Sebastian Stehle, Sascha Bub, Lara L. Petschick, Ralf Schulz. Die Studie wurde online am 5. März 2021 in der Fachzeitschrift Environment International veröffentlicht und kann via folgenden Link abgerufen werden: https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106479

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Wirkung des Lockdowns auf Luftqualität an den Straßen und damit im Alltag zu spüren

Tilo Arnhold Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.
Leipzig. Im Zusammenhang mit den Auswirkungen der Coronavirus-Pandemie wurde viel darüber diskutiert, wie stark sich der Lockdown auf Luftqualität und Klima auswirkt. Eine Auswertung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) zeigt jetzt: Der erste Lockdown im Frühjahr 2020 hat deutlich zur Verbesserung der Luft beigetragen. So war an den Verkehrsstationen im Westen und Osten von Leipzig ein Rückgang von Stickoxid (NOx) sowie Ruß (BC) zu verzeichnen. An den großen Straßen und damit für viele Menschen wurde die Luft entsprechend der Verkehrsreduktion besser.

Die Auswertung beruht auf Messdaten verschiedener Stationen in Leipzig von TROPOS und Sächsischem Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), bei denen der Einfluss des Wetters anschließend aufwendig korrigiert wurde. Die Analyse ist vorläufig, noch nicht wissenschaftlich begutachtet und soll 2021 bei einem Fachjournal eingereicht werden.

Zur Bekämpfung der Pandemie im Frühjahr 2020 hatten sich in Deutschland am 22. März Bund und Länder auf strenge Ausgangs- und Kontaktbeschränkungen geeinigt, die bis 5. Juni auch in Sachsen für eine reduzierte Mobilität sorgten. Diese Beschränkungen gingen als Lockdown in die Umgangssprache ein und wird seitdem kontrovers diskutiert. Aus wissenschaftlicher Sicht sind diese Maßnahmen ein Feldexperiment in bisher beispiellosen Dimensionen: Die Atmosphärenforschung interessiert zum Beispiel, welche Wirkung eine Reduktion des Verkehrs auf Luftverschmutzung und Klimaerwärmung haben kann. Weltweit haben daher Forschende Daten analysiert. Darunter auch eine europaweite Studie der EU-Forschungsinfrastruktur für kurzlebige atmosphärische Bestandteile wie Aerosol, Wolken und Spurengase (ACTRIS), deren deutscher Beitrag vom TROPOS koordiniert wird.

Um die Wirkung des Lockdowns auf die lokale Luftqualität zu untersuchen, hat TROPOS am Beispiel von Leipzig diverse Messungen ausgewertet. Dazu wurden zwei stationäre Messstationen vom TROPOS verwendet: Die Station in der Permoser Straße im Nordosten Leipzigs ist etwa 150 Meter von der B6 entfernt. Die Station in der Eisenbahnstraße nahe dem Stadtzentrum befindet sich in einer stark befahrenen Straßenschlucht. Außerdem wurde der Datensatz mit Messungen der LfULG-Station in der Lützner Straße im Westen Leipzigs sowie mit Verkehrszählungen der Stadt Leipzig ergänzt.

Schnell zeigte sich, dass die Wetterlage im Frühjahr großen Einfluss auf die Luftqualität hatte: Während kurz vor dem Lockdown eine Westwind-Wetterlage mit sauberer Luft vom Atlantik vorherrschte, änderte sich in der ersten Lockdown-Woche die Großwetterlage: Ostwind brachte kontinental geprägte und stärker verschmutzte Luft aus Osteuropa nach Mitteldeutschland. Die Phase des Lockdowns im April/Mai war zudem durch geringe Niederschläge und wenig Wind geprägt, was das Anreichern von Schadstoffen in der Luft begünstigt – wie Forschende des TROPOS bereits 2020 in einer Studie zum Luftschadstoff Stickstoffdioxid in Sachsen nachweisen konnten.

Im Frühjahr 2020 überlagerten sich also zwei Effekte: Auf der einen Seite sorgte weniger Straßenverkehr für weniger Schadstoffe. Auf der anderen Seite blieben die Schadstoffe aber durch das austauscharme Wetter länger vor Ort und konnten sich so stärker anreichern. Außerdem kamen zusätzlich Schadstoffe durch Ferntransport aus Osteuropa dazu, wo das trockene Frühjahr bereits für erste Waldbrände sorgte. Für eine fundierte Analyse war es deshalb nötig, beide Effekte auseinanderhalten zu können. Dr. Dominik van Pinxteren nutzte für die statistische Analyse eine Methode aus dem Bereich des maschinellen Lernens, deren Anwendung im Bereich Luftqualität erstmals 2009 von britischen Forschern veröffentlicht wurde und die sich bereits beim „Herausrechnen“ des Wettereinflusses auf Stickstoffdioxid-Werte in Sachsen bewährt hat.

Anhand von Datenreihen aus den Jahren 2016 bis 2019 und wichtigen Faktoren wie Tageszeit, Jahreszeit, Wetter, Höhe der Grenzschicht und Herkunft der Luftmassen wurde es so möglich, per Computermodell vorherzusagen, welche Schadstoffkonzentrationen 2020 theoretisch zu erwarten gewesen wären. Die Vorhersage verglich das Team dann mit den tatsächlichen gemessenen Schadstoffkonzentrationen. Die Differenz zwischen beiden Werten entspricht insbesondere an den Messstationen in Straßennähe der Luftqualitätsverbesserung, die auf den reduzierten Verkehr zurückzuführen ist.
Für Stickoxide (NOx) zeigte sich dabei an der LfULG-Station Lützner Straße im Westen von Leipzig im Durchschnitt ein Rückgang um 25 Mikrogramm pro Kubikmeter, was knapp einem Drittel der ohne Lockdown erwarteten Konzentrationen bei vergleichbarer Wetterlage entspricht. Diese Schadstoffreduktion ist in einer Größenordnung, die dem Rückgang des Verkehrs in diesem Zeitraum entspricht: In der Lützner Straße wurden zu Beginn des ersten Lockdowns etwa 35 Prozent weniger PKW, 15 Prozent weniger Kleintransporter und 10 Prozent weniger LKW gezählt.
Für Ruß (BC), den TROPOS an der Eisenbahnstraße östlich des Leipziger Zentrums misst, ergab die Analyse einen Rückgang von bis zu 0,6 Mikrogramm pro Kubikmeter, was etwa 40 Prozent der erwarteten Konzentrationen entspricht. Im Durchschnitt ging Ruß während der reichlich zwei Monate Lockdown im Frühjahr 2020 in der Leipziger Eisenbahnstraße um 0,4 Mikrogramm pro Kubikmeter zurück, was einen Rückgang um etwa 20 Prozent entspricht.
Zum Vergleich: Die Umweltzone Leipzig hatte den Ruß zwischen 2011 und 2017 um etwa 60 Prozent reduziert. Dieser Rückgang erfolgte aber über sechs Jahre, ausgehend von einem damals noch höheren Niveau, und war nachhaltiger angelegt, weil die Umweltzone die Modernisierung der Fahrzeugflotte beschleunigte. Nachgewiesen wurde dieser Rückgang 2017 an der LfULG-Station Leipzig-Mitte, die 2020 durch Baustellen im Umfeld für die aktuelle Lockdown-Analyse jedoch nicht genutzt werden konnte. Der Trend zu mehr Kaminen und Holzheizungen macht die Fortschritte für die Luftqualität, die in den letzten Jahren im Verkehrssektor erreicht wurden, zum Teil wieder zu Nichte, in dem er für ein Ansteigen von Feinstaub und Ruß während der Heizsaison auch in den Städten sorgt. „Im städtischen Hintergrund an unserer Station am Institut, die abseits des Verkehrs liegt, waren die Effekte dagegen kaum zu spüren. Grundsätzlich sind im städtischen Hintergrund die Verkehrseinflüsse nicht mehr so dominant und sowohl für Stickoxid als auch für Ruß spielen andere Quellen eine stärkere Rolle. Darin sehen wir einen Grund für diese Unterschiede“, erklärt Dominik van Pinxteren vom TROPOS.

Fazit: Der Lockdown im Frühjahr 2020 hat auch in Leipzig zur Verbesserung der Luftqualität beigetragen, insbesondere in Straßennähe. Für die Luftschadstoffe Stickoxid und Ruß konnte unter Berücksichtigung der Witterungseinflüsse ein deutlicher Rückgang statistisch nachgewiesen werden, der ungefähr dem Rückgang des Verkehrsaufkommens entspricht. Allerdings wurden die Auswirkungen von weniger Kfz durch die Auswirkungen des trockenen Frühjahrswetters überlagert und sind daher in den reinen Messdaten nicht direkt zu erkennen. Tilo Arnhold

Links:
Verkehrsdichte, Wind und Luftschichtung beeinflussen die Belastung mit dem Luftschadstoff Stickstoffdioxid (Pressemitteilung, 26.06.2020):
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/verkehrsdichte-wind-u…
LfULG-Projekt „Meteorologische Einflüsse auf Stickstoffdioxid“:
https://www.luft.sachsen.de/Inhalt_FuE_Projekt_Witterung_NOx_Ozon.html
Umweltzone senkt Gesundheitsbelastung deutlich (Pressemitteilung, 14.12.2017):
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/umweltzone-senkt-gesu…
Chemische Aerosolcharakterisierung und Prozessaufklärung am TROPOS:
https://www.tropos.de/institut/abteilungen/chemie-der-atmosphaere/feldexperiment…
COVID-19 campaigns by ACTRIS:
http://www.actris.eu/Outreach/News/ACTRISUpdates.aspx

Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 96 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen.
Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.
Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen – u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.000 Personen, darunter 10.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro.
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Dominik van Pinxteren
Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Abteilung Chemie der Atmosphäre
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel. +49 341 2717- 7029
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/dominik-van-pinxteren
und
Dr. Bernd Heinold
Abteilung Modellierung Atmosphärischer Prozesse
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel. +49 341 2717- 7052
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/bernd-heinold
oder
Tilo Arnhold
TROPOS-Öffentlichkeitsarbeit
Tel. +49-341-2717-7189
http://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/

Weitere Informationen:
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/wirkung-des-lockdowns…

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Die Pandemie für den Umweltschutz nutzen

Helga Epp M. A. Presse & Kommunikation
Pädagogische Hochschule Freiburg
Die Aktion #freiburgprotectstheplanet bietet die Möglichkeit, im Rahmen von Kleinprojekten gemeinsam, gleichberechtigt und aktiv die eigene Müllproduktion zu reduzieren und damit gleichzeitig andere zu ähnlichen Aktionen zu inspirieren: Die Aktion läuft innerhalb des EU-Projektes MOST, welches vom Internationalen Zentrum für MINT-Bildung der Pädagogischen Hochschule Freiburg (ICSE) koordiniert wird.

Medizinische Masken am Straßenrand, Mittagessen zum Mitnehmen aus der Plastikbox, Quarantäne und social distancing – alles ganz normal geworden. Doch wie kann man in Pandemiezeiten mit anderen in Kontakt kommen, sich vernetzen und gleichzeitig etwas gegen akute Umweltprobleme unternehmen? Die Aktion #freiburgprotectstheplanet bietet die Möglichkeit, im Rahmen von Kleinprojekten gemeinsam, gleichberechtigt und aktiv die eigene Müllproduktion zu reduzieren und damit gleichzeitig andere zu ähnlichen Aktionen zu inspirieren – und das geht auch per Videokonferenz!

Die Aktion läuft innerhalb des EU-Projektes MOST, welches vom Internationalen Zentrum für MINT-Bildung der PH Freiburg (ICSE) koordiniert wird und mit der Stadt Freiburg und der Walter-Rathenau Gewerbeschule vor Ort zwei weitere Projektpartner/-innen hat.

Dabei sollen Kleinprojekte von Schüler/-innen, Expert/-innen und Bürger/-innen gemeinsam initiiert, durchgeführt, dokumentiert und anschließend beispielsweise über Social Media, Plakate oder Flyer verbreitet werden.

Unterschiedlichste Methoden wie Untersuchungen zur eigenen Abfallvermeidung, Recherchearbeiten, Umfragen, Expert/-innenbefragungen usw. sind dabei möglich und die Veröffentlichung und Verbreitung der Ergebnisse mit dem Ziel, immer mehr Umweltschützer*innen zu gewinnen, sind essenziell. In Freiburg sind so bereits Projekte zur Reduzierung von Plastikmüll im Bad entstanden, aber auch ein Projekt zur Vermeidung von Abfällen im Zusammenhang mit dem Außer-Haus-Verzehr von Restaurants.

„Das Projekt schafft es, Schulen für die Zusammenarbeit mit externen Expertinnen und Experten zu öffnen. Diese Kooperation ermöglicht kreative und innovative Lösungen für Umweltprobleme zu schaffen, die uns alle betreffen. Eine Vernetzung mit unseren internationalen Projektpartnerinnen und -partnern ist ebenfalls möglich“, sagt Bildungsbürgermeisterin der Stadt Freiburg Gerda Stuchlik.

„Mich begeistert an #freiburgprotectstheplanet besonders die Kumulation verschiedenster Themenbereiche: Regionales Arbeiten innerhalb sinnvoller und kreativer Projekte, dynamisches und gemeinsames Lernen, das Anregen von Kooperationen und das Anstoßen nachhaltiger Veränderungen im Bereich Umweltschutz. Zusätzlich entstehen ganz nebenbei alltags- und berufsbezogene Einblicke in die Möglichkeiten und Grenzen von Naturwissenschaften und Mathematik – für mich eine zentrale Mission des MINT-Unterrichts!“ – Prof. Dr. Katja Maaß, Koordinatorin von MOST

Das EU-Projekt MOST (Meaningful Open Schooling connects schools To communities) wird vom Internationalen Zentrum für MINT-Bildung (ICSE) der PH Freiburg koordiniert. Projektbeginn war im September 2020 bei dreijähriger Projektlaufzeit; 20 weitere Projektpartner/-innen in neun europäischen Städten nehmen teil. Dabei stehen im Jahr 2021 der Bereich Abfall und im Jahr 2022 der Bereich Energie im Fokus.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Direktorin ICSE
Prof. Dr. Katja Maaß
Tel. 0761/682-346
maass@ph-freiburg.de

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Aktuelle Auswertung von Lohnspiegel.de – Diese fünf Faktoren bestimmen Ihr Gehalt

Rainer Jung Abt. Öffentlichkeitsarbeit
Hans-Böckler-Stiftung
Eine solide berufliche Qualifikation macht sich für die Beschäftigten bezahlt: Wer nach einer zwei- bis dreijährigen Berufsausbildung noch eine Meister- oder Technikerausbildung absolviert, kann mit einem Gehaltsplus von etwa 14 Prozent rechnen. Wer in seinem Berufsfeld zu den Topverdienern gehören will, sollte jedoch zusätzlich ein Studium anschließen und etwa einen Ingenieursabschluss erwerben.

Dies ist die Voraussetzung für hoch komplexe Tätigkeiten und bringt innerhalb des gleichen Berufsfeldes einen Gehaltszuwachs von rund 41 Prozent. Solch ein Aufstieg ist in Deutschland in vielen Berufsfeldern – wie dem Maschinenbau oder der sozialen Arbeit – unter bestimmten Voraussetzungen auch ohne Abitur möglich und lohnt sich auch finanziell. Ohne Ausbildungsabschluss schlägt hingegen ein Malus von -7 Prozent zu Buche. Zu diesem Ergebnis kommt eine Auswertung von über 62.000 Datensätzen des Portals Lohnspiegel.de, das vom Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Institut (WSI) der Hans-Böckler-Stiftung betreut wird.

Das Anforderungsniveau einer Tätigkeit ist einer von fünf wesentlichen Faktoren, die in Deutschland innerhalb der gleichen Berufsgruppe die Höhe der Gehälter bestimmen. Entscheidend sind außerdem das Geschlecht der oder des Beschäftigten, das Bundesland der Anstellung, die Betriebsgröße und ob der Arbeitgeber nach Tarifvertrag zahlt. „Auch hier können die Lohnunterschiede erheblich sein und sich im Jahr auf mehrere tausend Euro belaufen“, sagt Dr. Malte Lübker, Lohnexperte am WSI. So verdienen Frauen bei gleicher Berufserfahrung im gleichen oder einem engverwandten Beruf mit dem gleichen Anforderungsniveau unter auch sonst vergleichbaren Bedingungen etwa 8 Prozent weniger als Männer. In kleinen Betrieben mit weniger als 100 Beschäftigten liegen die Gehälter in etwa 6 Prozent unter denen in mittelständischen Betrieben mit 100 bis 500 Beschäftigten. Ein Job in einem Großunternehmen macht sich hingegen mit einem Plus von 9 Prozent bezahlt. Unabhängig von der Größe zahlen tarifgebundene Betriebe deutlich mehr: Hier liegt das Lohnplus im Durchschnitt bei 11 Prozent (siehe auch die Abbildung in der pdf-Version dieser PM; Link unten). „Es lohnt sich also für die Beschäftigten in tariflosen Betrieben, für einen Tarifvertrag zu kämpfen – auch wenn der Weg dahin nicht immer einfach ist“, so WSI-Lohnexperte Lübker.

Die Datenanalyse zeigt auch, wie groß die Entgeltunterschiede innerhalb Deutschlands noch immer sind. Am besten gezahlt wird in Baden-Württemberg und Hamburg, wo die Gehälter für vergleichbare Tätigkeiten um 7 bzw. 6 Prozent über dem Niveau Nordrhein-Westfalens liegen, das für die Berechnungen als Vergleichsmaßstab verwendet wurde. Am Tabellenende stehen die ostdeutschen Flächenländer Thüringen ( 15 Prozent), Sachsen und Sachsen-Anhalt (jeweils -14 Prozent). Durch die Nähe zu den Ballungsräumen Hamburg und Berlin haben Beschäftigte in Mecklenburg-Vorpommern ( 12 Prozent) und Brandenburg ( 11 Prozent) hingegen bessere Ausweichmöglichkeiten. Dies macht sich in beiden Ländern in einem verschärften Fachkräftemangel bemerkbar, der bisher aber nur zu moderaten Lohnanpassungen geführt hat. „Eine Niedriglohnpolitik kann keine sinnvolle Antwort auf fehlende Fachkräfte sein, wenn 60 Autominuten entfernt im gleichen Beruf deutlich mehr gezahlt wird“, gibt Lohnexperte Lübker zu bedenken.

Neben den fünf wesentlichen Bestimmungsfaktoren gibt es eine Reihe von weiteren Einflüssen auf die Höhe des Gehalts. Dazu zählen das Berufsfeld selbst, die Berufserfahrung und ob jemand im Job Leitungsverantwortung übernommen hat. Das Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Institut (WSI) hat deswegen einen Lohn- und Gehaltscheck entwickelt, mit dem Beschäftigte auf Lohnspiegel.de für über 500 Berufe eine genaue Vergleichsberechnung durchführen können. Das Angebot ist kostenlos und ohne Eingabe einer E-Mail-Adresse nutzbar.

– Informationen zur Methode –
Die ausgewiesenen Entgeltunterschiede beruhen auf einer Lohn-regression, mit deren Hilfe der Einfluss einzelner Faktoren auf das Entgeltniveau statistisch errechnet werden kann. Der Vergleich bezieht sich auf Beschäftigte mit der gleichen Berufserfahrung in der gleichen Berufsuntergruppe (4-Steller der Klassifikation der Berufe von 2010).

Als Datengrundlage dient eine kontinuierlichen Online-Umfrage des WSI-Portals Lohnspiegel.de unter Erwerbstätigen in Deutschland. Für die Analyse wurden 62.758 Datensätze berücksichtigt, die zwischen Anfang 2020 und Ende Januar 2021 erhoben wurden. Die Umfrage ist nicht-repräsentativ, erlaubt aber aufgrund der hohen Fallzahlen detaillierte Einblicke in die tatsächlich gezahlten Entgelte. Lohnspiegel.de ist ein nicht-kommerzielles Angebot der Hans-Böckler-Stiftung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Malte Lübker
WSI, Experte für Tarif- und Einkommensanalysen
Tel.: 0211 / 77 78-574
E-Mail: Malte-Luebker@boeckler.de

Rainer Jung
Leiter Pressestelle
Tel.: 0211 / 77 78-150
E-Mail: Rainer-Jung@boeckler.de

Originalpublikation:
Die PM mit Abbildung (pdf): https://www.boeckler.de/pdf/pm_ta_2021_03_30.pdf

Online Ressourcen:
Der Lohn- und Gehaltscheck des WSI-Portals Lohnspiegel.de bietet individualisierte Vergleichsberechnungen für über 500 Berufe: https://www.lohnspiegel.de/lohn-und-gehaltscheck-13814.htm

Einen Überblick der Tarifvergütungen in zahlreichen Berufen und Branchen findet sich auf den Seiten des WSI-Tarifarchivs: https://www.wsi.de/de/tarifverguetungen-15296.htm

Weitere Informationen:
Ausführliche berufskundliche Informationen finden Interessenten im BERUFENET der Bundesagentur für Arbeit unter: https://berufenet.arbeitsagentur.de/berufenet/faces/index?path=null

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Welche Rolle spielt das Grundwasser für die Küstenmeere?

Dr. Susanne Eickhoff Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
Eine neue Studie in Nature Reviews Earth & Environment beleuchtet die große Bedeutung von Nährstoffeinträgen durch Grundwasser in die Küstenozeane. Solche Nährstoffe können weltweit eine entscheidende Rolle für die Funktion und die Anfälligkeit von Küstenökosystemen spielen.

Die Nährstoffbudgets im Ozean sind einer Vielzahl von Einflüssen ausgesetzt. Flüsse bringen industrielle Rückstände und Dünger aus der Landwirtschaft ins Küstenmeer ein, Abwässer aus Siedlungen oder Aquakulturanlagen werden in vielen Ländern direkt eingeleitet, und sogar der Wind bläst vor allem in Wüstenregionen beträchtliche Mengen an Nährstoffen ins Meer.

Aber auch durch das Grundwasser gelangen Nährstoffe in die Ozeane. Die Meeresforschung widmet sich erst seit einigen Jahren intensiver diesem Aspekt, und im Küstenmanagement ist er bisher kaum berücksichtigt worden. Denn die Quellen sind nahezu unsichtbar, sie liegen meist unterhalb der Wasseroberfläche und sind in ihrer Anzahl und Aktivität sehr variabel.

Ein neuer Artikel in Nature Reviews Earth & Environment wertet jetzt die Ergebnisse zahlreicher Studien aus. Sie wurden weltweit an mehr als 200 Orten in Küstenbereichen vorgenommen, die von den Polar- bis in die Tropenmeere reichen. Die Untersuchungen quantifizieren die Nährstoffflüsse aus Grundwassereinträgen und erklären deren Auswirkungen für die Meeresökosysteme. Dem internationalen Autorenkollektiv gehört auch der Hydrogeologe Prof. Dr. Nils Moosdorf vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) an.

60% der Studien zeigen, dass an den untersuchten Orten Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Silizium über das Grundwasser in größeren Mengen ins Meer gelangen als etwa über Flüsse, den größten Nährstoffquellen der Ozeane. Damit ist Grundwasser an vielen Stellen im Meer der wichtigste Nährstofflieferant für Küstenökosysteme. Hochrechnungen ergaben, dass das Grundwasser weltweit um die 140 Millionen Tonnen Silizium, 40 Millionen Tonnen Stickstoff und 9 Millionen Tonnen Phosphor pro Jahr ins Meer entlässt.

Süßes Grundwasser bahnt sich durch Gesteins- oder Sandschichten einen Weg ins Meer und sickert dort im Küstenbereich heraus. Die Studien berücksichtigten aber auch Nährstoffeinträge aus dem Meeressediment. Dort lagert sich organischer Abfall ab und wird zersetzt. Er kann über Hunderte von Jahren begraben liegen, bis die Nährstoffe wieder aus dem Sand herausgespült werden.

Je nach Ort bedeuten solche Stoffeinträge Segen oder Fluch für die Küstenökosysteme. Beispielsweise fördert das Grundwasser manchmal das Wachstum von Korallenriffen.

Auch die lokale Fischerei kann einen Vorteil haben. Plankton gedeiht durch die Nährstoffe besonders gut, so dass reichlich Futter für Fische vorhanden ist. Die nährstoffreichen Grundwasserquellen der australischen „Wonky Holes“ etwa sind Hotspots für Fische wie Riesenbarsche und daher von Bedeutung für Fischerei und Tourismus.

Es gibt jedoch auch negative, teils sehr massive Auswirkungen der Grundwasserströme auf die Küstenökosysteme. Vielerorts führt ein Überschuss an Nährstoffen zu Überdüngung der Gewässer und zu Algenblüten. Über das Grundwasser können giftige Schadstoffe ins Meer gelangen. Auch hat das süße Grundwasser meist einen niedrigen pH-Wert und kann an manchen Orten zur Versauerung des Küstenwassers beitragen.

Solche negativen Effekte von Nährstoffen sieht man beispielweise vor der Küste von Hawaii, wo auch kürzlich der Oberste Gerichtshof der USA entschieden hat, dass das Grundwasser besser geschützt werden muss, um den Küstenozean vor Schaden zu bewahren,

„Die Studien machen deutlich, dass Grundwasser eine sehr wichtige Nährstoffquelle für die Meere ist und eine wesentliche Komponente für die Funktion und die Anfälligkeit von Küstenökosystemen darstellt, sowohl auf lokaler als auch auf globaler Ebene“, so Moosdorf.

In Forschung und Küstenmanagement sollten laut Moosdorf daher Grundwassereinträge stärker berücksichtigt werden. Es ist zu erwarten, dass die Klimaerwärmung und eine immer intensivere Landnutzung die chemische Zusammensetzung und das Volumen der Einträge verändern werden. Ein angemessenes Verständnis ihrer Rolle im ökologischen und wirtschaftlichen Kontext ist erforderlich, um effektive Strategien im Küstenmanagement zu entwickeln.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Nils Moosdorf
Leiter AG Submariner Grundwasserabfluss am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
Tel: 0421 / 23800-33
Mail: nils.moosdorf@leibniz-zmt.de

Originalpublikation:
Isaac R. Santos, Xiaogang Chen, Alanna L. Lecher, Audrey H. Sawyer, Nils Moosdorf, Valentí Rodellas, Joseph Tamborski, Hyung- Mi Cho, Natasha Dimova, Ryo Sugimoto, Stefano Bonaglia, Hailong Li, Mithra- Christin Hajati and Ling Li: Submarine groundwater discharge impacts on coastal nutrient biogeochemistry. Nature Reviews Earth & Environment. Link: https://www.nature.com/articles/s43017-021-00152-0

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Grüner Wasserstoff: Transport im Erdgasnetz

Britta Widmann Kommunikation
Fraunhofer-Gesellschaft
Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft haben eine Technologie entwickelt, mit der sich Wasserstoff und Erdgas kostengünstig und effizient voneinander trennen lassen. Die Membran-Technologie macht es damit möglich, die beiden Stoffe gemeinsam durch das bundesweite Erdgasnetz zu leiten und am Zielort voneinander zu trennen. Für den Transport und die Verteilung des Energieträgers Wasserstoff ist dies ein großer Fortschritt.

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS erforscht neben Werkstoffen aus Keramik auch das Potenzial anderer Materialien, wie beispielsweise Kohlenstoff. Dieser könnte nun im Zusammenhang mit dem Trend zum Energieträger Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen. Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger beim Aufbau einer CO2-freien Energieversorgung. Wird er aus erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne gewonnen, entstehen keine klimaschädlichen Emissionen. Doch wie bringt man diesen »grünen« Wasserstoff vom Erzeuger zum Verbraucher? Ein flächendeckendes Verteilernetz für Wasserstoff gibt es derzeit in Deutschland noch nicht.

An Lösungen für diese Problematik arbeitet die Projektinitiative HYPOS (Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany). Ziel ist, eine intelligente Infrastruktur aus Verteilernetzen und Speicherstationen zu schaffen, die den sauberen Energieträger in allen Regionen zur Verfügung stellt.

Wasserstoff über das Erdgasnetz verteilen
Die Projektpartner in HYPOS verfolgen unter anderem den Ansatz, den Wasserstoff (H2) gemeinsam mit dem Erdgas (Hauptbestandteil Methan, CH4) zu transportieren. Schließlich verfügt Deutschland über ein 511 000 Kilometer langes Gasnetz und 33 Orte mit Gasspeichern. »Dieser Infrastrukturvorteil erlaubt es, ins Erdgasnetz zusätzlich Wasserstoff einzuspeisen. Beide Stoffe können gemeinsam in einer Leitung transportiert werden. Am Zielort lassen sie sich bedarfsgerecht wieder voneinander trennen«, erklärt Dr. Adrian Simon, Gruppenleiter am Fraunhofer IKTS.

Hier kommt der Kohlenstoff ins Spiel. Dieser befindet sich als hauchdünne Schicht auf einem porösen, keramischen Trägermaterial und dient als Membran, die Erdgas und Wasserstoff voneinander trennt. Die Membranherstellung umfasst mehrere Schritte, beginnend mit der maßgeschneiderten Polymersynthese. Polymere sind Stoffe, die aus verzweigten Ketten von Makromolekülen bestehen. Diese werden anschließend auf das poröse Trägermaterial aufgebracht. Durch Erhitzen unter gleichzeitigem Ausschluss von Sauerstoff bildet das Polymer an seiner Oberfläche eine Kohlenstoff-Schicht aus. Im Kohlenstoff haben die Poren einen Durchmesser von unter einem Nanometer, wodurch sie sich gut für die Gastrennung eignen. Das Trennverhalten der Membran lässt sich durch physikalische und chemische Prozesse noch weiter einstellen. Bei der Entwicklung der röhrenförmigen Kohlenstoff-Membranen hat das Fraunhofer IKTS mit dem Leipziger Unternehmen DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH zusammengearbeitet.

Im Trennungsprozess werden Wasserstoff und Erdgas durch die röhrenförmigen Module getrieben. Dabei werden die kleineren Wasserstoffmoleküle durch die Poren der Membran gedrückt und gelangen als Gas nach außen, die größeren Methanmoleküle hingegen bleiben zurück. »Auf diese Weise erhalten wir Wasserstoff mit einer Reinheit von 80 Prozent. Die verbliebenen Erdgasreste filtern wir in einer zweiten Trennstufe aus. So erzielen wir eine Reinheit von über 90 Prozent«, erklärt Simon.

Emissionsfreie Strom- und Wärmeversorgung in Gebäuden
Wasserstoff mit diesem Reinheitsgrad lässt sich für verschiedene Anwendungen nutzen, beispielsweise in der Stahlproduktion. Hier ersetzt er im Hochtemperaturofen den Kohlenstoff bei der Reduktion von Eisenerz zu Eisen und liefert damit einen wichtigen Beitrag zur CO2-Reduktion. Auch bei der klimafreundlichen Energieversorgung von Gebäuden ist Wasserstoff eine attraktive Option. Bei der Verbrennung entstehen Strom und Wärme, als Nebenprodukt fällt lediglich Wasser an. So könnten beispielsweise Blockheizkraftwerke (BHKW) einzelne Gebäudekomplexe oder Stadtviertel mit sauberem Strom und Wärmeenergie beliefern. Auch der Einsatz in Gasthermen ist denkbar.

Derzeit arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IKTS daran, die Technik so zu skalieren, dass auch größere Volumina Erdgas und Wasserstoff getrennt werden können. Hierfür ist der Bau von Prototypen bereits in Planung.

Weitere Informationen:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/april-2021/gruener-…

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Ein neuer Zustand des Lichts

Johannes Seiler Dezernat 8 – Hochschulkommunikation
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Ein einziges „Super-Photon“ aus vielen Tausend einzelnen Lichtteilchen – rund zehn Jahre ist es her, dass Forscher der Universität Bonn einen solchen extremen Aggregatzustand zum ersten Mal herstellten. Prof. Dr. Martin Weitz und Prof. Dr. Johann Kroha berichten von einem neuen, bisher unbekannten Phasenübergang in einem solchen optischen Bose-Einstein-Kondensat. Es handelt sich dabei um eine sogenannte überdämpfte Phase. Die Ergebnisse könnten langfristig für die verschlüsselte Quantenkommunikation relevant sein. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Science erschienen. ACHTUNG SPERRFRIST: Nicht vor Donnerstag, 1. April, 20:00 Uhr veröffentlichen!

Das Bose-Einstein-Kondensat ist ein extremer Aggregatzustand, der üblicherweise nur bei sehr niedrigen Temperaturen stattfindet. Das Besondere: Die Teilchen in diesem System lassen sich nicht mehr unterscheiden und befinden sich überwiegend im selben quantenmechanischen Zustand, verhalten sich also wie ein einziges riesiges „Superteilchen“. Der Zustand kann daher durch eine einzige Wellenfunktion beschrieben werden.

2010 gelang es den Forschern um Martin Weitz zum ersten Mal, ein Bose-Einstein-Kondensat aus Lichtteilchen (Photonen) zu erzeugen. Bis heute hat sich ihr spezielles System bewährt: Die Physiker fangen Lichtteilchen in einem Resonator aus zwei gekrümmten Spiegeln ein, die in einem Abstand von nur etwas mehr als einem Mikrometer angeordnet sind und einen sich schnell hin- und herbewegenden Lichtstrahl reflektieren. Der Zwischenraum ist gefüllt mit einer flüssigen Farbstofflösung, die dazu dient, die Photonen abzukühlen. Dazu „verschlucken“ die Farbstoffmoleküle die Photonen und spucken sie anschließend wieder aus, wodurch die Lichtteilchen auf die Temperatur der Farbstofflösung – entspricht Raumtemperatur – gebracht werden. Hintergrund: Das System macht es überhaupt erst möglich, Lichtteilchen abzukühlen, denn ihre natürliche Eigenschaft ist es, sich bei Abkühlung aufzulösen.

Klare Trennung zweier Phasen
Phasenübergang – so nennen Physiker den Übergang zwischen Wasser und Eis beim Gefrieren. Aber wie kommt es zu dem besonderen Phasenübergang innerhalb des Systems der eingefangenen Lichtteilchen? Die Wissenschaftler erklären es so: Durch die etwas lichtdurchlässigen Spiegel gehen Photonen verloren und werden wieder ersetzt – ein Nichtgleichgewicht, das dazu führt, dass das System keine eindeutige Temperatur einnimmt und in eine Schwingung versetzt wird. Das lässt einen Übergang zwischen dieser oszillierenden Phase und einer gedämpften Phase entstehen. Gedämpft bedeutet, dass die Amplitude der Schwingung abnimmt.

„Die von uns beobachtete überdämpfte Phase entspricht sozusagen einem neuen Zustand des Lichtfelds“, sagt Erstautor Fahri Emre Öztürk, Doktorand am Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn. Die Besonderheit ist, dass der Effekt des Lasers üblicherweise nicht von dem der Bose-Einstein-Kondensation durch einen Phasenübergang getrennt ist und es keine scharf definierte Grenze zwischen beiden Zuständen gibt. Das bedeutet, dass die Physiker kontinuierlich zwischen den Effekten hin- und herfahren können.

„In unserem Experiment ist hingegen der überdämpfte Zustand des optischen Bose-Einstein-Kondensats durch einen Phasenübergang von sowohl dem oszillierenden Zustand als auch einem üblichen Laser getrennt“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Martin Weitz. „Das zeigt, dass es ein Bose-Einstein-Kondensat gibt, das wirklich ein anderer Zustand als der übliche Laser ist. Anders ausgedrückt, haben wir es mit zwei getrennten Phasen des optischen Bose-Einstein-Kondensats zu tun“, betont er.

Aufbauend auf den Ergebnissen wollen die Wissenschaftler in weiteren Studien nach neuen Zuständen des Lichtfelds in mehreren gekoppelten Lichtkondensaten suchen, die in dem System ebenfalls auftreten können. „Wenn in gekoppelten Lichtkondensaten geeignete quantenmechanisch verschränkte Zustände auftreten, kann das interessant sein, um quantenverschlüsselte Nachrichten zwischen mehreren Teilnehmern zu übertragen“, sagt Fahri Emre Öztürk.

Förderung:
Die Studie erhielt finanzielle Unterstützung durch den von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich TR 185 „OSCAR – Kontrolle atomarer und photonischer Quantenmaterie durch maßgeschneiderte Kopplung an Reservoire“ der Universitäten Kaiserslautern und Bonn sowie den Exzellenzcluster ML4Q der Universitäten Köln, Aachen, Bonn sowie des Forschungszentrums Jülich. Der Exzellenzcluster ist eingebettet in den Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Bausteine der Materie und grundlegende Wechselwirkungen“ der Universität Bonn. Darüber hinaus wurde die Studie gefördert durch die Europäische Union im Rahmen des Projekts „PhoQuS – Photons for Quantum Simulation“ und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Martin Weitz
Institut für Angewandte Physik
Universität Bonn
Tel.: +49-(0)228-73-4837
E-Mail: weitz@uni-bonn.de

Dr. Julian Schmitt
Institut für Angewandte Physik
Universität Bonn
Tel.: +49-(0)228-73-60122
E-Mail: schmitt@iap.uni-bonn.de

Prof. Dr. Johann Kroha
Physikalisches Insitut
Universität Bonn
Tel.: +49-(0)228-73-2798
E-Mail: kroha@physik.uni-bonn.de

Originalpublikation:
Fahri Emre Öztürk, Tim Lappe, Göran Hellmann, Julian Schmitt, Jan Klaers, Frank Vewinger, Johann Kroha & Martin Weitz: Observation of a Non-Hermitian Phase Transition in an Optical Quantum Gas. Science, DOI: 10.1126/science.abe9869

Weitere Informationen:
http://Video: be/PHSNJIu2IVo

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Apokalyptische und Postapokalyptische Studien

Marietta Fuhrmann-Koch Kommunikation und Marketing
Universität Heidelberg
Mit dem kulturübergreifenden Phänomen von der Weissagung des Weltendes, insbesondere angesichts aktueller globaler Bedrohungen, beschäftigt sich eine neue transdisziplinäre Forschungseinrichtung an der Universität Heidelberg: Das Käte Hamburger Kolleg für Apokalyptische und Postapokalyptische Studien – das Centre for Apocalyptic and Post-Apocalytic Studies (CAPAS) – hat mit Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) seine Arbeit aufgenommen. Zur Bearbeitung seiner Themen lädt das CAPAS Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt zu Forschungsaufenthalten nach Heidelberg ein. Neues Käte Hamburger Kolleg nimmt Arbeit an der Universität Heidelberg auf.

Mit dem kulturübergreifenden Phänomen von der Weissagung des Weltendes, insbesondere angesichts aktueller globaler Bedrohungen, beschäftigt sich eine neue transdisziplinäre Forschungseinrichtung an der Universität Heidelberg: Das Käte Hamburger Kolleg für Apokalyptische und Postapokalyptische Studien – das Centre for Apocalyptic and Post-Apocalytic Studies (CAPAS) – hat mit Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) seine Arbeit aufgenommen. Zur Bearbeitung seiner Themen lädt das CAPAS Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt zu Forschungsaufenthalten nach Heidelberg ein. Das BMBF fördert das Kolleg über einen Zeitraum von zunächst vier Jahren mit rund neun Millionen Euro. CAPAS-Direktoren sind der Romanist Prof. Dr. Robert Folger sowie der Archäologe Prof. Dr. Thomas Meier.

Apokalypsen zeichnen sich durch radikale Veränderungen der Lebensbedingungen aus, die als zwingend für fundamentale Reformen des Lebenswandels begriffen werden. „Vor dem Hintergrund weltweiter Herausforderungen wie der Corona-Pandemie oder dem Klimawandel haben apokalyptische Erwartungen derzeit Hochkonjunktur. Dabei ist die Prophezeiung vom Ende der Welt ein wiederkehrendes Phänomen, das sich in ganz unterschiedlichen Kulturen und Zeiten zeigt“, so Prof. Folger. „Die Apokalypse ist aber nicht nur eine Denkfigur, sondern auch eine grundlegende Erfahrung der Menschheitsgeschichte. Als solche ist sie beobacht- und beschreibbar, während ihre kulturelle Formung kulturvergleichend und interpretierend erschlossen werden muss.“

Im Zentrum des Käte Hamburger Kollegs an der Universität Heidelberg steht die Frage, wie sich Katastrophen und Endzeit-Szenarien auf Gesellschaften ebenso wie auf Individuen und ihre unmittelbare Umwelt auswirken. „Ziel ist es, vergangene und gegenwärtige Systemumbrüche oder Systemzusammenbrüche auf der Grundlage eines transdisziplinären Forschungsansatzes zu beschreiben und voneinander abzugrenzen“, erläutert Prof. Meier. „Auch die Reaktionen auf apokalyptische Szenarien sowie Zukunftsentwürfe für die Zeit nach einer Katastrophe sollen vor dem Hintergrund ihrer jeweiligen historischen und kulturellen Rahmenbedingungen analysiert und hinterfragt werden.“

Mit Mitteln des BMBF wurden von 2008 an zehn Käte Hamburger Kollegs als Teil der Initiative „Freiraum für die Geisteswissenschaften“ an Universitäten eingerichtet. In einer neuen, im Jahr 2019 bekannt gegebenen Förderrunde werden nun auch transdisziplinäre Forschungsvorhaben finanziert, die eine international vergleichende geisteswissenschaftliche Fragestellung in Zusammenarbeit mit den Lebens-, den Natur-, den Technik- oder den Ingenieurwissenschaften verfolgen. CAPAS und ein weiteres Kolleg in Aachen sind die ersten vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Käte Hamburger Kollegs mit einer solchen Ausrichtung. Nach einer vierjährigen Förderung kann das Kolleg in zwei weiteren Förderrunden nach jeweils erfolgreicher Evaluation um jeweils vier Jahre verlängert werden.

Das Centre for Apocalyptic and Post-Apocalytic Studies lädt international ausgewiesene Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – sogenannte Fellows – an die Universität Heidelberg ein, die hier für eine Zeitdauer von bis zu einem Jahr zum Thema des Kollegs forschen. An der Ruperto Carola sind im Sommersemester 2021 vier Fellows zu Gast, vom Wintersemester 2021/2022 an kommen sechs weitere hinzu. Aus aktuellem Anlass untersucht die erste Fellow-Klasse apokalyptische Szenarien, die sich im Kontext der COVID-19-Pandemie in Asien, Europa und Lateinamerika entwickelt haben. Darüber hinaus analysieren die Fellows die jeweiligen Visionen der Postapokalypse.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden in den kommenden Wochen gemeinsam mit dem Team des CAPAS den Kollegbetrieb in wöchentlichen Arbeitstreffen, Diskussionskreisen und Vorträgen aufnehmen. Darüber hinaus sind Veranstaltungen mit deutschen und internationalen Kooperationspartnern sowie anderen disziplinenübergreifenden Zentren der Universität wie dem Heidelberg Center for the Environment und dem Heidelberg Centre for Transcultural Studies oder dem Marsilius-Kolleg als Brücke zwischen den Wissenschaftskulturen geplant.

Kontakt:
Universität Heidelberg
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Weitere Informationen:
http://www.capas.uni-heidelberg.de

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Röntgenlichtquelle PETRA III identifiziert vielversprechende Kandidaten für Coronamedikamente

Dr. Thomas Zoufal Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
An DESYs hochbrillanter Röntgenlichtquelle PETRA III hat ein Forschungsteam mehrere Kandidaten für Wirkstoffe gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 identifiziert. Sie binden an ein wichtiges Protein des Virus und könnten damit die Basis für ein Medikament gegen Covid-19 sein. In einem sogenannten Röntgenscreening testeten die Forscherinnen und Forscher unter Federführung von DESY in kurzer Zeit fast 6000 bereits für die Behandlung anderer Krankheiten existierende Wirkstoffe. Nach der Messung von rund 7000 Proben konnte das Team insgesamt 37 Stoffe identifizieren, die an die Hauptprotease (Mpro) des SARS-CoV-2-Virus binden, wie die Gruppe im renommierten Fachmagazin „Science“ online berichtet.

Sieben dieser Stoffe hemmen die Tätigkeit des Proteins und bremsen so die Vermehrung des Virus. Zwei von ihnen tun das so vielversprechend, dass sie zurzeit in präklinischen Studien weiter untersucht werden. Das vermutlich größte Wirkstoffscreening dieser Art brachte zudem eine neue Bindungsstelle an der Hauptprotease des Virus zu Tage, an der Medikamente ankoppeln können.

Im Gegensatz zu Impfstoffen, die gesunden Menschen helfen, sich gegen das Virus wehren zu können, werden in der Wirkstoffforschung Medikamente gesucht, die bei erkrankten Personen die Vermehrung des Virus im Körper bremsen oder zum Erliegen bringen. Viren können sich allein nicht vermehren. Sie schleusen stattdessen ihr eigenes Erbgut in die Zellen ihres Wirts ein und bringen diese dazu, neue Viren herzustellen. Dabei spielen Proteine wie die Hauptprotease des Virus eine wichtige Rolle. Sie zerschneidet Proteinketten, die nach dem Bauplan des Viruserbguts von der Wirtszelle hergestellt wurden, in kleinere Teile, die für die Vermehrung des Virus notwendig sind. Gelingt es, die Hauptprotease zu blockieren, lässt sich der Zyklus unter Umständen unterbrechen; das Virus kann sich nicht mehr vermehren, und die Infektion ist besiegt.

Die Strahlführung P11 von DESYs Forschungslichtquelle PETRA III ist auf strukturbiologische Untersuchungen spezialisiert. Hier lässt sich die dreidimensionale räumliche Struktur von Proteinen atomgenau darstellen. Das nutzte das Forschungsteam um DESY-Physiker Alke Meents, um mehrere tausend bekannte Wirkstoffe aus einer Bibliothek des Fraunhofer-Instituts für Translationale Medizin und Pharmakologie und einer weiteren der italienischen Firma Dompé Farmaceutici SpA darauf zu untersuchen, ob und wie sie an die Hauptprotease „andocken“ – der erste wichtige Schritt, um sie zu blockieren. Wie der Schlüssel in ein Schloss passt dabei das Wirkstoffmolekül in ein Bindungszentrum der Protease. Der Vorteil der Wirkstoffbibliothek: Es handelt sich um bereits für die Behandlung von Menschen zugelassene Wirkstoffe oder solche, die sich zurzeit in verschiedenen Erprobungsphasen befinden. Geeignete Kandidaten zur Bekämpfung von SARS-CoV-2 könnten daher erheblich schneller in klinischen Studien eingesetzt werden und so Monate oder Jahre der Wirkstoffentwicklung sparen.

Die technische Spezialausrüstung an der PETRA III-Station P11 beinhaltet einen vollautomatischen Probenwechsel mit einem Roboterarm, so dass jede der über 7000 Messungen nur etwa drei Minuten dauerte. Mit Hilfe einer automatisierten Datenanalyse konnte das Team schnell die Spreu vom Weizen trennen. „Mit Hilfe eines Hochdurchsatzverfahrens haben wir insgesamt 37 Wirkstoffe finden können, die eine Bindung mit der Hauptprotease eingehen“, sagt Meents, der die Experimente initiierte.

In einem nächsten Schritt untersuchten die Forscherinnen und Forscher am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, ob diese Wirkstoffe in Zellkulturen die Virusvermehrung hemmen oder gar verhindern, und wie verträglich sie für die Wirtszellen sind. Hierbei reduzierte sich die Zahl der geeigneten Wirkstoffe auf sieben, von denen zwei besonders hervorstachen. „Die Wirkstoffe Calpeptin und Pelitinib zeigten die deutlich höchste Antiviralität bei guter Zellverträglichkeit. Unsere Kooperationspartner haben daher bereits präklinische Untersuchungen mit diesen beiden Wirkstoffen begonnen“, erklärt DESY-Forscher Sebastian Günther, Erstautor der Science-Veröffentlichung.

In ihrem Wirkstoffscreening mit Hilfe der Proteinkristallographie untersuchten die Forschenden nicht wie üblich Fragmente potenzieller Wirkstoffe, sondern vollständige Wirkstoffmoleküle. Dabei entdeckte das Team aus mehr als 100 Wissenschaftlerinnnen und Wissenschaftlern aber auch etwas komplett Unerwartetes: Es fand eine Bindungsstelle an der Hauptprotease, die bis dahin noch völlig unbekannt war. „Es war nicht nur eine positive Überraschung, dass wir eine neue Bindestelle für Medikamente an der Hauptprotease entdecken konnten – ein Ergebnis, das man wirklich nur an einer Synchrotronlichtquelle wie PETRA III erzielen kann –, sondern dass sogar einer der beiden heißen Wirkstoffkandidaten genau an diese Stelle bindet“, sagt Christian Betzel vom Exzellenzcluster CUI der Universität Hamburg, Mitinitiator der Studie.

„Eine besondere Stärke unserer Methode des Röntgenscreenings im Vergleich zu anderen Screeningmethoden ist, dass wir als Ergebnis die dreidimensionale Struktur der Protein-Wirkstoff-Komplexe erhalten und damit die Bindung der Wirkstoffe an das Protein auf atomarer Ebene bestimmen können. Selbst wenn die beiden aussichtsreichsten Kandidaten es nicht in klinische Studien schaffen sollten, so bilden die 37 Stoffe, die an die Hauptprotease binden, eine wertvolle Datenbasis für darauf aufbauende Medikametenentwicklungen,“ erläutert Patrick Reinke, DESY-Forscher und Koautor der Veröffentlichung.

„Die Untersuchungen an PETRA III zeigen eindrucksvoll, wie relevant hochbrillante Synchrotronlichtquellen für die Entwicklung zukünftiger Medikamente und die Gesundheitsforschung insgesamt sind“, unterstreicht Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums. „Wir müssen und wollen unsere Infrastrukturen künftig noch stärker zur Bewältigung von derartigen Gesundheitskrisen ausbauen.“

An den Arbeiten sind neben DESY-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftlern auch Forscherinnen und Forscher der Universitäten Hamburg und Lübeck, des Bernhard-Nocht-Instituts für Tropenmedizin, des Fraunhofer-Instituts für Translationale Medizin und Pharmakologie, des Heinrich-Pette-Instituts, des European XFEL, des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie EMBL, der Max-Planck-Gesellschaft, des Helmholtz-Zentrums Berlin und weiteren Institutionen beteiligt. Zusätzlich zu den Experimenten an der Messstation P11 wurden auch Messungen an den EMBL-Messstationen P13 und P14 an PETRA III durchgeführt.

DESY zählt zu den weltweit führenden Teilchenbeschleuniger-Zentren und erforscht die Struktur und Funktion von Materie – vom Wechselspiel kleinster Elementarteilchen, dem Verhalten neuartiger Nanowerkstoffe und lebenswichtiger Biomoleküle bis hin zu den großen Rätseln des Universums. Die Teilchenbeschleuniger und die Nachweisinstrumente, die DESY an seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen entwickelt und baut, sind einzigartige Werkzeuge für die Forschung: Sie erzeugen das stärkste Röntgenlicht der Welt, bringen Teilchen auf Rekordenergien und öffnen neue Fenster ins Universum. DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands, und wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Sebastian Günther, DESY, sebastian.guenther@desy.de, +49 40 8998 6115
Dr. Alke Meents, alke.meents@desy.de, +49 171 5676551

Originalpublikation:
X-ray screening identifies active site and allosteric inhibitors of SARS-CoV-2 main protease; Sebastian Günther, Patrick Y. A. Reinke, et al.; „Science“, 2021; DOI: https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abf7945

Weitere Informationen:
https://desycloud.desy.de/index.php/s/eqFG93bGDcPjE6F
Fotos, Bilder und Animationen zum Wirkstoffscreening für die redaktionelle Verwendung

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Covid-19 und der öffentliche Raum in der Krise

Johannes Seiler Dezernat 8 – Hochschulkommunikation
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Die Corona-Krise hat große Teile des privaten und öffentlichen Lebens in den Städten auf den Kopf gestellt. Wie hat sich die Nutzung der Straßen, Parks und Bahnhöfe in den Städten verändert? Welche langfristigen Effekte gibt es? Wie lassen sich öffentliche Räume planen und gestalten, damit sie trotz der Krise funktionsfähig und attraktiv bleiben? Im Auftrag des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) und des Bundesministeriums des Innern, für Bau und Heimat erforscht ein Team der Universität Bonn unter Leitung von Professor Theo Kötter gemeinsam mit der empirica ag die Auswirkungen der Pandemie. Das Projekt wird mit rund einer Viertelmillion Euro gefördert.

“Ziel des Projektes ist es, Erkenntnisse zur Stärkung der Resilienz von Städten und Gemeinden gegenüber Pandemien zu gewinnen”, sagt Prof. Dr. Theo Kötter vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn. “Dazu gehört auch, die Bedeutung und die erforderlichen Anpassungsmaßnahmen für die öffentlichen Räume aufzuzeigen, damit diese auch weiterhin einen wichtigen Beitrag zur Lebens-, Aufenthalts- und Standortqualität in unseren Städten leisten können.” Es sind ausgewählte Fallstudien geplant, in denen es auch um halböffentliche Räume wie etwa Innenhöfe, Schulhöfe und Kirchen geht. In den nächsten Wochen starten Befragungen. Neben den Planungsverwaltungen der Städte werden auch Vereine, örtliche Initiativen, Sozialverbände und Unternehmen einbezogen.

Parks erfreuen sich wachsender Beliebtheit
Berücksichtigt werden auch weitergehende Anforderungen wie die Klimaanpassung, die ökologische Aufwertung und die multifunktionale ökonomische Nutzung der öffentlichen Räume. “Die Auswirkungen der Pandemie auf die verschiedenen Typen öffentlicher Räume unterscheiden sich ganz erheblich”, sagt Kötter. Während sich Einkaufsstraßen und Bahnhöfe leeren, erfreuen sich Parks und andere Grünflächen wachsender Beliebtheit.

Aus diesem Grund soll mit einem lokalen Schwerpunkt auf hochverdichtete Stadtviertel die Hypothese überprüft werden, ob beispielsweise die Siedlungsstruktur, die bauliche Dichte und die Sozialstruktur eines Quartiers entscheidende Rollen bei den Auswirkungen der Pandemie spielen. Zugleich werden die Anpassungsmaßnahmen der Städte und Gemeinden systematisch erfasst und hinsichtlich ihrer Wirkungen analysiert. Dabei stellt sich die Frage, wie beispielsweise das Bund-Länder-Programm der Städtebauförderung zur Bewältigung der Krise modifiziert und eingesetzt werden kann.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Theo Kötter
Institut für Geodäsie und Geoinformation
Universität Bonn
Tel. 0228/732612
E-Mail: koetter@uni-bonn.de

Weitere Informationen:
https://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/forschung/programme/refo/staedtebau/2020/covid-…

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Neuer Schwung für die Elektromobilität: Entwicklung von effizienteren Lithium-Ionen-Batterien

Fraunhofer IFAM Dresden Kommunikation
Fraunhofer-Gesellschaft
Mit dem neuen Projekt „RoSiLIB“ leistet das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden einen entscheidenden Beitrag hin zu einer CO2-neutralen Energieversorgung in der Mobilität. Dafür werden gemeinsam mit den Partnern des Instituts für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf e. V., der E-Lyte Innovations GmbH, der NANOVAL GmbH & Co. KG, der VON ARDENNE GmbH und der Custom Cells Itzehoe GmbH neue hochenergetische Anoden für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt.

Der von der Bundesregierung geforderte und geförderte vollständige Umstieg auf die Elektromobilität wird nur mit solchen Lösungen möglich, die den Umstieg von fossilen auf elektrochemische Energieträger befördern. Die Verbesserung von Lithium-Ionen-Batterien hinsichtlich Kosten, Rohstoff- und Energieeffizienz ist dabei ein wichtiger Schritt.

Die anvisierte innovative Anode wird im Projekt entlang der gesamten Wertschöpfungskette entwickelt, um den notwendigen Verbesserungen der Batteriezellen für die Elektromobilität gerecht zu werden. Entscheidend ist dabei die Weiterentwicklung einer neuen kostengünstigen Herstellungsroute für nanoporöse Silizium-Mikroteilchen. Diese sollen genutzt werden, um großformatige Hochenergiebatteriezellen aufzubauen, die mit den bisherigen Anodenmaterialien mit hoher Energiedichte nicht herstellbar sind.

Das Projekt geht die bisher ungelösten Herausforderungen großformatiger Zellen gleich auf mehreren Ebenen an: sowohl für den Volumensprung des Aktivmaterials als auch das Ausgasen des Elektrolyten werden Lösungen entwickelt.

Die Forschenden am Fraunhofer IFAM in Dresden beschäftigen sich innerhalb von „RoSiLIB“ hauptsächlich mit der Weiterentwicklung des nanoporösen Siliziums und passen die innere Struktur der Teilchen weiter an die Anforderungen der Batterie an. Dazu muss die Entstehung der Struktur bei der Pulververdüsung von Siliziumlegierungen besser verstanden werden. In diesem Teilvorhaben werden dazu die Ergebnisse von Verdüsungsexperimenten und Simulationsrechnungen zusammengeführt. Gleichzeitig wird die chemische Aufarbeitung der Pulver weiterentwickelt und skaliert, so dass bis zu 500 g nanoporöses Silizium pro Tag hergestellt werden können.

Innerhalb des Projekts kann das Fraunhofer IFAM Dresden seine umfassende Kompetenz in den Bereichen der Rascherstarrung, der chemischen Synthese und der Entwicklung von Hochleistungsbatterien eindrucksvoll einsetzen und weiteres Know-how für zukünftige Fragestellungen aufbauen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Olaf Andersen

Weitere Informationen:
https://www.ifam.fraunhofer.de/de/Institutsprofil/Standorte/Dresden/pressemittei…

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Neue Methode für die Speicherung erneuerbarer Energien

Jasmin Bauer Hochschulkommunikation
Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm
TH Nürnberg forscht an Verfahren zur Analyse der Photoaktivität von Halbleitern

Eine schnelle Umstellung auf erneuerbare Energien ist mit Blick auf den Klimawandel dringend notwendig, wofür auch die chemische Energiespeicherung benötigt wird. Prof. Dr. Maik Eichelbaum von der Fakultät Angewandte Chemie der TH Nürnberg forscht an einer elektrochemischen Methode zur Analytik der Photoaktivität von Halbleitern. Das Projekt wird von der STAEDTLER Stiftung gefördert.

Die Erde erwärmt sich. Um die Erderwärmung auf unter 1,5 Grad bis zum Ende des Jahrhunderts zu begrenzen, wurde 2015 das Pariser Klimaabkommen beschlossen. Einen großen Abschnitt nimmt dort die Energiespeicherung ein. Als Schlüsseltechnologie gilt dabei die Wasserelektrolyse, die kontrollierte Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Mit ihr kann die Energie der Sonne oder der Windkraft chemisch im Wasserstoff gespeichert werden und mithilfe von Brennstoffzellen zurück in elektrische Energie gewandelt werden. Für ein nachhaltiges und kosteneffizientes Energiesystem kann das Wasser auch direkt mit Sonnenlicht und mit Hilfe eines Photokatalysators gespalten werden, ohne den Umweg über einen Elektrolyseur.
Prof. Dr. Maik Eichelbaum von der Fakultät Angewandte Chemie der TH Nürnberg erforscht deshalb eine neue Methode zur Analyse der Photoaktivität von halbleitenden Photokatalysatoren. Die Photoaktivität beschreibt, wie gut ein Stoff durch die Bestrahlung mit Licht eine chemische Reaktion wie zum Beispiel die Spaltung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff beschleunigt („katalysiert“). Im Projekt „Entwicklung einer neuen Standardmethode zur Analyse der Photoaktivität von Halbleitern für umwelt- und energierelevante Anwendungen – TiO2-Photoanalytik“ beschäftigt sich Prof. Dr. Maik Eichelbaum im Speziellen mit Titandioxid TiO2 als Photokatalysator. Das ist das weißeste und hellste überhaupt bekannte Pigment mit reflektierenden Eigenschaften. Durch die ultraweiße Farbe kann Titandioxid UV-Strahlen streuen oder diese sogar absorbieren. Deshalb wird es unter anderem auch in Sonnenschutzmitteln und in Wandfarben verwendet.
Prof. Dr. Maik Eichelbaum und sein Team gehen konkret der Frage nach, wie man TiO2 besser analysieren kann, da die bisherigen Methoden für viele Anwendungen nicht geeignet, zu unempfindlich oder nicht robust genug sind. „Eine aussagekräftige Analytik ist jedoch unabdingbar, um die Verbesserung, Entwicklung und Kommerzialisierung von photokatalytisch aktiven Substanzen vorantreiben zu können“, erklärt Prof. Dr. Maik Eichelbaum. Einen besonderen Fokus legt das Projektteam auf die photokatalytische Wasserspaltung, selbstreinigende Oberflächen und die Aufbereitung von Wasser. Titandioxid kann auch als Photokatalysator in Farben oder zur Beschichtung von Fensterscheiben genutzt werden, um Umweltschadstoffe unwirksam zu machen. Auch zur Reduktion von Stickoxiden in der Luft gilt TiO2, verwendet in photoaktiven Baustoffen wie Pflastersteinen, als vielversprechend.
Durch ihre Forschung entwickeln Prof. Dr. Maik Eichelbaum und sein Team ein elektrochemisches Standardverfahren für die empfindliche Analyse der Photoaktivität von Halbleitern, wodurch auch die Suche nach besseren Photokatalysatoren für die Energiespeicherung vereinfacht wird. Im Rahmen der Forschung an Photokatalysatoren in der Fakultät Angewandte Chemie findet eine interdisziplinäre Vernetzung innerhalb der TH Nürnberg mit der Fakultät Werkstoffwissenschaften, dem Nuremberg Campus of Technology (NCT) und dem Kompetenzzentrum Energietechnik statt. Die Ergebnisse aus der Forschung sollen auch in die Lehre übernommen werden, beispielsweise in einem neuen Lehrmodul „Sensorik und Elektroanalytik“ des Masterstudiengangs Angewandte Chemie.
Die STAEDTLER Stiftung fördert das Projekt erfreulicherweise mit 40.000 Euro.

Kontakt:
Hochschulkommunikation, Tel. 0911/5880-4101, E-Mail: presse@th-nuernberg.de

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Arbeitszeit von Männern und Frauen: Wunsch und Wirklichkeit klaffen auseinander

Stefan Schelp Pressestelle
Bertelsmann Stiftung
Männer arbeiten im Durchschnitt neun Stunden pro Woche mehr als Frauen. Dabei möchten mehr Männer als Frauen ihre Arbeitszeit reduzieren und andererseits mehr Frauen als Männer ihre Arbeitszeit ausweiten. Damit besteht Potenzial zur Angleichung der Arbeitszeiten zwischen den Geschlechtern.

In Deutschland arbeiten erwerbstätige Männer im Durchschnitt 41 Stunden und erwerbstätige Frauen 32 Stunden pro Woche. Allerdings wünschen sich Männer mit 37 und Frauen mit 30 Stunden pro Woche eine kürzere Arbeitszeit. Insgesamt arbeiten 50 Prozent der männlichen und 41 Prozent der weiblichen Beschäftigten mehr, als sie gerne würden, und sind damit überbeschäftigt. Dieses Bild dreht sich beim Blick auf jene Beschäftigte, die ihre Arbeitszeit gerne ausweiten würden, die also unterbeschäftigt sind: Mehr Frauen als Männer möchten ihre Stundenzahl ausweiten. So ist der Anteil unterbeschäftigter Frauen mit 17 Prozent fast doppelt so hoch wie bei Männern – von ihnen arbeiten nur neun Prozent weniger als gewünscht.

„Unterschiedliche Arbeitszeiten sind einer der Hauptgründe für die unterschiedlichen Erwerbseinkommen von Männern und Frauen. Unsere Analysen zeigen: Das Potenzial für die Angleichung von Arbeitszeiten ist da. Und es ist auch gesellschaftlich geboten“, kommentiert Jörg Dräger, Vorstand der Bertelsmann Stiftung. Im Mittelpunkt der neuen Studie, die ein Forscher:innen-Team um Andreas Peichl vom ifo Institut im Auftrag der Stiftung erstellt hat, stehen die Entwicklung der tatsächlichen und gewünschten Arbeitszeiten seit 1985 sowie die Gründe für die Kluft zwischen Wunsch und Wirklichkeit.

Müttern fällt es schwerer als Vätern, ihre Arbeitszeitwünsche umzusetzen
Teilzeit- und Vollzeitbeschäftigte können ihre Arbeitszeitwünsche nicht gleich gut umsetzen. Während Vollzeitbeschäftigte im Durchschnitt gerne rund sechs Stunden weniger pro Woche arbeiten würden, besteht bei in Teilzeit beschäftigten Frauen und Männern zwischen gewünschter und tatsächlicher Arbeitszeit nahezu kein Unterschied.

Insbesondere Müttern fällt es schwer, ihre Arbeitszeitwünsche zu realisieren. Die Berechnungen zeigen, dass dies nicht auf Kinder an sich, sondern auf den Mangel an Betreuungsmöglichkeiten oder die zu hohen Kosten dafür zurückzuführen ist. Lassen sich Familie und Beruf gut miteinander vereinbaren, können auch Arbeitszeitwünsche besser verwirklicht werden.

Auf die Arbeitszeitwünsche von Männern haben Kinder und die Betreuungssituation hingegen so gut wie keinen Einfluss. Dies deutet darauf hin, dass die traditionelle Rollenaufteilung nach wie vor dominiert. „Fehlende oder zu teure Kinderbetreuung führt immer noch dazu, dass insbesondere Mütter ihre Arbeitszeitwünsche nicht realisieren können“, kommentiert Dräger. „Auch acht Jahre nach Einführung des Rechtsanspruchs auf einen Krippenplatz müssen die Angebote ausgeweitet werden.“

Verfügbarkeit von Betreuungsmöglichkeiten ist ein zentraler Hebel
Die Corona-Pandemie verschärft die Situation – erste Untersuchungen zeigen, dass sich die Kita- und Schulschließungen negativ auf die Arbeitszeitwünsche von Müttern auswirken. Ohne funktionierende Kinderbetreuung ziehen sie sich weiter aus der Erwerbsarbeit zurück. „Die Pandemie verdeutlicht: Gute Kitas und ein gutes Ganztagsangebot in den Schulen sind zentral, damit Mütter ihre Arbeitszeitwünsche umsetzen können“, sagt Dräger.

Darüber hinaus müssten Fehlanreize im Steuer-, Abgaben- und Transfersystem abgebaut werden, weil sie die Mehrarbeit für Frauen und Mütter häufig unattraktiv machen. Die Kombination aus Ehegattensplitting und Minijobs führt beispielsweise dazu, dass es sich für Zweitverdiener:innen häufig nicht lohnt, eine substanzielle Beschäftigung aufzunehmen. Die Verwirklichung von Arbeitszeitwünschen von Männern und Frauen ist aber eine wesentliche Voraussetzung für eine gleichere Aufteilung der Erwerbs- und Fürsorgearbeit.

Zusatzinformationen: Die Studie „Zwischen Wunsch und Wirklichkeit. Unter- und Überbeschäftigung auf dem deutschen Arbeitsmarkt“ wurde von Maximilian Blömer, Johanna Garnitz, Laura Gärtner, Andreas Peichl und Helene Strandt vom ifo Institut im Auftrag der Bertelsmann Stiftung erstellt. Um die Entwicklung der tatsächlichen und gewünschten Arbeitszeiten differenziert nach Geschlecht, Beschäftigungstyp und Alterskohorte von 1985 bis einschließlich 2017 nachzuzeichnen, nutzten sie das Sozio-oekonomische Panel (SOEP) sowie das Panel Arbeitsmarkt und Soziale Sicherung (PASS). Dabei beziehen sich die Werte vor der Wiedervereinigung nur auf Westdeutschland. Beide Datensätze ermöglichen neben der deskriptiven Beschreibung der Arbeitszeitdiskrepanzen auch die Beantwortung der Frage, welche Faktoren eine Arbeitszeitdiskrepanz vergrößern oder verringern.

Unsere Expertinnen:
Manuela Barišić, Telefon: 030 27 57 88-1 31
E-Mail: manuela.barisic@bertelsmann-stiftung.de

Valentina Consiglio, Telefon: 030 27 57 88-1 30
E-Mail: valentina.consiglio@bertelsmann-stiftung.de

Originalpublikation:
https://www.bertelsmann-stiftung.de/de/publikationen/publikation/did/zwischen-wu…

Weitere Informationen:
http://www.bertelsmann-stiftung.de

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IAB-Arbeitsmarktbarometer legt weiter zu, dennoch bleiben Risiken

Marie-Christine Nedoma, Jana Bart, Pia Kastl und Inna Felde Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung der Bundesagentur für Arbeit (IAB)
Das IAB-Arbeitsmarktbarometer legt zum zweiten Mal in Folge zu und ist im März gegenüber dem Vormonat um 0,7 Punkte auf 101,7 Punkte gestiegen. Der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) zeigt damit positive Aussichten für die Arbeitsmarktentwicklung im zweiten Quartal. Zuletzt stand das Arbeitsmarkbarometer so günstig vor der Corona-Krise im Februar 2020.

„Am Arbeitsmarkt stehen die Zeichen auf Erholung“, sagt Enzo Weber, Leiter des IAB-Forschungsbereichs „Prognosen und gesamtwirtschaftliche Analysen“. Sowohl bei der Beschäftigungsentwicklung als auch der Arbeitslosigkeit zeigten sich positive Signale. Die Verlängerung des Lockdowns sei allerdings erst nach Ende des Befragungszeitraums bis Mitte des Monats beschlossen worden. „Die Risiken der Pandemie bleiben immens. Die Krise ist in den nächsten Monaten noch nicht vorbei“, erklärt Weber.

Die Beschäftigungskomponente des IAB-Arbeitsmarktbarometers legte im März um 0,6 Punkte zu und liegt nun bei 101,1. Damit wird ein leichter Beschäftigungsaufbau erwartet. Die Komponente des IAB-Arbeitsmarktbarometers zur Vorhersage der saisonbereinigten Arbeitslosigkeit liegt mit 102,3 Punkten deutlich im positiven Bereich und lässt eine sinkende Arbeitslosigkeit erwarten. Sie stieg gegenüber dem Februar um 0,8 Punkte.

Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist ein seit November 2008 bestehender Frühindikator, der auf einer monatlichen Umfrage der Bundesagentur für Arbeit unter allen lokalen Arbeitsagenturen basiert. Während Komponente A des Barometers die Entwicklung der saisonbereinigten Arbeitslosenzahlen für die nächsten drei Monate prognostiziert, dient Komponente B der Vorhersage der Beschäftigungsentwicklung. Der Mittelwert aus den Komponenten „Arbeitslosigkeit“ und „Beschäftigung“ bildet den Gesamtwert des IAB-Arbeitsmarktbarometers. Dieser Indikator gibt damit einen Ausblick auf die Gesamtentwicklung des Arbeitsmarkts. Da das Saisonbereinigungsverfahren laufend aus den Entwicklungen der Vergangenheit lernt, kann es zu nachträglichen Revisionen kommen. Die Skala des IAB-Arbeitsmarktbarometers reicht von 90 (sehr schlechte Entwicklung) bis 110 (sehr gute Entwicklung).

Zum Download stehen bereit:
– eine Zeitreihe des IAB-Arbeitsmarktbarometers einschließlich seiner Einzelkomponenten „Arbeitslosigkeit“ und „Beschäftigung“ unter http://www.iab.de/presse/abzeitreihe.
– eine Grafik mit den aktuellen Werten des IAB-Arbeitsmarktbarometers und seiner Komponenten sowie eine Zeitreihengrafik unter http://www.iab.de/presse/abgrafik.

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Die beständige Gefahr nach Landschaftsbränden: Verkohlte Pflanzen enthalten schädliche freie Radikale

Alexandra Frey Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
Jedes Jahr verbrennen weltweit schätzungsweise vier Prozent der Landoberfläche. Zurück bleiben mehr als 250 Megatonnen verkohlter Pflanzen. Eine Studie der Universität Wien hat in diesen Kohlen nun erstmals erhöhte Konzentrationen umweltbeständiger freier Radikale nachgewiesen – und das teilweise noch fünf Jahre nach dem Brand. Diese können reaktive Substanzen generieren, welche wiederum Pflanzen und Lebewesen schaden. Die Forscher*innen um Gabriel Sigmund und Thilo Hofmann haben Kohleproben aus den Rückständen von Wald-, Gras- und Buschbränden in unterschiedlichen klimatischen Zonen analysiert. Die Studie erscheint in Nature Communications Earth & Environment.

Reaktive Sauerstoffspezies verursachen oxidativen Stress auf Zellebene. Bisherige Forschung zeigt, dass sie auf diese Weise beispielsweise die Keimfähigkeit von Pflanzen hemmen, Zellgifte produzieren oder toxisch auf wirbellose Wasserbewohner wirken. Umweltbeständige freie Radikale sind potenzielle Vorläufer reaktiver Sauerstoffspezies, da sie mit Wasser zu diesen Sauerstoffradikalen reagieren können. „Daher bringt man umweltbeständige freie Radikale mit schädlichen Effekten für das Ökosystem und die menschliche Gesundheit in Verbindung“, erklärt Studienleiter Gabriel Sigmund.

„Unsere Studie zeigt, dass eben diese umweltbeständigen freien Radikale in großen Mengen und langfristig in Brandkohlen gefunden werden können“, berichtet der Umweltgeowissenschafter am Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft (CMESS) der Universität Wien. In allen 60 Kohleproben aus zehn unterschiedlichen Bränden haben die Forscher*innen umweltbeständige freie Radikale in einer Konzentration nachgewiesen, die jene, die üblicherweise in Böden vorkommt, um das Zehn- bis Tausendfache übersteigt. Anders als erwartet blieb diese Konzentration über mindestens fünf Jahre stabil. Dies ergab eine Analyse von Kohleproben, die über mehrere Jahre hinweg nach einem Waldbrand am gleichen Ort gesammelt wurden. „Je beständiger die umweltpersistenten freien Radikale sind, desto wahrscheinlich ist es, dass sie über längere Zeiträume einen Einfluss auf Ökosys-teme haben“, erklärt Thilo Hofmann, Co-Autor der Studie und Leiter der Arbeitsgruppe.

Proben von Gras-, Wald- und Buschbränden in unterschiedlichen Klimazonen
Die Forscher*innen sammelten Proben von Brandkohlen unterschiedlich intensiver Feuer in borealen, gemäßigten, subtropischen und tropischen Klimazonen. Sie berücksichtigten Wald-, Busch- und Grasbrände und damit auch unterschiedliche Ausgangsmaterialien (Hölzer und Gräser) der Kohle. Das Ausgangsmaterial und die Feuerbedingungen bedingen den Verkohlungsgrad und beeinflussen damit mittelbar, in welchem Ausmaß umweltbeständige freie Radikale entstehen und wie beständig sie sind. „Die Analysen zeigen, dass die Konzentration umweltbeständiger freier Radikale mit dem Verkoh-lungsgrad anstieg“, berichtet Sigmund. Holzige Brennstoffe begünstigten dabei höhere Konzentrationen. Für diese konnten die Forscher*innen zudem die mehrjährige Stabilität umweltbeständiger freier Radikale nachweisen. „Gerade Waldbrandholzkohlen sind unserer Vermutung nach eine global sehr bedeutsame Quelle für umweltpersistente freie Radikale und damit potenziell auch für schädliche reaktive Sauerstoffspezies“, ergänzt Hofmann.

Internationale Zusammenarbeit über Disziplinen hinweg
„Dass wir so differenzierte Aussagen treffen können, ist der Zusammenarbeit mit Kolleg*innen der Swansea University in Großbritannien zu verdanken“, erklärt Sigmund. Die Expert*innen für Landschaftsbrände erforschen global, welche Auswirkungen Feuer auf Umweltprozesse wie den Kohlenstoffkreislauf und Erosion haben. Weltweit haben sie Proben von Brandkohlen zusammengetragen und zusammen mit Informationen zu Zeitpunkt, Dauer und Intensität der Brände zur Analyse nach Wien geschickt. Die Forscher*innen des CMESS analysierten die Proben in Zusammenarbeit mit Marc Pignitter von der Fakultät für Chemie mittels Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR-Spektroskopie). Die ESR-Spektroskopie ermöglichte es, die umweltbeständigen freien Radikale im untersuchten Material zu quantifizieren und die benachbarten chemischen Strukturen zu erfassen.

Fragen nach Konsequenzen für das Ökosystem
Die Untersuchung hat Erkenntnisse geliefert, aber auch neue Fragen aufgeworfen: Dass umweltbeständige freie Radikale in so hoher Konzentration vorkommen und dabei über mehrere Jahre beständig bleiben, habe überrascht. Der zukünftige Blick der Forscher*innen richtet sich nun auch auf die Folgen, die das für die Umwelt hat. „Inwieweit ist das ein Stressfaktor für Mikroorganismen nach einem Waldbrand? Wie wird ein Ökosystem davon beeinflusst? Die Studie ist ein Anstoß für weitere Untersuchungen“, berichtet Sigmund.

Publikation in Communications Earth & Environment:
G. Sigmund, C. Santín, M. Pignitter, N. Tepe, S. H. Doerr, T. Hofmann, Environmentally persistent free radicals are ubiquitous in wildfire charcoals and remain stable for years. Communications Earth & Environment (2021), DOI: 10.1038/s43247-021-00138-2

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Gabriel Sigmund
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
1090 – Wien, Althanstraße 14
+43-1-4277-53392
gabriel.sigmund@univie.ac.at

Originalpublikation:
G. Sigmund, C. Santín, M. Pignitter, N. Tepe, S. H. Doerr, T. Hofmann, Environmentally persistent free radicals are ubiquitous in wildfire charcoals and remain stable for years. Communications Earth & Environment (2021), DOI: 10.1038/s43247-021-00138-2

Weitere Informationen:
https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/…

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Neuartige, haltbare biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen

Dipl.-Chem. Iris Kumpmann Abteilung Public Relations
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT forscht zusammen mit vier weiteren Partnern an biobasierten und rezyklierbaren Kunststoffen. Ziel des Verbundvorhabens »Bio2Bottle« ist es, biobasierte Flaschen zu entwickeln, die sich für die Aufbewahrung von Reinigungsmitteln und landwirtschaftlichen Bodenhilfsstoffen eignen, hohe Standards erfüllen und gleichzeitig biologisch abbaubar und wiederverwertbar sind. Heute verfügbare Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen weisen für diesen Einsatzzweck eine zu hohe Durchlässigkeit auf und genügen nicht allen Anforderungen.

Laut dem Umweltbundesamt fallen derzeit allein in Deutschland rund 6,28 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an. Längst haben kritische Diskussionen in Gesellschaft und Politik dazu geführt, dass neue Ziele bei der Kunststoffentwicklung zu berücksichtigen sind. Das entstandene Umweltbewusstsein bei Endverbrauchern wie auch bei Industrieunternehmen führt zu einer in der Zukunft noch weiter steigenden Nachfrage nach nachhaltigen Produkten. Bei ihrer Verkaufsstrategie legen Unternehmen ihren Schwerpunkt mehr und mehr auf die Vermeidung kritischer Produkte und großen Wert auf Recyclingfähigkeit und Bioabbaubarkeit. Das Projekt »Bio2Bottle«, das unter der Koordination des Fraunhofer UMSICHT umgesetzt wird, setzt genau hier an und hat sich zum Ziel gesetzt, einen biobasierten und rezyklierbaren Kunststoff zur Herstellung von Flaschen zu entwickeln.

Anforderungen an biologisch abbaubare Flaschen
Flaschen aus biobasierten Kunstoffen wie Polymilchsäure (PLA) sind zum Teil bereits in marktfähigen Produkten zu finden. PLA ist ein biobasierter Polyester auf Basis der Milchsäure mit einer hohen mechanischen Belastbarkeit, ähnlich wie Polyethylenterephthalat (PET). Das Material eignet sich jedoch wegen einer zu geringen Wasserdampfbarriere nicht für die angestrebten Anwendungen.

Im Mittelpunkt des Projekts »Bio2Bottle« steht die Entwicklung eines biobasierten Kunststoffs, der sich gleichzeitig für die Lagerung und den Transport von Reinigungsmitteln und landwirtschaftlichen Bodenhilfsstoffen eignet, rezyklierbar und biologisch abbaubar ist. Um die Anforderungen dafür zu erfüllen, muss das Material eine hohe Wasserdampfbarriere, Stabilität und Schmelzviskosität aufweisen. In der Entwicklung werden außerdem die CO2- und Sauerstoffdurchlässigkeit sowie die Gammasterilisation berücksichtigt. Zusätzlich zu diesen hohen Anforderungen müssen die Materialien wiederverwertbar und biologisch abbaubar sein – auch außerhalb industrieller Kompostieranlagen. »Im Verbundprojekt werden biobasierte Polymere ausgewählt und deren Eigenschaften durch die Compoundierung mit weiteren Komponenten so verändert, dass diese hohen Anforderungen erfüllt werden«, erläutert Inna Bretz, Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT. »Das Ziel des Projektes ist es, biobasierte Materialien und Recyclingfähigkeit miteinander zu verbinden«, führt Inna Bretz weiter aus.

Zukunftsforschung für weniger Kunststoffabfälle
Das Fraunhofer UMSICHT hat bereits langjährige Erfahrungen in der Entwicklung marktfähiger Kunststoffmaterialien auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Mit dem »Bio2Bottle« Projekt stellt das Institut sicher, dass die zukünftige Materialentwicklung für Unternehmen den besonderen Anforderungen an das Produkt genügt. Weiterhin soll im Rahmen des Verbundprojekts gezeigt werden, dass das Flaschenmaterial in einem technisch effizienten Verwertungsprozess wiederaufgearbeitet werden kann, was es konkurrenzfähiger macht. Die langfristige Nutzung der Flaschen sowie ihre Wiederverwendung soll zu weniger Kunststoffabfällen und einem reduzierten Verbrauch fossiler Rohstoffe für Kurzzeitprodukte führen. Zusätzlich dazu wird die gute Bioabbaubarkeit der bio-basierten Flaschen unter der Koordination von Fraunhofer UMSICHT untersucht und weiterentwickelt.

Erfolgreiche Projektzusammenarbeit mit Unternehmen
Das Verbundvorhaben »Bio2Bottle« ist ein Kooperationsprojekt zwischen vier Industrieunternehmen und des Fraunhofer UMSICHT. Zu den Kooperationspartnern gehören:
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Oberhausen
cleaneroo GmbH, Berlin
UnaveraChemLab GmbH (Unavera), Mittenwald
FKuR Kunststoff GmbH (FKuR), Willich
Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG (FMU), Großhelfendorf –assoziierter Partner

Förderhinweis
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Förderprogramm »Nachwachsende Rohstoffe« des BMEL

Weitere Informationen:
https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/kompetenzen/zirkulaere-biobasierte-kunststo… (Abteilung Zirkuläre und biobasierte Kunststoffe)
https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/forschung-fuer-den-markt/biokunststoffe.htm… (Biokunststoffe)

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DBFZ präsentiert umfangreich erweiterte Onlinedatenbank zu biogenen Rohstoffen

Paul Trainer M.A. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Biomasseforschungszentrum
Systematisch aufbereitete und leicht zugängliche Forschungsdaten können eine wesentliche Entscheidungsgrundlage für eine Vielzahl von Akteuren aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft darstellen. Die vom DBFZ entwickelte Ressourcendatenbank mit zahlreichen Informationen zu verschiedenen Biomassepotenzialen und deren aktueller Nutzung wurde umfangreich erweitert und steht mit einer Vielzahl von neuen Funktionalitäten ab sofort auch zweisprachig (DE/EN) zur Verfügung. Das neue Informationsangebot kam bereits u.a. bei der Deutschen Gesellschaft für Abfallwirtschaft (DGAW) zum Einsatz und ist unter der Portaladresse webapp.dbfz.de kostenfrei erreichbar.

Die Ressourcendatenbank des DBFZ enthält detaillierte Informationen zu derzeit 77 biogenen Reststoffen, Nebenprodukten und Abfällen aus der Land-, Forst- und Abfallwirtschaft. Durch die Integration von neuen Forschungsergebnissen aus weiteren Projekten (BEniVer, FKZ: 03EIV241C / Pilot-SBG, Inhouse BMVI) können die Daten nun für insgesamt elf biobasierte Produkte wie bspw. Biomethan, Bio-CNG, Bio-LNG, Bio-SNG und andere interpretiert werden. Die Biomassepotenziale (Tonnen) werden im Hintergrund automatisch in Energie (PJ) umgerechnet. In Verbindung mit dem Bedarf eines Zielmarktes (z.B. Verkehrssektor) können auf diese Weise zukünftige Substitutionspotenziale unkompliziert abgeschätzt werden. Die etablierten Funktionen erlauben unzählige Kombinations- und Interpretationsmöglichkeiten der Forschungsdaten und stellen dabei deren Vergleichbarkeit jederzeit sicher.

Überabeitetes User-Interface mit erweiterten Filterfunktionen
Zu den wesentlichen Neuerungen der Datenbank zählen weiterhin ein überarbeitetes User-Interface mit erweiterten Filterfunktionen, der direkte Zugriff auf Hintergrundinformationen und die Integration einer maschinenlesbaren Datenschnittstelle (API). Über die neuen Filterfunktionen im User-Interface kann die Rohstoffauswahl nun auch auf Basis von Rohstoffeigenschaften (z.B. lignozellulosehaltig) oder der sektoralen Herkunft getroffen werden. Die Filter können frei miteinander kombiniert werden und ermöglichen eine verbesserte und individuelle Rohstoffauswahl. Um die umfangreichen Hinter-grundberechnungen bedarfsgerecht und vollständig nachvollziehen zu können, stehen im neu etablierten Menü Direktlinks zu den relevanten Dokumentationen zur Verfügung. Hierzu zählen mehrere wissenschaftliche Publikationen (peer-reviewed Paper), zwei Datenpublikationen (OpenAgrar), Flowcharts zur Visualisierung der Berechnungen und der Ergebnis-Download als Datentabelle. Für den automatisierten Datenzugriff wurde darüber hinaus eine maschinenlesbare Datenschnittstelle auf Basis von GraphiQL integriert. Über diesen Weg können die Daten von externen Computersystemen direkt ausgelesen und individuell weiterverarbeitet werden.

Die Berechnung von Biomassepotenzialen ist ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess. In der Entwicklungs-Pipeline befinden sich daher zahlreiche weitere Funktionen (z.B. weitere biobasierte Produkte, Zielmärkte, Länder sowie Zeitreihen, Methodenverbesserungen, dynamische Abbildungen u.v.m.). Die DBFZ-Ressourcendatenbank ist unter einer CC BY 4.0 Lizenz kostenfrei verwendbar und über die Landingpage für alle DBFZ-Webapps erreichbar: http://webapp.dbfz.de / Screencast: https://youtu.be/uepGMPacXlw

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
André Brosowski
Tel.: +49 (0)341 2434-718
E-Mail: andre.brosowski@dbfz.de

Weitere Informationen:
https://www.dbfz.de/pressemediathek/presse/pressemitteilungen/dbfz-praesentiert-…
https://webapp.dbfz.de

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Emissionsrückgang aufgrund der Corona-Lockdowns hat das globale Klima nicht wesentlich beeinflusst

Gabriele Meseg-Rutzen Presse und Kommunikation
Universität zu Köln
Aufgrund der Corona-Lockdowns ist der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen und Aerosolen im Jahr 2020 deutlich gesunken / Die Veränderung war wahrscheinlich nicht nachhaltig genug, um einen spürbaren Einfluss auf das Klima zu haben

Der Rückgang der Emissionen durch die weltweiten Covid-19-Lockdowns war sowohl vom Ausmaß als auch von der Dauer her zu gering, um einen signifikanten Einfluss auf das globale Klima zu haben. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie, die unter der Leitung von Chris D. Jones vom Met Office Hadley Centre in Exeter (Vereinigtes Königreich) von einer Gruppe von 49 Forschern von verschiedenen internationalen Institutionen durchgeführt wurde, darunter auch Professor Stephanie Fiedler vom Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität Köln. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen versuchten die Frage zu beantworten, ob der durch die Lockdowns verursachte Rückgang der Emissionen Auswirkungen auf das globale Klima hat, indem sie die Ergebnisse von einem Dutzend Erdsystemmodellen verglichen. Solche Multi-Earth-System-Model-Intercomparison-Projekte (MIPs), deren Planung und Durchführung in der Regel Jahre dauert, können Klimasignale identifizieren. Die ersten Ergebnisse des aktuellen Projekts, bekannt als CovidMIP, konzentrierten sich auf die unmittelbaren Auswirkungen des Covid-19-bedingten Emissionsrückgangs und gingen davon aus, dass die globalen Emissionen bis 2022 wieder auf das Ausgangsniveau ansteigen werden. Der Artikel „The Climate Response to Emissions Reductions due to Covid-19: Initial Results from CovidMIP“ ist im Journal Geophysical Research Letters zu finden.

Professorin Stephanie Fiedler vom Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln erstellte die optischen Daten des von Menschen verursachten Aerosols, die die die Streuung und Absorption von Sonnenlicht beschreiben. Die Daten werden von beitragenden Modellen benötigt, um die Computersimulationen durchzuführen, z.B. das Erdsystemmodell MPI-ESM1.2 des Max-Planck-Instituts für Meteorologie.
Als die sozialen und wirtschaftlichen Aktivitäten angesichts der Covid-19-Pandemie weltweit zum Erliegen kamen, sank auch der Ausstoß von Treibhausgasen. Zum Beispiel hielten die Einschränkungen viele Menschen von den Straßen fern, so dass die CO2-Emissionen um einige Prozent sanken. Es wird jedoch erwartet, dass die Emissionen wieder ansteigen werden, wenn sich die Volkswirtschaften auf der ganzen Welt wieder öffnen. Das wirft die Frage auf, welche Auswirkungen der kurzfristige Rückgang der Emissionen auf das Klima hat.

Die von den Forschern erstellten Modellsimulationen zeigten eine Abnahme der optischen Dicke der Aerosole und eine Zunahme der Sonneneinstrahlung, die die Oberfläche des Planeten erreicht, wobei die größten Auswirkungen über Indien und China simuliert wurden. Die Autorinnen und Autoren untersuchten dann, wie sich die Veränderungen in der atmosphärischen Zusammensetzung auf Temperatur und Niederschlagsmuster auswirken können. Während sie einen leichten Anstieg der Sonneneinstrahlung, die die Planetenoberfläche erreicht, aufgrund von weniger Aerosolen sahen, gab es nur geringe Auswirkungen auf die globale Temperatur. Dort, wo die Aerosole regional am stärksten reduziert wurden, zeigten die meisten Modelle eine leichte Erwärmung, die aber meist weniger als 0,1 Grad Celsius im Vergleich zu einer Simulation ohne die pandemischen Einflüsse beträgt. Die Studie fand keine signifikanten Änderungen für die Niederschlagsmuster aufgrund der Covid-19-Pandemie.
Die Forscherinnen und Forscher kommen zu dem Schluss, dass der Rückgang der Emissionen aufgrund des Covid-19-Einflusses auf sozioökonomische Aktivitäten sowohl in der Größenordnung als auch in der Dauer zu gering war, um einen signifikanten Einfluss auf das globale Klima zu haben. Dennoch können die Ergebnisse Prioritäten für zukünftige Arbeiten setzen. Die Autoren identifizieren mehrere Bereiche, in denen zukünftige Analysen gerechtfertigt sein könnten, einschließlich der längerfristigen Auswirkungen der Emissionsreduzierungen und der Entscheidungen zur wirtschaftlichen Erholung. Professorin Stephanie Fiedler von der Uni Köln erklärt dazu: „CovidMIP liefert Klimamodell-Output für neue Erholungsszenarien für die Zeit nach der Pandemie bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts. Dazu gehören Entwicklungsszenarien, die eine Zukunft mit mehr grünen Technologien beschreiben, sowie Szenarien, in denen wir zu einem ähnlichen Verhalten wie vor der Pandemie zurückkehren.“ Solche Daten sind nützlich, um zu untersuchen, wie sich das Klima in Abhängigkeit von verschiedenen menschengemachten Emissionsszenarien nach Ende der Pandemie weiter verändern würde.

Inhaltlicher Kontakt:
Professorin Dr. Stephanie Fiedler
Institut für Geophysik und Meteorologie
+49 (0)221 470- 3693
stephanie.fiedler@uni-koeln.de
Presse und Kommunikation:
Robert Hahn
+49 (0)221 470- 2396
r.hahn@verw.uni-koeln.de

Publikation:
Jones, C. D., Hickman, J. E., Rumbold, S. T., Walton, J., Lamboll, R. D., Skeie, R. B., Fiedler, S., Forster, P., Rogelj, J., et al. (2021). The Climate Response to Emissions Reductions due to COVID‐19: Initial Results from CovidMIP. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL091883. https://doi.org/10.1029/2020GL091883
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL091883

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Grundsteuer belastet vor allem ärmere Haushalte in Mietwohnungen

Sabine Elbert Presse und Redaktion
Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung GmbH (ZEW)
Am Einkommen gemessen ärmere Mieter werden bis zu vier Mal stärker durch Grundsteuererhöhungen belastet als reichere. Vermieter tragen nur in den ersten zwei Jahren nach einer Erhöhung einen Teil der Steuerlast. Spätestens nach drei Jahren geben sie die höhere Grundsteuer vollständig an ihre Mieter/innen weiter. Verkaufspreise hingegen reagieren nicht auf Steueränderungen. Das belegt eine aktuelle Studie des ZEW Mannheim in Kooperation mit der Universität Maastricht. Die Grundsteuer ist somit eine regressive Steuer: Sie belastet geringere Einkommen relativ gesehen stärker als Haushalte mit höherer Finanzkraft.

Wie sich die Steuerlast von Grundsteuererhöhungen auf verschiedene Einkommensgruppen verteilt, untersuchten die Wissenschaftler anhand eines ökonomischen Modells, das sie mit Daten der Vermittlungsplattform Immobilienscout24 sowie des Statistischen Bundesamtes und des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) fundierten. Dabei zeigte sich, dass eine Erhöhung der Grundsteuer um einen Prozentpunkt die Wohlfahrt ärmerer Haushalte stärker belastet als die von reicheren. Jene Haushalte, die die untersten zehn Prozent der Einkommen erwirtschaften, erfahren dabei einen relativen Wohlfahrtsverlust von 1,14 Prozent, während der relative Verlust bei den obersten zehn Prozent der Einkommensskala nur 0,27 Prozent beträgt. Dieser relative Wohlfahrtsverlust berechnet sich als der Konsum, auf den diese verzichten müssen, um die Kosten für eine höhere Steuer aufzubringen. „Einkommensarme Haushalte erleiden einen bis zu viermal höheren Wohlfahrtsverlust als reichere Haushalte, wenn eine Kommune ihre Grundsteuer erhöht“, sagt Sebastian Siegloch, Wissenschaftler am ZEW Mannheim und Ko-Autor der Studie.

Bedeutung der Grundsteuer
Kommunale Gewerbe- und Grundsteuern machen gemeinsam rund 25 Prozent der Einnahmen von Städten und Gemeinden aus. Der Anteil der Grundsteuer an den kommunalen Steuern beläuft sich auf etwas über 20 Prozent. Das Grundsteueraufkommen belief sich damit im Jahr 2015 auf durchschnittlich 155 Euro pro Einwohner/in. Im Vergleich zu den USA, wo sich die vergleichbare Steuer auf etwa 850 Dollar pro Kopf beläuft, spielt die Grundsteuer in Deutschland eine geringere Rolle, obwohl sie seit Jahren vielerorts stetig erhöht wird. Im Durchschnitt hat sich die örtliche Grundsteuer zwischen 1990 und 2018 von 0,9 auf 1,4 Prozent erhöht. Rund 90 Prozent aller Städte und Gemeinden haben die Hebesätze und damit die Grundsteuer im gleichen Zeitraum geändert, bei 95 Prozent der Änderungen war dies eine Erhöhung.

Die Anpassungen der Grundsteuer verglichen die ZEW-Wissenschaftler mit konjunkturellen und anderen sozioökonomischen Daten. Dabei zeigt sich, dass die Verantwortlichen in Rathäusern und Gemeinderäten ihre Entscheidung, die Grundsteuer zu erhöhen, selten von der lokalen Wirtschaft abhängig machen. „Wir sehen einen starken Zusammenhang zwischen der Haushaltslage der Kommune und der Erhöhung der Grundsteuer. Kommt die schwarze Null ins Wackeln, erhöht die Gemeinde gerne mal die Steuer auf Grundbesitz“, erklärt ZEW-Wissenschaftler Siegloch.

Implikationen für die deutsche Grundsteuerdebatte
Die deutsche Grundsteuer wird aktuell reformiert. Ab 2025 sorgt das vom Bundesfinanzministerium eingebrachte Bundesmodell dafür, dass sich die Grundsteuer stärker am tatsächlichen Wert des Grundstücks und der Immobilie orientiert. Dies ist aktuell nicht der Fall und wurde vom Bundesverfassungsgericht beanstandet. Allerdings haben die Länder die Möglichkeit, vom Bundesmodell abzuweichen und eigene Systeme zur Bewertung von Haus und Grund einzuführen. So will sich Bayern rein an der Grundstücksfläche orientieren, andere Länder wie Baden-Württemberg wollen nur auf den Wert des Bodens schauen.

„Die neuen Modelle sollten die Verteilungswirkungen der Grundsteuer berücksichtigen – die Grundsteuer in aktueller Form und auch im Flächenmodell ist schlicht ungerecht“, kommentiert Siegloch. Es spräche viel dafür, die Grundsteuer progressiver zu gestalten. Dies könnte durch großzügigere Freibeträge geschehen, so dass kleinere Mietwohnungen für ärmere Haushalte deutlich weniger belastet würden. Gleichzeitig wäre es sinnvoll, teurere Immobilien stärker zu besteuern. „Um dies umzusetzen, ist es wichtig den Wert von Grundstück und Immobilie möglichst genau zu kennen“, so Siegloch weiter. „Das spricht eindeutig für die Umsetzung des Bundesmodells.“ Ein vertretbarer Kompromiss sei das Bodenwert-Modell: Aktuelle Analysen zeigten, dass der Wert des Bodens ein guter Indikator für den Wert der darauf stehenden Immobilie sei.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Sebastian Siegloch
Leiter der ZEW-Forschungsbereich
„Soziale Sicherung und Verteilung“
Tel: +49 (0)621 1235-140
sebastian.siegloch@zew.de

Originalpublikation:
http://ftp.zew.de/pub/zew-docs/dp/dp21026.pdf

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Wenn Salz, dann Jodsalz

Dr. Suzan Fiack Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)
Trotz erheblicher Fortschritte nehmen viele Erwachsene und Jugendliche noch immer zu wenig Jod zu sich. Eine der wenigen Quellen, die reich daran sind, ist jodiertes Speisesalz.

Seit Mitte der 1980er-Jahre hat sich die Jodversorgung in Deutschland durch den Einsatz von Jodsalz verbessert. Aktuelle Daten des Robert Koch-Instituts (RKI) zeigen jedoch, dass die Jodzufuhr der Bevölkerung immer noch nicht optimal ist. Bei knapp 30 Prozent der Erwachsenen und 44 Prozent der Kinder und Jugendlichen besteht das Risiko einer zu geringen Jodaufnahme. Ein wesentlicher Grund dafür könnte sein, dass in der Lebensmittelindustrie zu wenig jodiertes Speisesalz verwendet wird. Dies legen Modellrechnungen des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) nahe. „Weniger Salz tut gut, auf Jodsalz verzichten aber nicht“, sagt Professor Dr. Dr. Andreas Hensel, Präsident des BfR. „Dieser Grundsatz sollte sowohl in der eigenen Küche als auch in der Lebensmittelproduktion gelten.“

Link zur Stellungnahme:
https://www.bfr.bund.de/cm/343/ruecklaeufige-jodzufuhr-in-der-bevoelkerung-model…

Link zu Fragen und Antworten:
https://www.bfr.bund.de/cm/343/jodversorgung-in-deutschland-wieder-ruecklaeufig-…

Link zum BfR2GO, dem BfR-Wissenschaftsmagazin (S. 2 und 11):
https://www.bfr.bund.de/cm/350/bfr-2-go-ausgabe-2-2020.pdf

Laut aktueller Daten aus den nationalen Gesundheitssurveys des RKI ist die Jodversorgung der deutschen Bevölkerung noch verbesserungswürdig. Bei Kindern und Jugendlichen zeichnet sich hier sogar ein rückläufiger Trend ab. Für Frauen im gebärfähigen Alter ist das Risiko einer unzureichenden Jodzufuhr besonders hoch. Dabei ist eine gute Versorgung gerade für Schwangere und Stillende bedeutsam, weil das Spurenelement für die körperliche und geistige Entwicklung des Kindes wichtig ist – auch schon vor der Geburt.

In Deutschland können Hersteller selbst entscheiden, ob sie jodiertes Speisesalz für ihre Produkte nutzen. Eine Studie der Justus-Liebig-Universität Gießen weist darauf hin, dass in den letzten Jahren deutlich weniger Jodsalz für verarbeitete Lebensmittel verwendet wurde, insbesondere für Brot und Backwaren. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass nur etwa 30 Prozent der industriell und handwerklich hergestellten Produkte Jodsalz enthalten. Modellrechnungen des BfR zufolge ist eine gute Jodversorgung aber nur dann möglich, wenn etwa 40 Prozent dieser Lebensmittel mit Jodsalz produziert werden.

Jod ist lebenswichtig und für den Aufbau von Schilddrüsenhormonen unentbehrlich. Die Schilddrüsenhormone haben eine zentrale Funktion bei der Steuerung des Stoffwechsels und sind für normales Wachstum, die Knochenbildung und die Entwicklung des Nervensystems notwendig. Wird über längere Zeit zu wenig des Elements aufgenommen, kann es zu einer Schilddrüsenunterfunktion kommen. Symptome wie Müdigkeit, Gewichtszunahme und eine vergrößerte Schilddrüse (Struma) können auftreten.

Jod muss mit der Nahrung aufgenommen werden. Da der Boden hierzulande aber nur wenig von dem Spurenelement enthält, sind die natürlichen Jodgehalte der pflanzlichen landwirtschaftlichen Erzeugnisse entsprechend gering. In relevanten Mengen kommt das Element nur in wenigen Speisen vor. Dazu gehören Meeresfisch und -früchte, aber auch mit Jodsalz angereicherte Speisen. Wer bewusst zu jodhaltigen Lebensmitteln greift, ist in der Regel ausreichend versorgt.

Tipps für eine gute Jodversorgung:
– Jodsalz zum Kochen und Nachsalzen nutzen.
– Abgepackte Lebensmittel und Fertiggerichte bevorzugen, in deren Zutatenliste „Jodsalz“ oder „jodiertes Salz“ steht.
– Bei loser Ware wie Brot, Käse und Wurst nachfragen, ob Jodsalz enthalten ist.
– Milch- und Milchprodukte täglich,
– Meeresfisch ein- bis zweimal pro Woche verzehren.

Über das BfR
Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) ist eine wissenschaftlich unabhängige Einrichtung im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Es berät die Bundesregierung und die Bundesländer zu Fragen der Lebensmittel-, Chemikalien- und Produktsicherheit. Das BfR betreibt eigene Forschung zu Themen, die in engem Zusammenhang mit seinen Bewertungsaufgaben stehen.

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Mit „innovatION“ nationale und internationale Wasserressourcen sichern

Katrin Presberger Pressestelle
Technische Universität Dresden
Forschungsprojekt entwickelt nachhaltiges, membranbasiertes Wasser-Entsalzungsverfahren

Auf Grund des global ansteigenden Wasserbedarfs und der sinkenden zur Verfügung stehenden Süßwasserressourcen, besteht ein weltweites Interesse an effizienten Entsalzungsverfahren. Süßwasser, das vom Meer oder von geogenen, also natürlichen, im Untergrund vorkommenden Salzvorkommen beeinflusst wird, weist u. a. oft erhöhte Konzentrationen an Natrium und Chlorid auf. Hohe Nitrat- und Sulfatkonzentrationen resultieren hingegen meist aus landwirtschaftlichem Einfluss. „Herkömmliche Entsalzungsverfahren entsalzen Wässer weitestgehend vollständig und unterscheiden meist nicht, welche Salze zurückgehalten werden“, erklärt Prof. Dr.-Ing. André Lerch, Inhaber der TUD-Professur für Verfahrenstechnik in Hydrosystemen, die Partner des Verbundprojekts innovatION ist. „Eine vollständige Entsalzung der Wässer ist aber oft nicht sinnvoll, sondern lediglich eine Verminderung der monovalenten, einfach geladenen Ionen.“
Ziel des Forschungsvorhabens innovatION ist die Entwicklung eines energieeffizienten, selektiven, membranbasierten Entsalzungsverfahrens zur gezielten Entfernung monovalenter Ionen aus salzhaltigem Grund- und Oberflächenwasser sowie die Überprüfung potenzieller Anwendungen und Einsatzgebiete unter Berücksichtigung wasserchemischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte.

innovatION steht für Selektive Entfernung monovalenter Ionen aus salzhaltigen Wässern für die Grundwasseranreicherung und Trinkwasseraufbereitung. Das Verbundprojekt wird in den kommenden drei Jahren vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF innerhalb der Fördermaßnahme „Wassertechnologien: Wasserwiederverwendung“ gefördert. innovatION vereint dabei neun nationale Partner aus der Praxis und Wissenschaft sowie auch zwei internationale assoziierte Partner. Die Projektkoordination liegt bei der TUD-Professur für Verfahrenstechnik in Hydrosystemen. Von Seiten der TU Dresden ist zusätzlich die Professur für BWL, insb. Nachhaltigkeitsmanagement und Betriebliche Umweltökonomie (Vertreter: Prof. Dr. Remmer Sassen) beteiligt.

Im Rahmen von innovatION werden selektive Membranen für einen spezifischen Rückhalt monovalenter Salze entwickelt und in neukonstruierten Modulen für den Einsatz in einem elektrochemischen Verfahren in Labor- und Pilotanlagen verbaut. Mit den Anlagen werden Untersuchungen zur Identifikation optimierter Prozess- und Anlagenparameter in Abhängigkeit unterschiedlicher Rohwasserqualitäten und Aufbereitungsziele durchgeführt. Es wird geprüft, welche resultierenden Effekte und Herausforderungen bei den unterschiedlichen Rohwässern gegeben sind. Die entwickelte Technologie wird anhand einer ganzheitlichen ökonomisch-ökologischen Nachhaltigkeitsbewertung internationalen Zielgrößen wie den Nachhaltigkeitszielen gegenübergestellt, um Handlungsempfehlungen abzuleiten.
Durch die Wahl der Partner aus Industrie, Wissenschaft und Praxis ist das Konsortium in der Lage, Anlagen zu bauen und die innovative Technologie bei Praxispartnern vor Ort zu testen und zu bewerten. Der wissenschaftliche Nachwuchs kann frühzeitig in Kooperationen und den Austausch mit internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern eingebunden werden. Die Ergebnisse tragen somit maßgeblich zur Sicherung der Wasserressourcen und Weiterbildung, national wie international, bei.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Technische Universität Dresden
Prof. Dr.-Ing. André Lerch
Professur für Verfahrenstechnik in Hydrosystemen
Tel.: +49 351 463-37537
E-Mail: andre.lerch@tu-dresden.de

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Risiken von Wasserknappheit begrenzen: Bewässerungsmanagement entscheidend für Bioenergie-Anbau zum Klimaschutz

Mareike Schodder Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

– Klimawandel und Bevölkerungswachstum lassen einen Anstieg von Wasserknappheit erwarten, daher muss jede zusätzliche Entnahme von Wasser minimiert werden.
– Bewässerte Bioenergie-Plantagen, die zu einer Begrenzung des Klimawandels beitragen sollen, können den Wasserstress erhöhen.
– Nachhaltiges Wassermanagement kann den zusätzlichen Wasserstress reduzieren.

Damit Wasser nicht noch knapper wird, als es ohnehin vielerorts ist, ist bei Biomasseplantagen nachhaltiges Wassermanagement nötig. Dies zeigt eine neue Studie. Wenn der Anbau von Pflanzen für die Energiegewinnung in Kraftwerken mit unterirdischer Speicherung des CO2 aus den Abgasen kombiniert wird, gilt er oft als eine der Möglichkeiten, Treibhausgasemissionen zu reduzieren und die Pariser Klimaziele zu erreichen. Doch der Anbau von Bioenergieplantagen im großen Stil benötigt weltweit nicht nur viel Land, sondern auch erhebliche Mengen an Wasser für die Bewässerung – was im Widerspruch mit der Einhaltung der Planetaren Belastungsgrenzen stehen kann. Wissenschaftler berechneten nun in den bisher detailliertesten Computersimulationen, wie viel zusätzlicher Wasserstress für die Bevölkerung weltweit in einem Szenario mit konventioneller Bewässerung und einem mit nachhaltiger Wassernutzung entstehen könnte.

„Ohne nachhaltiges Wassermanagement könnte die Bewässerung von Biomasseplantagen nach unseren Berechnungen zusammen mit dem Bevölkerungswachstum bis Ende des Jahrhunderts sowohl die Fläche als auch die Zahl der Menschen verdoppeln, die unter starkem Wasserstress leiden“, sagt Hauptautor Fabian Stenzel vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), der die Forschungsidee im Sommerprogramm für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) entwickelte. „Umgekehrt könnten wir mit einem nachhaltigen Wassermanagement der Biomasseplantagen den zusätzlichen Wasserstress für die Menschen fast halbieren, im Vergleich zu einem Szenario mit starkem Klimawandels und ohne Bioenergieproduktion.“

Sowohl politische Regulierung als auch Verbesserungen in den Betrieben erforderlich
„Nachhaltiges Wassermanagement bedeutet sowohl politische Regulierung wie Bepreisung oder Wasserzuteilungssysteme, um die aus Flüssen entnommenen Wassermengen zu reduzieren, als auch Verbesserungen in den Betrieben, um das Wasser effizienter zu nutzen“, sagt Ko-Autorin Sylvia Tramberend vom IIASA. Dazu könnten Zisternen zum Sammeln von Regenwasser oder Mulchen zur Reduzierung der Verdunstung gehören. „Außerdem gehört zu einem nachhaltigen Wassermanagement der Erhalt von dauerhaft hinreichenden Wassermengen in den Flüssen, um die Ökosysteme dort gesund zu erhalten. Die Bewirtschaftung flussaufwärts und flussabwärts kann dabei zur Folge haben, dass mehr grenzüberschreitende Flussbewirtschaftung sowie eine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Wassernutzern nötig wird – eine zukünftige Herausforderung für ein integriertes Wasserressourcenmanagement.“

Eine weitgehend ungebremste globale Erwärmung zusammen mit dem Bevölkerungswachstum würde in den Simulationen die Zahl der Menschen unter Wasserstress um etwa 80% erhöhen. Eine verstärkte Nutzung von Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung könnte helfen, den Klimawandel begrenzen: Wenn Pflanzen wachsen, nehmen sie CO2 aus der Luft auf und bauen es in ihre Stämme, Zweige und Blätter ein. Wird diese Biomasse in Kraftwerken verbrannt und das CO2 aus den Abgasen abgetrennt und unterirdisch gespeichert (Carbon Capture and Storage, kurz CCS), kann dies letztlich dazu beitragen, die Menge an Treibhausgasen in unserer Atmosphäre zu reduzieren – Wissenschaftler nennen dies „negative Emissionen“.

In vielen Szenarien werden diese als notwendig erachtet, um ehrgeizige Klimaschutzziele zu erreichen, wenn die direkten Emissionsreduktionen zu langsam voranschreiten. Negative Emissionen werden auch betrachtet, um verbleibende Treibhausgasemissionen auszugleichen, die nur schwer oder gar nicht zu reduzieren sind, zum Beispiel im Flugverkehr, in bestimmten Industriezweigen oder in der Viehhaltung.

Wasserknappheit bleibt eine große Herausforderung
„Nach den vorliegenden Szenarien könnten die Biomasseplantagen um bis zu 6 Millionen Quadratkilometer zunehmen, wenn die globale Erwärmung bis zum Ende des Jahrhunderts auf 1,5 Grad Celsius begrenzt werden soll, also gemäß dem ehrgeizigeren der beiden Temperaturziele des Pariser Abkommens“, sagt Ko-Autor Dieter Gerten vom PIK. „Wir verwenden diese Szenarien als Grundlage für Simulationen in unserem hochauflösenden globalen Vegetations- und Wasserhaushaltsmodell, um die Auswirkungen auf das Wasser zu untersuchen. Während die erhebliche Bewässerung in einem Bioenergie-plus-CCS-Szenario mit Bevölkerungswachstum einen Anstieg der Zahl der Menschen, die mit Wasserstress konfrontiert sind, um 100 % nahelegt, sinkt die Zahl in Kombination mit nachhaltigem Wassermanagement auf 60 %. Das ist natürlich immer noch ein Anstieg, so dass schwere Kompromisse gefunden werden müssen.“

Regionen, die bereits heute unter Wasserstress leiden, wären im Klimawandel-Szenario am stärksten betroffen, wie der Mittelmeerraum, der Nahe Osten, der Nordosten Chinas, Südost- und das südliche Westafrika. Im Bioenergie-plus-CCS-Szenario ohne nachhaltiges Wassermanagement erstreckt sich der hohe Wasserstress auch auf einige sonst nicht betroffenen Regionen, wie den Osten Brasiliens und große Teile von Afrika südlich der Sahara. Hier werden im untersuchten Szenario große Biomasse-Plantagenflächen angenommen, die bewässert werden müssen.

„Die Zahlen zeigen, dass nachhaltiges Wassermanagement in jedem Fall eine Herausforderung ist, der wir uns umgehend stellen müssen“, sagt Ko-Autor Wolfgang Lucht, Leiter der Forschungsabteilung Erdsystemanalyse am PIK. „Unsere neue Studie bestätigt, dass derzeit diskutierte Maßnahmen zur Stabilisierung des Klimas, hier die Erzeugung von Bioenergie mit CCS, eine Reihe zusätzlicher Dimensionen unseres Erdsystems berücksichtigen sollte -– der Wasserkreislauf gehört dazu. Risiken und Zielkonflikte müssen sorgfältig durchdacht werden, bevor größere Schritte zur Etablierung von Märkten und Infrastrukturen für Biomasse eingeleitet werden. Das Konzept der Planetaren Belastungsgrenzen betrachtet das gesamte Erdsystem, nicht nur das Klima. Um einen sicheren Handlungsraum für die Menschheit zu bewahren, muss vor allem auch die Integrität der Biosphäre beachtet werden.“

Artikel: Fabian Stenzel, Peter Greve, Wolfgang Lucht, Sylvia Tramberend, Yoshihide Wada, Dieter Gerten (2021): Irrigation of biomass plantations may globally increase water stress more than climate change. Nature Climate Change [DOI: 10.1038/s41467-021-21640-3]

Weblink zum Artikel, sobald er veröffentlicht ist: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-21640-3

Kontakt für weitere Informationen:
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung PIK, Pressestelle
Telefon: +49 (0)331 288 2507
E-Mail: presse@pik-potsdam.de
Twitter: @PIK_Klima
http://www.pik-potsdam.de

Wer wir sind:
Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ist eines der weltweit führenden Institute in der Forschung zu globalem Wandel, Klimawirkung und nachhaltiger Entwicklung. Natur- und Sozialwissenschaftler erarbeiten hier interdisziplinäre Einsichten, welche wiederum eine robuste Grundlage für Entscheidungen in Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft darstellen. Das PIK ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Originalpublikation:
Fabian Stenzel, Peter Greve, Wolfgang Lucht, Sylvia Tramberend, Yoshihide Wada, Dieter Gerten (2021): Irrigation of biomass plantations may globally increase water stress more than climate change. Nature Climate Change [DOI: 10.1038/s41467-021-21640-3]

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Auf der Suche nach Lösungen für Klimawandelfolgen in Nord- und Ostsee: Küstenforschungsverbund KüNO geht in dritte Runde

Dr. Kristin Beck Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Nord- und Ostsee sind durch Klimakrise und wachsenden Nutzungsdruck, auch im Einzugsgebiet, massiven Umweltveränderungen ausgesetzt. Die negativen Folgen– etwa für Gewässerqualität, Küstenschutz und Fischerei – stehen im Fokus des Verbundes „Küstenforschung Nordsee-Ostsee“ (kurz KüNO), der 24 Einrichtungen vereint und seit 2013 wissenschaftliche Grundlagen für nachhaltiges Küstenmanagement erarbeitet. Am 15. und 16. März treffen sich rund 100 Wissenschaftler:innen zu einem virtuellen Auftakt der KüNO-Förderphase III. Geplant ist ein intensiver Austausch zu den neuen Forschungsvorhaben, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis 2023 mit rund 10,5 Mio. Euro fördert.

Neben Expert:innen der großen deutschen Meeresforschungseinrichtungen in Bremerhaven, Geesthacht, Hamburg, Kiel, Rostock und Wilhemshaven, werden auch Forschende aus verschiedenen Universitäten, Behörden, Wirtschafts- und Umweltinstituten teilnehmen. Auf der vom Leibniz-Institut für Ostseefor-schung Warnemünde (IOW) koordinierten Online-Tagung stellen sich die sieben neuen Forschungsprojekte der dritten KüNO-Förderphase dem Forschernetzwerk vor. Der Fokus der Projekte liegt auch hier, wie in den beiden vorherigen Förderphasen, auf der Erarbeitung von praxisnahen Lösungsansätzen für Fischerei, Wirtschaft, Tourismus sowie Politik und Verwaltung, die zunehmend mit den Folgen von Klimawandel, sich verändernden Nährstoffeinträgen, Schadstoffbelastung und weiteren Facetten der Intensivnutzung von Nord- und Ostsee zu kämpfen haben. Die Probleme sind vielfältig; dazu gehören etwa der drastische Rückgang verschiedener Fischbestände, die zunehmende Gefahr von Sturmfluten oder massive Algenblüten, die die Attraktivität der touristisch genutzten Küstenbereiche beeinträchtigen.

„Wir wollen bei diesem Treffen den Austausch im Verbund voranbringen – pandemiebedingt ist dies wich-tiger denn je“, erläutert Prof. Ulrich Bathmann, IOW-Direktor und Sprecher des KüNO-Verbundes das An-liegen der Tagung. „Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sollen sich vernetzen und diejenigen kennenlernen, die in anderen Projekten mit ähnlichen Methoden oder an verwandten Themen arbeiten.“ Außerdem ist ein Austausch mit Akteuren aus Wirtschaft, Politikberatung und Forschungsförderung zu gelungenen Beispielen der Zusammenarbeit von Forschenden und Anwender:innen geplant. Diese sollen den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Ideen und Anregungen für ihre Arbeit mitgeben. „In den Forschungsprojekten werden die jeweiligen ‚Endnutzer‘ der Ergebnisse, wie z.B. Behörden, Verbände und Kommunen, schon frühzeitig eng in die Forschung eingebunden, damit auch wirklich nützliche, umsetzbare Werkzeuge und Handlungsempfehlungen für nachhaltiges Management entstehen. Eine solche Zusammenarbeit bietet große Chancen für alle Seiten“, so Bathmann weiter.

*Verbund „Küstenforschung Nordsee-Ostsee“ (KüNO)
Der KüNO-Verbund geht mit den aktuell gestarteten Projekten in seine dritte Runde. Das Bundesministeri-um für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die Forschung in diesem Verbund seit 2013 im Rahmen der Forschungsstrategie „Forschung für Nachhaltigkeit“ (FONA). Daraus entstanden mehrere Werkzeuge, die Behörden zur Planung von Maßnahmen zum Gewässer- und Küstenschutz bereits verwenden – beispiels-weise digitale Atlanten, die Habitate und die dort lebenden Organismen-Gemeinschaften kartieren, und deren Informationen kostenfrei im Internet abgerufen werden können. Eine Übersicht über die sieben Projekte der im November 2020 gestarteten dritten KüNO-Förderphase sowie weiterführende Informationen gibt es auf der KüNO-Webseite unter https://deutsche-kuestenforschung.de/projekte.html.

Bei Presseanfragen:
Dr. Kristin Beck | Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Tel.: 0381 – 5197 135 | Mail: kristin.beck@io-warnemuende.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Ulrich Bathmann | Sprecher Verbund „Küstenforschung Nordsee-Ostsee“ (KüNO)
Direktor, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW)
Tel.: 0381 – 5197 100 | Mail: ulrich.bathmann@io-warnemuende.de

Dr. Franziska Schmacka | KüNO-Koordinationsbüro Küste
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Tel.: 0381 – 5197 133 | Mail: franziska.schmacka@io-warnemuende.de

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Lachsdetektor zur Erfolgskontrolle am Rhein

Dr.rer.nat. Arne Claussen Stabsstelle Presse und Kommunikation
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
HHU-Studierende untersuchen die Lachsausbreitung

In verschiedenen deutschen Gewässern werden Lachse angesiedelt. Um den Erfolg solcher Maßnahmen zu untersuchen, hat ein deutsches Forschungskonsortium unter Beteiligung von Studierenden der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) ein Diagnoseverfahren entwickelt, das nach Lachs-DNA in Flüssen sucht.

Der Atlantische Lachs (Salmo salar) hat seine Kinderstube an den Oberläufen von Flüssen. Junglachse leben zwischen einem und drei Jahren in den Flüssen, bevor sie sich physiologische verändern und ins Meer ziehen. Nach einigen Jahren schwimmen sie im Spätherbst flussaufwärts zurück in ihre Heimatgewässer, wo sie laichen und viele nach der Fortpflanzung sterben.

Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts war der Atlantische Lachs ein alltägliches Bild in Europas Flüssen, insbesondere im Rhein und seinen Zuflüssen. Doch durch Überfischung, Denaturierung, Flussbegradigung und die zunehmende Verschmutzung der Flüsse ging für die Fische immer mehr Lebensräume verloren. Der Lachs verschwand aus unseren Gewässern.

Seit zehn Jahren wird versucht, Lachse wieder in den ursprünglichen Gewässern heimisch zu machen. Dazu werden Lachse im Flusssystem des Rheins, vor allem in den Oberläufen der Zuflüsse, ausgesetzt. Um den Erfolg der Maßnahmen beurteilen zu können – ob also die neu eingesetzten Lachse nach einer Zeit noch vorhanden sind oder ob eventuell natürliche Lachse im Gewässer leben –, muss der Fischbestand quantitativ beurteilt werden. Ziel des Konsortiums GeMoLaR (Genetisches Monitoring zur Wiederansiedlung des Atlantischen Lachses im Rheingebiet), in dem die HHU mit Forschungsgruppen aus Belgien, den Niederlanden und der Schweiz zusammenarbeitet, ist es, den Erfolg dieser Maßnahmen zu untersuchen.

Dazu entwickelte ein Team um HHU-Professor Dr. Christopher Bridges zusammen mit dem aus der HHU ausgegründeten Unternehmen Tunatech und dem Lachszentrum Hasper Talsperre ein schnelles Lachs-Nachweisverfahren („Salmon Detection Test“, kurz SDT). Dieses verknüpft ein bereits in den USA und Irland genutztes Verfahren mit neuen Diagnosetechniken. Die HHU-Biologin Lydia Schmidt und Dr. Florian Borutta von Tunatech suchen dazu nach DNA-Spuren – sogenannte eDNA – im Gewässer.

Das Lachszentrum Hasper Talsperre bei Hagen liegt am Hasper Bach, der über die Ennepe in die Ruhr und dann in den Rhein fließt. An verschiedenen Stellen des Bachs in unterschiedlicher Entfernung zum Lachszentrum entnahmen die Forscherinnen und Forscher Wasser, aus dem sie anschließend eDNA extrahierten.

Das Verfahren kann die Lachs-DNA vom Erbgut anderer in den Gewässern lebender Fische wie Bachforelle, Regenbogenforelle, Meerforelle und Äsche unterscheiden. Bereits nach 15 bis 30 Minuten liefert der unaufwändige Test eindeutige Ergebnisse.

Dazu Prof. Bridges: „Unser Test, an dessen Entwicklung Studierende der HHU beteiligt waren, hat sich in Feldversuchen in NRW bewährt. Er eignet sich damit zur Erfolgskontrolle von Wiederbesiedlungsmaßnahmen; dies wollen wir nun auch mit anderen Kollegen in Europa und darüber hinaus erproben.“

Das Projekt GeMoLaR wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert.

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Mikroplastik in der Elbe

Dr. Torsten Fischer Pressestelle
Helmholtz-Zentrum Geesthacht – Zentrum für Material- und Küstenforschung
Ein Team aus Wissenschaftlern unter der Federführung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht – Zentrum für Material und Küstenforschung (HZG) hat zahlreiche Mikroplastikpartikel im Elbewasser bei Cuxhaven nachgewiesen. Das Ergebnis: 200 bis 2.100 Mikroplastikpartikel fanden die Forscher pro Kubikmeter Wasser. Um die Ergebnisse ihrer Messungen und deren große Spanne besser interpretieren und mit zukünftigen Studien vergleichen zu können, hat das Team erstmalig für den Bereich der Mikroplastikforschung dargestellt, wie man den Leitfaden des Internationales Büros für Maß und Gewicht (BIPM) zur Erfassung der Messunsicherheit für solche Untersuchungen einsetzen kann.

Die Studie, die heute im Journal of Hazardous Materials veröffentlicht wurde, und deren Methodik zur Darstellung und Berechnung der Ergebnisse auch auf viele andere Studien übertragbar sind, zeigt: Die bisher bekannten Mikroplastik-Konzentrationen weisen vermutlich eine sehr hohe Unsicherheit auf.

Jeden Tag transportiert die Elbe Schätzungen zufolge zwischen 300 Kilogramm und 1,2 Tonnen Kunststoffmüll in die Nordsee (Schöneich-Argent et al., 2020), wobei die Dunkelziffer noch deutlich höher liegen wird. Wissenschaftler des neu gegründeten Instituts für Umweltchemie des Küstenraumes am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), des Alfred-Wegener-Instituts – Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) auf Helgoland und des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden (IPF) haben Oberflächenwasser an der HZG-Messstation Cuxhaven untersucht, um verschiedene Verfahren zu vergleichen und die Menge der Mikroplastikpartikel zu bestimmen, die über die Elbe in die Nordsee gelangen.

Die Verfahren, die bislang zur Beprobung von Partikeln eingesetzt wurden, bringen oft das Problem mit sich, dass die eingesetzten Filter zu schnell verstopfen und nur geringe Wasservolumina beprobt werden können. Dadurch wird die Repräsentativität der Ergebnisse beeinträchtigt. Deshalb wurden die Proben in der aktuellen Studie – zusätzlich zu den genommenen Schöpfproben – erstmals mit zwei alternativen Techniken gewonnen: Durchflusszentrifugen und Hydrozyklonen. Beides sind in anderen Bereichen gut etablierte Instrumente zur kontinuierlichen Partikeltrennung aus großen Flüssigkeitsvolumen. „Durch die Gezeiten an der Nordseeküste haben wir relativ viele Schwebstoffe im Wasser. Deshalb mussten wir die Wasserproben zunächst von organischem Material und Sedimentpartikeln bereinigen. Anschließend haben wir einige der Proben mit spektroskopischen Mikroskopieverfahren am IPF und am AWI analysiert. Durch das systematische Vorgehen wollten wir möglichst vergleichbare Ergebnisse erhalten“, erklärt Lars Hildebrandt, Umweltchemiker und Erstautor der Studie.

Die Ergebnisse: „Zwischen 200 und 2.100 Partikel Mikroplastik haben wir pro Kubikmeter Wasser gefunden. Etwa 95 Prozent davon sind kleiner als hundert Mikrometer, was in etwa dem Durchmesser eines Haares entspricht “, so Lars Hildebrandt. „Das sind relativ hohe Konzentrationen im Vergleich zur offenen Nordsee.“ Bei den am häufigsten identifizierten Partikeln handelt es sich um Polypropylen, Acrylate, Polyvinylchlorid und Polyethylen. Grundsätzlich stecken die verschiedenen Kunststofftypen in ganz unterschiedlichen Produkten, was eine eindeutige Zuordnung gefundener Partikel schwierig macht. Polypropylen und Polyethylen sind typische Verpackungsmaterialien. 40 Prozent der gesamten Kunststoffproduktion fließen in Verpackungen mit kurzer Produktlebensdauer. PVC (Polyvinylchlorid) wird in großen Mengen im Bauwesen eingesetzt, zum Beispiel in Form von Fußbodenbelag oder Leitungen. Acrylate findet man in Lacken und Farben, aber auch in vielen Kosmetikprodukten.

Wie sicher sind solche Ergebnisse?
In dieser Studie haben die Wissenschaftler erstmals den wichtigsten Leitfaden zur Erhebung von Messunsicherheiten für die Auswertung der Untersuchungen angewendet: den Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement des Internationalen Büros für Maß und Gewicht, der weltweit wichtigsten Behörde für „Maß und Gewicht“. Sie dient als Wächter über das Internationale Einheitensystem und alle Arten von Messungen. Lars Hildebrandt erklärt: „Jede Art von Messung ist mit einer Unsicherheit behaftet, die zusammen mit dem gemessenen Wert als sogenannte Messunsicherheit angegeben wird. Viele bereits veröffentlichte Studien zu Mikroplastikpartikeln wenden die einschlägigen Leitfäden jedoch nicht an, wodurch in der Öffentlichkeit der Eindruck einer falschen Genauigkeit entstehen kann: ‚So sind die Konzentrationen und nicht anders.‘ Dem ist aber nicht so. Man stößt auf dieses Problem aber auch in anderen Bereichen des Alltags: Wenn man sich zum Beispiel die Nährwertangabe auf einer Käsepackung ansieht oder versucht, exakt zwei Kilogramm Kartoffeln auf dem Wochenmarkt zu kaufen.“

Auf die Ergebnisse aus der Elbe angewendet, zeigt sich in der sogenannten Unsicherheitsbetrachtung: Die Messwerte sind teilweise mit extrem hohen Unsicherheiten (von etwa 25 Prozent bis zu 200 Prozent) behaftet. „Die Hauptquelle dafür ist bei uns und auch bei allen anderen Studien: Die Verteilung der Mikroplastikpartikel im Elbwasser ist nicht gleichmäßig – die Partikel verhalten sich fundamental anders als gelöste Substanzen. Deshalb müssen Forscher die Messunsicherheit, die sich natürlich über die Inhomogenität hinaus auch aus dem verwendeten Probenahme- und Analyseverfahren ergibt, adäquat berechnen und bei der Veröffentlichung der Endergebnisse berücksichtigen. Oftmals zeigt sich, dass sich die gefundenen Muster im Transport und in der Verteilung von Mikroplastik im Wasser innerhalb der Messunsicherheiten nicht signifikant voneinander unterscheiden“, sagt Dr. Daniel Pröfrock, Leiter der Abteilung Anorganische Umweltchemie am HZG.

Optimieren und Standardisieren
„Das Thema Mikroplastikpartikel in unseren Gewässern steckt wissenschaftlich gesehen in den Kinderschuhen“, so Umweltchemiker Dr. Tristan Zimmermann, Co-Autor der Studie. „Wir brauchen repräsentative Techniken zur Probenahme, um den Umweltzustand valide abzubilden. Diese Techniken müssen analytisch akkurat, nachvollziehbar und robust sein, einen hohen Automatisierungsgrad aufweisen sowie zeit- und kosteneffizient sein.“ Zukünftig sollten auch entsprechende Unsicherheitsbetrachtungen standardmäßig im Rahmen von Mikroplastik-Studien durchgeführt werden, um die Vergleichbarkeit von Daten zu verbessern und eine solidere Datengrundlage für daraus abgeleitete Entscheidungen zur Verfügung stellen zu können. Mit ihren neuen Methoden haben Forschende des HZG bei einer Fahrt mit dem Forschungsschiff SONNE im vergangenen Dezember Proben im Atlantik genommen, um sich auch ein Bild über die Situation in anderen Teilen des Ozeans machen zu können. Diese werden aktuell in den Laboren des Instituts für Umweltchemie des Küstenraumes am HZG analysiert.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Lars Hildebrandt
Doktorand Anorganische Umweltchemie
Helmholtz-Zentrum Geesthacht
Tel: +49 (0)4152 87-1813
lars.hildebrandt@hzg.de

Originalpublikation:
Lars Hildebrandt, Tristan Zimmermann, Sebastian Primpke, Dieter Fischer, Gunnar Gerdts, Daniel Pröfrock,
Comparison and uncertainty evaluation of two centrifugal separators for microplastic sampling,
Journal of Hazardous Materials,
Volume 414,
2021,
125482,
ISSN 0304-3894,
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125482

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Arbeitsbedingungen in sozialen Berufen verschlechtern sich weiter

Dr. Antje Mohr Pressestelle
Hochschule Fulda
Eine Online-Befragung unter mehr als 3.000 Beschäftigten in der Sozialen Arbeit zeigt: Ihre Arbeitssituation hat sich im zweiten Lockdown verschärft – durch steigende Nachfrage, zunehmende Arbeitsverdichtung, veränderte Beziehungen zu den Adressat*innen. „Die Folgen werden wir auch als Gesellschaft insgesamt spüren“, sagt Studienleiter Professor Dr. Nikolaus Meyer, Professor für Profession und Professionalisierung Sozialer Arbeit an der Hochschule Fulda. Auf einer digitalen Konferenz der Dienstleistungsgewerkschaft ver.di zum heutigen Internationalen Tag der Sozialen Arbeit hat er die Ergebnisse der Studie vorgestellt.

Im Forschungsprojekt „Soziale Arbeit macht Gesellschaft“ befragte er während des zweiten Lockdowns in Kooperation mit der Gewerkschaft ver.di Beschäftigte aus unterschiedlichen Handlungsfeldern der Sozialen Arbeit. 3.064 Personen beteiligten sich zwischen dem 9. November und 6. Dezember 2020 an der Online-Erhebung. Da bis heute kein Überblick über die genaue Zahl der Beschäftigten in der Sozialen Arbeit vorhanden ist, kann die Studie zwar nicht als repräsentativ gelten. Doch die Verteilung der Teilnehmenden entspricht in etwa den bisher bekannten wissenschaftlichen Annahmen zur Personalverteilung über die verschiedenen Handlungsfelder. Daher kann die Befragung Tendenzen zur aktuellen Situation in der Sozialen Arbeit und erste Hinweise auf mögliche langfristige Änderungen in diesem Arbeitsfeld liefern.

„Die Berufsgruppe der Sozialen Arbeit ist diejenige, die für die Bewältigung der Krise und deren soziale Folgen eine Schlüsselrolle einnimmt. Doch sie ist selbst stark von der Krise betroffen“, betont Professor Meyer. „Die Arbeitsbedingungen in der Sozialen Arbeit waren schon vor der Pandemie nicht optimal. Die Corona-Pandemie wirkt nun wie ein Brennglas.“

Nachdenken über Stellenwechsel
Die Online-Befragung zeigt: Einrichtungen sind im zweiten Lockdown sowohl häufiger geöffnet als auch von Beschränkungen der Angebote betroffen. Beschäftigte müssen daher mehr Angebote möglich machen oder mehr Adressat*innen parallel begleiten (24,8 Prozent), auch weil Kolleg*innen als Angehörige einer Risikogruppe ausfallen (18,3 Prozent) oder selbst erkrankt sind (47,2 Prozent). In der Folge verdichtet sich die eigene Arbeit und verändert sich nahezu vollständig (88,6 Prozent). 62,1 Prozent der Beschäftigten fühlen sich belastet oder sogar extrem belastet. Aus Sicht jeder zweiten befragten Person verschlechtern sich die Arbeitsbedingungen. 29,9 Prozent denken über einen Stellenwechsel nach, 16,2 Prozent sogar über einen Berufswechsel.

Tendenzen zur Deprofessionalisierung
Aus Sicht jeder zweiten befragten Person verändern sich auch die fachlichen Strukturen wie etwa die Zusammenarbeit zwischen den Fachkräften negativ. Der veränderte Austausch mit Vorgesetzten, Kolleg*innen sowie Kooperationspartner*innen wirkt sich negativ auf die eigenwahrgenommene Arbeitsqualität aus. Mit den sich verschlechternden Arbeitsbedingungen verbunden zeigen sich darüber hinaus auch grundsätzlichere Mechanismen der Deprofessionalisierung. So werden etwa Hilfen bei 13,3 Prozent der Befragten früher als üblich beendet.

Mehr Probleme der Adressat*innen, weniger professionelle Interventionen
Die Beschäftigten geben an, dass das Leben der Adressat*innen in der Corona-Pandemie herausfordernder und prekärer geworden ist. Gleichzeitig sagen Adressat*innen häufiger geplante Termine ab, wodurch sich die Möglichkeiten zur professionellen Intervention verringern. Die Kontaktzahl zu Adressat*innen über alle Handlungsfelder hinweg nimmt bei mehr als jeder zweiten befragten Person ab. „Eine gefährliche Entwicklung, und das nehmen die Befragten auch so wahr“, sagt Professor Meyer. Hinzu kommt: Die Schutzmaßnahmen verschlechtern die Interaktion. Fast drei Viertel der Befragten bewerten diese für das Arbeitsbündnis mit den Adressat*innen negativ. In den offenen Antworten geben sie an, dass die Adressat*innen durch die Schutzmaßnahmen verunsichert oder überhaupt nicht mehr erreicht würden.

Zerrieben zwischen Anspruch und Wirklichkeit
„Die Beschäftigten werden in der Pandemie zerrieben zwischen Vorgaben von außen, die weitgehend nicht den beruflichen Standards entsprechen und den hohen professionellen Ansprüchen an die Qualität der eigenen Arbeit. Diese Diskrepanz gleichen sie nur durch hohen persönlichen Einsatz aus, um die Adressat*innen individuell angemessen begleiten zu können“, analysiert Professor Meyer die Ergebnisse der Umfrage. Da könne es nicht verwundern, dass die Befragten zu Beginn des zweiten Lockdowns nur eine geringe Anerkennung der eigenen Arbeit durch die Gesellschaft wahrgenommen hätten.

Auswirkungen auf Adressat*innen und Gesellschaft
„Wir haben in der Studie zwar nicht untersucht, wie sich die Situation der über eine Million Beschäftigten in der Sozialen Arbeit auf die mindestens fünf Millionen Adressat*innen auswirkt. Aber: Die Arbeitsbedingungen der Beschäftigten in der Sozialen Arbeit haben letzten Endes auch Einfluss auf die Adressat*innen“, betont Professor Meyer und fordert: „Wir müssen anerkennen, dass Soziale Arbeit und die in ihr Beschäftigten für unsere Gesellschaft extrem wichtig sind. Diese Berufsgruppe organisiert Prävention, Erziehung und Bildung ebenso wie Hilfe und Unterstützung in den verschiedensten problembelasteten Lebenslagen. Das ist für die Aufarbeitung der durch die Corona-Pandemie entstehenden sozialen Probleme ungeheuer wichtig.“

HINTERGRUNDINFORMATIONEN
Finanzierung der Studie:
Die gesamte Studie wurde von der Hochschule Fulda finanziert.

Methodik:
Die Studie „SOZIALE ARBEIT MACHT GESELLSCHAFT“ baut auf einer Online-Befragung von 1.867 Beschäftigten in der Sozialen Arbeit im ersten Lockdown auf. Die quantitativen Daten zeigten, dass sich die professionellen Handlungsweisen verändern und Arbeitsbedingungen verschärfen (Buschle & Meyer 2020). Die Befragung im zweiten Lockdown fragte darüber hinaus, welche Veränderungen im professionellen Handeln sich dauerhaft etablieren. Zu diesem Zweck wurde ein Online-Fragebogen zwischen dem 9. November sowie dem 6. Dezember 2020 freigeschaltet. Der Link wurde an die ver.di-Mitglieder in diesem Bereich, alle Studierenden sowie Kooperationspartner der Hochschule Fulda sowie an die Studiengangskoordinator*innen aus dem Verbund „Bachelor Soziale Arbeit Online“ (BASA-Online), hier arbeiten sieben Hochschulen aus dem gesamten Bundesgebiet zusammen, weitergegeben. Außerdem erhielten den Link alle Landesverbände der Berufsgruppenvertretungen Gilde Soziale Arbeit sowie Deutscher Berufsverband Soziale Arbeit (DBSH) und die wissenschaftliche Fachgesellschaft Deutsche Gesellschaft für Soziale Arbeit (DGSA). Ebenso wurden Interessenvertretungen wie die Arbeitsgemeinschaft Kinder- und Jugendhilfe (AGJ) und die Deutsche Vereinigung für Soziale Arbeit im Gesundheitswesen (DVSG) mit der Bitte um Weitergabe kontaktiert. Alle angeschriebenen Institutionen nahmen den Link in ihre Verteiler auf. Auf diese Weise wurden 3.064 Teilnehmende aus den verschiedenen Handlungsfeldern der Sozialen Arbeit gewonnen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Professor Dr. Nikolaus Meyer
Hochschule Fulda, Fachbereich Sozialwesen
E-Mail: nikolaus.meyer@sw.hs-fulda.de
Mobil: 0176 240 918 50

Originalpublikation:
Meyer, N. & Alsago, E. (2021). Soziale Arbeit in der Corona-Pandemie: Arbeiten am Limit? Ein empirischer Beitrag zur Lage der Beschäftigten aus professionstheoretischer Perspektive. Sozial Extra, in Begutachtung/peer review.

Weitere Informationen:
https://www.verdi.de/presse/downloads/pressemappen Profis am Limit – digitale Konferenz der Dienstleistungsgewerkschaft ver.di am 16. März 2021 – Presseinformation mit Statements

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Internetnutzung von Menschen in der zweiten Lebenshälfte während der Pandemie: Soziale Ungleichheiten bleiben bestehen

Stefanie Hartmann Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Zentrum für Altersfragen
Die Corona-Pandemie und die damit verbundenen Maßnahmen zur Eindämmung haben den Alltag der meisten Menschen stark verändert. Sie sollen nur in Ausnahmefällen die eigene Wohnung verlassen. Soziale Kontakte zu pflegen und an Veranstaltungen teilzunehmen, ist kaum noch oder nur digital möglich. Verändert sich deshalb das Nutzungsverhalten rund um das Internet? Doch zuallererst ist ein Internetzugang erst einmal notwendig.

Im Rahmen des Deutschen Alterssurveys (DEAS) wurde untersucht, wie sich im Juni/Juli 2020 der Zugang zum Internet und seine Nutzung im Vergleich zu 2017 verändert haben. Befragt wurden Personen im Alter von 46 bis 90 Jahren. Circa ein Fünftel der Befragten gab an, das Internet seit Beginn der Corona Pandemie im März häufiger für private Zwecke zu nutzen als vor Beginn der Pandemie.

Besonders häufig suchten die Befragten im Jahr 2020 im Internet nach Informationen. Darunter fallen Nachrichten und Service-Angebote, beispielsweise um sich über das aktuelle Pandemiegeschehen zu informieren. Ebenfalls zeigen die DEAS-Daten, dass bestehende soziale Kontakte stärker über das Internet gepflegt wurden als noch im Jahr 2017. Vielfach ersetzen offenbar Videochats Zusammenkünfte innerhalb der Familie, z. B. von Großeltern und ihren Enkelkindern. Auch Angebote zur Unterhaltung und Kultur im Netz wurden stärker nachgefragt als 2017.

Um auf solche digitalen Möglichkeiten auszuweichen, ist zunächst ein Internetzugang erforderlich. Zwar ist zu erkennen, dass mehr Menschen darüber verfügen als noch im Jahr 2017 – aber die Unterschiede zwischen verschiedenen Bevölkerungsgruppen sind immer noch deutlich. Auch im Jahr 2020 sind es weniger Frauen als Männer, die einen Zugang hatten. Noch entscheidender sind aber der Bildungsstatus und – das Alter. Insbesondere unter den 76- bis 90-Jährigen hat nur etwas mehr als jeder Zweite Zugang zum Internet – und damit zu wichtigen Ressourcen gerade in Pandemiezeiten.

Diese Unterschiede beim Zugang spiegeln sich auch bei der Art der Internetnutzung wider. Selbst unter denjenigen, die die Möglichkeit haben, im Internet zu surfen, nutzen Personen in der ältesten Altersgruppe seltener die damit verbundenen Möglichkeiten. Beispielsweise scheinen die über 76-Jährigen dem Online-Einkauf noch immer kritisch gegenüber zu stehen.

Die Corona-Pandemie hat noch einmal deutlich gezeigt, welche Handlungsmöglichkeiten das Internet eröffnen kann. Daher ist es wichtig, dass der Zugang zum Internet möglichst niedrigschwellig und kostengünstig gestaltet wird, sodass allen die Möglichkeit offen steht, das Internet zu nutzen. Dazu gehört auch die gezielte Vermittlung und Stärkung von Kompetenzen der Internetnutzung.

Der Deutsche Alterssurvey (DEAS) ist eine repräsentative Quer- und Längsschnittbefragung von Personen in der zweiten Lebenshälfte. Im Rahmen der Studie werden seit mehr als zwei Jahrzehnten Menschen auf ihrem Weg ins höhere und hohe Alter regelmäßig befragt. An der schriftlich-postalischen Befragung im Juni und Juli 2020 haben 4.762 Personen im Alter von 46 bis 90 Jahren teilgenommen. Der Deutsche Alterssurvey wird gefördert vom Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend (BMFSFJ).

Originalpublikation:
Lisa Kortmann, Christine Hagen, Cordula Endter, Julia Riesch und Clemens Tesch-Römer: Internetnutzung von Menschen in der zweiten Lebenshälfte während der Corona-Pandemie: Soziale Ungleichheiten bleiben bestehen [DZA-Aktuell 05/2021]. Berlin: Deutsches Zentrum für Altersfragen.
https://www.dza.de/fileadmin/dza/Dokumente/DZA_Aktuell/DZA-Aktuell_05_2021_Inter…

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TU Berlin: Weniger Behandlungsfälle trotz Pandemie

Stefanie Terp Stabsstelle Kommunikation, Events und Alumni
Technische Universität Berlin
Die Analyse von Krankenhausdaten durch TU-Wissenschaftler zeigt zudem eine niedrige Bettenauslastung / Online-Vortrag zur Situation deutscher Kliniken im Covid-19-Jahr 2020 am 15. März 2021

Im Jahr 2020 sind in deutschen Krankenhäusern 13 Prozent weniger abgerechnete Behandlungsfälle registriert worden als im Jahr 2019. In der Zeit vom 9. März bis 24. Mai 2020, das ist die Zeit des ersten Lockdowns, sanken die Fallzahlen sogar um 30 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Das ist das Ergebnis einer Analyse von Krankenhausdaten, die Prof. Dr. Reinhard Busse und Dr. Ulrike Nimptsch, vorgenommen haben. Reinhard Busse leitet an der TU Berlin das Fachgebiet Management im Gesundheitswesen. Ulrike Nimptsch ist am Fachgebiet wissenschaftliche Mitarbeiterin. Die Auswertung wurde für den Beirat zur Überprüfung der Auswirkungen der Regelungen des COVID-19-Krankenhausentlastungsgesetzes vorgenommen, dessen Mitglied Prof. Dr. Reinhard Busse ist. Das Gesetz war im März 2020 verabschiedet worden, um die im Zusammenhang mit der Pandemie befürchtete Kapazitätenknappheit in deutschen Krankenhäusern abzuwenden.

Historisches Tief
Der Rückgang der Behandlungsfälle führte trotz einer kleinen Zunahme der Verweildauer pro Patient auch zu einem Rückgang der Verweildauertage um zwölf Prozent. Dadurch sank die Bettenauslastung der Krankenhäuser: „Lag die Bettenauslastung 2019 noch bei 75,1 Prozent, erreichte sie 2020 ein historisches Allzeittief von 67,3 Prozent“, sagt Prof. Dr. Reinhard Busse. Besonders niedrig war sie mit 62,1 Prozent bei den kleineren Krankenhäusern mit bis zu 299 Betten.

Die Zahl der gemeldeten Intensivbetten erhöhte sich im vergangenen Jahr um 206 Betten von 26.581 im Jahr 2019 auf 26787 im Jahr 2020. Dabei konstatieren Busse und Nimptsch jedoch Unterschiede hinsichtlich der Größe der Krankenhäuser. Sank die Anzahl der Intensivbetten in den kleinen Krankenhäusern (bis zu 299 Betten) um sieben Prozent, stieg sie in den großen Krankenhäusern (ab 600 Betten) um fünf Prozent. Dass kleine Krankenhäuser in der Pandemie Intensivbetten abbauten, war ein überraschender Befund, ist jedoch ein weiterer Beleg für die Leistungskonzentration bei den größeren Häusern.

172.248 Behandlungsfälle, bei denen das Coronavirus SARS-CoV-2 nachgewiesen worden war, wurden 2020 in deutschen Krankenhäusern gezählt und an das Institut für das Entgeltsystem im Krankenhaus übermittelt. „Dabei ist es wichtig zu beachten, dass es sich um Fälle handelt und nicht um Personen. Wenn also eine Person von einem Krankenhaus in ein anderes verlegt wurde, sind das zwei Fälle“, erklärt Dr. Ulrike Nimptsch. Von den 172.248 Fällen wurden 36.305 Fälle, also über ein Fünftel, intensivmedizinisch behandelt. „Die durchschnittliche Verweildauer dieser Patienten auf Intensivstation betrug 9,1 Tage, eine im Vergleich mit anderen Diagnosen sehr lange Zeit“, so Dr. Ulrike Nimptsch. 60 Prozent der intensivmedizinisch versorgten Covid-19-Patienten wurden in den 330 größten (ab 400 Betten) der insgesamt über 1400 Krankenhäuser versorgt. Laut Robert-Koch-Institut starben 2020 etwa 40.000 Menschen an oder mit Covid-19. Die Analysen der TU-Wissenschaftler zeigen, dass 75 Prozent davon, also 30.307 Patienten, im Krankenhaus starben.

Weniger Hüfte, weniger Knie
Besonderes Augenmerk lag auf der Absage beziehungsweise Verschiebung von elektiven, also planbaren Operationen. „Bei den eingesetzten künstlichen Hüftgelenken verringerten sich die Fallzahlen um neun Prozent im Vergleich zu 2019 und bei den künstlichen Kniegelenken um elf Prozent“, sagt Prof. Dr. Reinhard Busse. Deutlich stärker waren allerdings die Rückgänge von Krankenhausfällen mit den Hauptdiagnosen Diabetes, Bluthochdruck, Herzinsuffizienz, Chronisch-Obstruktive Lungenerkrankung (COPD) und Asthma, die die OECD als potenziell vermeidbare Krankenhausfälle einstuft. Bei der Hauptdiagnose Asthma gingen die Krankenhausfälle um 29 Prozent zurück, bei COPD um 26 Prozent, bei Bluthochdruck um 18 Prozent, bei Diabetes um 17 Prozent und bei Herzinsuffizienz um zwölf Prozent im Vergleich zu 2019. „Das verdeutlicht, dass das Inanspruchnahmeverhalten der Patienten eine deutlich größere Rolle als die Absage von elektiven Operationen durch die Krankenhäuser gespielt hat. Dass sich diese Entwicklung verstetigt, ist somit zumindest nicht unwahrscheinlich“, resümieren die beiden Wissenschaftler.

Am Montag, dem 15. März 2021, 18.15 Uhr, wird Prof. Dr. Reinhard Busse im Rahmen des Spreestadtforums den Vortrag „Wie erging es den Krankenhäusern im Covid-19-Jahr 2020? Analyse der Fallzahlen, Belegung und Sterblichkeit nach Indikationen und Krankenhausgröße“ via Zoom halten.

Link zur Auswertung der Krankenhaus-Daten: https://www.aerzteblatt.de/archiv/218200/COVID-19-Pandemie-Historisch-niedrige-B….

Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:
Prof. Dr. med. Reinhard Busse
TU Berlin
Fachgebiet Management im Gesundheitswesen
Tel.: 030 314-28420
E-Mail: mig@tu-berlin.de oder rbusse@tu-berlin.de

Dr. Ulrike Nimptsch
TU Berlin
Fachgebiet Management im Gesundheitswesen
E-Mail: ulrike.nimptsch@tu-berlin.de

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Erste Lausitzer Wasserkonferenz in Cottbus startet durch

Ralf-Peter Witzmann Stabsstelle Kommunikation und Marketing
Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg
Den großen Herausforderungen bei der Bewältigung der mit dem Strukturwandel in der Lausitz einhergehenden wasserwirtschaftlichen Aufgaben Rechnung tragend, sind drei Fachministerien der Einladung des Wasser-Cluster-Lausitz e.V. zur Teilnahme an der Wasserkonferenz gefolgt.

Die Veranstaltung wurde am 12. März 2021 an der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) als Hybridveranstaltung mit mehr als 450 Online-Teilnehmenden aus dem In- und Ausland sowie einem sehr begrenzten Personenkreis in Präsenz durchgeführt.

Die Präsidentin der BTU Cottbus–Senftenberg Prof. Gesine Grande unterstreicht in ihrer Eröffnungsrede die Rolle der Universität als Plattform für den fachlichen Austausch und den Diskurs: „Die Weichen, die wir heute für eine verantwortungsvolle und nachhaltige Nutzung unserer überaus wichtigen Ressource Wasser stellen, haben unmittelbare Auswirkungen auf unsere Zukunft und die unserer Region. Über meine Funktion im Nachhaltigkeitsbeirat des Landes Brandenburg werde ich die Brisanz des Themas, die Ergebnisse der Konferenz und das Know-how der BTU hinsichtlich der wasserwirtschaftlich zu lösenden Aufgaben einbringen.“

In ihrer Videobotschaft sagt die zuständige Senatorin für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz in Berlin Regine Günther: „Die jahrzehntelangen massiven Eingriffe in den Wasserhaushalt durch die Braunkohleförderung sowie der beschleunigte Klimawandel stellen die Hauptstadtregion zukünftig vor enorme Herausforderungen bei der sicheren Wasserversorgung. Wir benötigen ein kluges und vorausschauendes Wassermanagement unter Berücksichtigung der Gewässerökologie. Dabei gilt es jetzt gemeinsam einer möglichen Wasserknappheit entgegen zu steuern. Die Wasserkonferenz ist hier ein wichtiger Beitrag.“

Auf die Rolle des Landes Brandenburg geht Umweltminister Axel Vogel ein: „Der Ausstieg aus der Braunkohle ist alleine schon aus Gründen des Klimaschutzes unvermeidlich und zwingend erforderlich. Die gravierenden Folgen des Kohleabbaus für den Wasserhaushalt werden uns noch lange begleiten und können nicht von einer Generation bewältigt werden. Für die dafür notwendigen Maßnahmen sind zuallererst die Bergbauunternehmen nach dem Verursacherprinzip in der Pflicht. Gleichzeitig arbeiten Brandenburg, Sachsen und Berlin länderübergreifend an Lösungen zur Stabilisierung des Wasserhaushalts. Zur Absicherung aller ökologischen und wasserwirtschaftlichen Interessen, vor allem in niederschlagsarmen Zeiten, braucht es ein gemeinsames und zielgerichtetes Handeln auf allen Ebenen. Das gilt für das Einzugsgebiet von Spree und der Schwarzen Elster gleichermaßen. In Abstimmung mit Sachsen wird aktuell die Nutzung der Tagebaurestseen sowohl für den Wasserrückhalt in Hochwassersituationen als auch für die Niedrigwasseraufhöhung untersucht. Wir brauchen zur Bewältigung dieser Aufgaben, die dazu noch durch den fortschreitenden Klimawandel erschwert wird, zukunftsorientierte Anpassungsstrategien und weiterhin die gemeinsame Anstrengung von Unternehmen, Landnutzern, Politik, Wissenschaft und allen beteiligten Akteuren.“

Wie ein roter Faden durchzieht es alle Vorträge: Die Bewältigung der wasserwirtschaftlichen Folgen des Braunkohlebergbaues in Verbindung mit den zeitgleich wirkenden Einflüssen des Klimawandels sind als Mehrgenerationsaufgaben zu sehen. Dafür gibt es weltweit keine Beispiele. Hier hat das Bundesunternehmen Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-VerwaltungsgesellschaftmbH (LMBV) in den vergangenen 25 Jahren auf vorbildliche Weise gezeigt, wie trotz häufiger Trockenwetterperioden Bergbaufolgeseen aufgefüllt und zu erlebnisreichen Landschaften entwickelt werden können.

Dass auch in den niederschlagsarmen Jahren 2018 bis 2020 keiner der Spreeanrainer bis Berlin einen größeren Schaden genommen hat, liegt nach Ansicht von Sachsens Umweltminister Wolfram Günther am engen Schulterschluss zwischen Berlin, Brandenburg und Sachsen. Günther: „Mit unseren Speichern im Oberen Spreegebiet sorgt die sächsische Landestalsperrenverwaltung kontinuierlich für eine angemessene Wasserführung der Spree. Wir stimmen uns bereits seit vielen Jahren länderübergreifend ab, um das Wasser in den Einzugsgebieten von Spree und Schwarzer Elster zu bewirtschaften. Auf diese Zusammenarbeit werden wir bei der Bewältigung des Struktur- und Klimawandels aufbauen.“ Dazu sei auch ein besserer Wasserrückhalt in der Fläche, im Siedlungsraum und im unbebauten Offenland notwendig. „Die Folgen des Braunkohleabbaus für den Wasserhaushalt in der Lausitz werden uns noch Jahrzehnte begleiten und viel Geld kosten. Selbstverständlich müssen die Kohleunternehmen ihre gesetzlichen Verpflichtungen erfüllen. Die darüber hinausgehenden Langzeitkosten können die Länder nicht allein stemmen. Hier ist der Bund gefragt, denn die jahrzehntelange Kohlenutzung war ein Teil der nationalen Energieversorgung“, so der Minister weiter.

Im Schlusswort der Wasserkonferenz betonte Sprembergs Bürgermeisterin und ehemaliges Mitglied der Kommission Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung, die so genannte „Kohlekommission“ Christine Herntier: „Ich fahre heute etwas beruhigter nach Hause und wünsche mir vor allem, dass neben künftigen regelmäßigen Wasserkonferenzen vor allem die noch bestehende Denkhindernisse an den Ländergrenzen zum Wohle der Lausitz aber auch der Hauptstadtmetropole noch schneller überwunden werden“.

Pressekontakt:
Susett Tanneberger
Stabsstelle Kommunikation und Marketing
T +49 (0) 355 69-3126
susett.tanneberger@b-tu.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dipl.- Ing. Ingolf Arnold
Vorsitzender des Wasser-Cluster-Lausitz e.V.
Tel.: 0173 576 0134
Ingolf.arnold@wasser-cluster-lausitz.de

Dr.-Ing. Volker Preuß
BTU Cottbus – Senftenberg
Wassertechnik
T +49 (0) 355 69-4312
Volker.Preuss@B-TU.De

Weitere Informationen:
https://www.wasser-cluster-lausitz.de/ – zum Wasser Cluster Lausitz e.V.
https://www.b-tu.de/news/artikel/18238-erste-lausitzer-wasserkonferenz-in-cottbu… – mehr zur Lausitzer Wasserkonferenz

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Europäisches Forschungsnetzwerk untersucht die Mikroplastikbelastung von Ackerböden

Michael Hallermayer Stabsstelle Kommunikation und Marketing
Universität Augsburg
Unter Leitung des Augsburger Geographen Prof. Dr. Peter Fiener ist ein europaweites „EU Innovative Training Network“ gestartet, dass die Belastung landwirtschaftlich genutzter Böden mit Makro- und Mikroplastik untersucht. Insgesamt 14 Doktorandinnen und Doktoranden an elf europäischen Forschungseinrichtungen arbeiten an dem Thema.

Mit dem Programm der „Innovative Training Networks“ möchte die EU eine neue Generation von innovativen Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern fördern, die sich mit den bestehenden und wachsenden Herausforderungen unserer Zeit auseinandersetzen. Ihre aus der Forschung gewonnene Expertise soll Einfluss in innovative Produkte, Dienstleistungen und Ideen für Wirtschaft und Gesellschaft finden.

Das Ziel des SOPLAS-Forschungsnetzwerks (Macro and Microplastic in Agricultural Soil Systems) ist es, bestehende Wissenslücken im Kontext „Plasticulture“ und Bodensysteme zu schließen. Des Weiteren soll der Austausch zwischen Forschung, Industrie und Landwirtschaft verbessert und letztendlich einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Nutzung von Plastik in der Landwirtschaft in Europa zu leisten.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Geographie, Agronomie, Bodenkunde, Biologie, Mikrobiologie, Hydrologie, Chemie, Ökonomie und Lebenswissenschaften arbeiten mit weiteren Partnern aus Industrie und Umweltverwaltung an folgenden Forschungsaspekten:

• Anpassung und Optimierung bestehender Methoden zur Quantifizierung von Makro- und Mikroplastik im Boden,
• Verbesserung des Verständnisses von Zersetzungsprozessen von Plastik in Bodenökosystemen,
• Untersuchung der Auswirkungen von Mikroplastik auf Bodenorganismen,
• Analyse der Austragspfade von Mikroplastik aus landwirtschaftlichen Flächen,
• und Untersuchung der Bereitschaft von Landwirten und Konsumenten die Verwendung von Plastikmaterialien im Kontext landwirtschaftlicher Produktion zu verringern.

„Erste Abschätzungen legen nahe, dass global in Böden mehr Mikroplastik zu finden ist als in den Ozeanen. Wie groß die konkrete Belastung ist und welche ökologischen bzw. ökotoxikologischen Auswirkungen dies hat, ist aber weitestgehend unbekannt. Das europäische Doktorandennetzwerk SOPLAS bietet Nachwuchswissenschaftlern eine fantastische Möglichkeit, in einem noch jungen und zugleich hoch relevanten Feld der Umweltforschung Neues zu entdecken“, sagt Prof. Dr. Peter Fiener.

Kern des Netzwerks sind die Doktorandenprojekte, welche thematisch verzahnt sind, um sich den Fragestellungen des Themenkomplexes aus verschiedenen Blickwinkeln zu nähern. Ein Austauschprogramm ermöglicht für jeden Doktoranden und jede Doktorandin einen vier bis sechs monatigen Forschungsaufenthalt an einer der Partnerinstitutionen für einen wechselseitigen Wissenstransfer. Zudem erlernen die Promovierenden in sechs einwöchigen Trainingsmodulen wissenschaftliche und methodische Kompetenzen. Die Trainingsprogramme werden von den Institutionen des Netzwerkes gelehrt und ausgerichtet, was wiederum den Wissenstransfer innerhalb des Netzwerks sicherstellt.

Das EU Innovative Training Network SOPLAS wird von Januar 2021 bis Dezember 2024 von der EU mit ca.3,7 Mio. Euro gefördert.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Peter Fiener, Wasser- und Bodenressourcenforschung
peter.fiener@geo.uni-augsburg.de
+49 821 598 2665

Dr. Florian Wilken, Wasser- und Bodenressourcenforschung
florian.wilken@geo.uni-augsburg.de
+49 821 598 2753

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Klimawandel verändert Abflussmenge von Flüssen

Hochschulkommunikation Hochschulkommunikation
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)
Die Wassermengen in Flüssen haben sich in den letzten Jahrzehnten weltweit stark verändert. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich konnte nun belegen, dass der Klimawandel dafür auf globaler Ebene eine entscheidende Rolle spielt, nicht aber Gewässermanagement und Landnutzung.

Der Klimawandel beeinflusst den Wasserhaushalt der Erde: Je nach Region und Jahreszeit kann er zu mehr Überschwemmungen oder Dürren führen und sich auch auf die Wassermengen in Flüssen auswirken. Die Abflussmengen sind ein wichtiger Indikator für die Wasserressourcen, die Mensch und Umwelt zur Verfügung stehen. Wieviel Wasser regional verfügbar ist, hängt auch von weiteren Faktoren wie direkten Eingriffen in den Wasserhaushalt oder der Landnutzung ab: Wird beispielsweise Wasser zur Bewässerung abgezweigt, über Stauseen reguliert, oder werden Wälder abgeholzt und stattdessen Monokulturen angebaut, kann dies ebenfalls die Wassermenge in Flüssen verändern.

Wie stark sich die Abflussmengen in verschiedenen Weltregionen während der letzten Jahrzehnte verändert haben, wurde bisher aber auf globaler Ebene noch nicht anhand von konkreten Messdaten untersucht. Ebenso war die Frage, ob global sichtbare Veränderungen auf den Klimawandel oder auf direkte menschliche Eingriffe in den Wasserhaushalt und die Landnutzung zurückzuführen sind, bislang nicht geklärt.

Nun ist es einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich gelungen, den Einfluss dieser Faktoren aufzuschlüsseln. Dazu analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Daten von 7250 Abfluss-Messstationen weltweit. Die Studie, die nun in der renommierten Fachzeitschrift Science erschienen ist, belegt: Wie viel Wasser Flüsse führen, hat sich zwischen 1971 und 2010 stark verändert. Es zeigen sich komplexe Muster: Manche Regionen sind trockener geworden, etwa der Mittelmeerraum oder der Nordosten Brasiliens, während anderswo die Wassermengen zunahmen, zum Beispiel in Skandinavien.

Suche nach den Ursachen
«Die eigentliche Frage war jedoch, was die Ursache für diese Veränderungen ist», sagt Lukas Gudmundsson, Erstautor der Studie und Oberassistent in der Gruppe von Sonia Seneviratne, Professorin am Institut für Atmosphäre und Klima der ETH.

Um das herauszufinden, führten die Forschenden mehrere Computersimulationen durch. Sie verwendeten globale hydrologische Modelle, die sie mit beobachteten Klimadaten aus dem untersuchten Zeitraum fütterten (1971 bis 2010). Die Ergebnisse der Modellrechnungen stimmten gut mit der Analyse der Flussmessdaten überein. «Das heisst, dass die klimatischen Bedingungen die beobachteten Trends bei den Abflussmengen erklären können», sagt Gudmundsson.

In einem zweiten Durchgang schlossen die Forschenden in ihre Simulationen zusätzlich direkte menschliche Veränderungen ein, um den Einfluss dieser Faktoren zu untersuchen. Das Ergebnis änderte sich dadurch jedoch nicht. «Veränderungen im Wasser- und Landmanagement sind offenbar nicht die Ursache für die globalen Veränderungen in Flüssen», sagt Gudmundsson.

Gewässermanagement und Landnutzung können zwar lokal zu grossen Schwankungen der Abflüsse führen. «Uns ging es aber nicht um lokale, sondern um globale Trends, die über längere Zeiträume sichtbar werden», sagt Gudmundsson. Deshalb betrachteten die Forschenden nicht isoliert die Daten einzelner Messstationen, sondern fassten diese für die Analyse zu grösseren, subkontinentalen Regionen zusammen. Dadurch wurde es möglich, den Einfluss des Klimawandels in den Daten zu erkennen.

Einfluss der Treibhausgase
Die Rolle des Klimawandels konnten die Forschenden mit der sogenannten Attributions-Methode untermauern: Sie verglichen ihre Messdaten mit Simulationen von Klimamodellen, die einmal mit den menschengemachten Treibhausgasen berechnet wurden und einmal ohne diese. Im ersten Fall stimmte die Simulation mit den tatsächlichen Daten überein, im zweiten Fall jedoch nicht. «Daraus lässt sich ableiten, dass die beobachteten Veränderungen ohne den Klimawandel sehr unwahrscheinlich sind», sagt Gudmundsson.

Die Studie ist die erste, welche mit Messdaten nachweist, dass der Klimawandel einen global sichtbaren Einfluss auf die Fliessgewässer hat. «Dies war nur durch die gute Zusammenarbeit der beteiligten Forschenden und Institutionen aus zwölf verschiedenen Ländern möglich», betont Gudmundsson. Auch die gesammelten Daten von den 7250 Messstationen weltweit waren ein Gemeinschaftswerk: Die Forschenden trugen sie mit australischen Kollaborationspartnern in einer Vorgängerstudie zusammen. Sie bilden den grössten weltumspannenden Datensatz zur Wassermenge in Flüssen, der heute verfügbar ist. «Dank dieser Daten konnten wir die Modelle validieren und zeigen, dass sie die Realität gut abbilden», sagt Gudmundsson.

Das heisst, dass die Modelle auch verlässliche Szenarien liefern können, wie sich Flüsse künftig weiter verändern werden. Solche Projektionen stellen für betroffene Regionen eine wichtige Planungsgrundlage dar, um die Wasserversorgung sicherzustellen und sich an den Klimawandel anzupassen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Lukas Gudmundsson, lukas.gudmundsson@env.ethz.ch

Originalpublikation:
https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2021/03/klimawandel-be…

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Erholung an europäischen Gewässern bringt Volkswirtschaft 800 Milliarden Euro

Sylke Schumann Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Hochschule für Wirtschaft und Recht Berlin

Europäerinnen und Europäer geben jährlich über 800 Milliarden Euro für die Erholung an Küsten und Gewässern aus. Das belegt eine EU-weite Studie unter Leitung der Hochschule für Wirtschaft und Recht Berlin.

• Zum ersten Mal hat ein Forscherteam den ökonomischen Wert von Erholung an und in Gewässern in Europa ermittelt
• Ökologisch intakte Gewässer und Grünflächen für das physische und psychische Wohlbefinden von Menschen enorm wichtig
• Wasserqualität für die Nutzung zu Erholungszwecken entscheidend, Haushaltseinkommen und Bildungsniveau nicht

Gewässer und ihre Umgebung sind wichtig für die physische und psychische Gesundheit der Menschen. Der volkswirtschaftliche Nutzen ist hoch und abhängig von der Wasserqualität. Eine Verschlechterung der Qualität in Binnen- und Küstengewässern würde die Länder der Europäischen Gemeinschaft mehr als 100 Milliarden Euro an entgangenem Erholungswert kosten.

Zum ersten Mal hat ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Großbritannien, Österreich, Irland und Finnland unter Leitung von Volkswirtschaftsprofessor Dr. Tobias Börger, Hochschule für Wirtschaft und Recht Berlin (HWR Berlin), den ökonomischen Stellenwert von Erholung in und an Gewässern in Europa ermittelt. Die EU-finanzierte Studie zum Forschungsprojekt unter dem Titel „Blue Health“ wird am 1. März 2021 im Fachjournal “Science of the Total Environment” veröffentlicht.

Auf Basis der Antworten von mehr als 10 000 Erholungssuchenden in 14 Ländern der Europäischen Union im Rahmen von Urlaubsaufenthalten, Tagesausflügen und Spaziergängen am Wasser. „Innerhalb der EU beläuft sich der Erholungswert auf über 800 Milliarden Euro pro Jahr. Dies zeigt den enormen Stellenwert von Gewässern für Erholung und Gesundheit“, sagt Tobias Börger. „Die Covid-19-Krise hat uns gezeigt, wie wichtig ökologisch intakte Gewässer und Grünflächen für das physische und psychische Wohlbefinden von Menschen sind. Unsere Forschung belegt, dass es von großer volkswirtschaftlicher Relevanz ist, unbedingt hohe Standards in der Wasserqualität anzustreben und zu halten, vor allem, wenn Reisebeschränkungen zur Verhinderung der Ausbreitung der Pandemie langsam heruntergefahren werden“, so der Experte für Umwelt-, Energie- und Ressourcenökonomik an der HWR Berlin.

Einer EU-Richtlinie folgend, müssen an den über 15 000 Küsten- und fast 7 000 Binnengewässern in der Europäischen Union gut sichtbar Hinweisschilder angebracht sein, die über die Wasserqualität der letzten vier Jahre informieren. Demnach erfüllen 95 Prozent der Wasserflächen in den Mitgliedsstaaten die festgelegten Mindeststandards und sind zum Baden freigegeben. Bei 85 Prozent wird die Wasserqualität sogar als ausgezeichnet eingestuft.

Prof. Danny Campbell von der Universität Stirling in Großbritannien und Co-Autor der Studie sagt: „Unsere empirische Untersuchung hat ergeben, dass die Beschaffenheit der Wasserqualität für die Menschen bei der Entscheidung über die Nutzung von Gewässern als Erholungsorte sehr wohl von Bedeutung ist. Gleichzeitig sehen wir aber auch, dass das Haushaltseinkommen und das Bildungsniveau keine Rolle spielen. Alle Bevölkerungsgruppen verbringen Freizeit an Seen und Küsten und profitieren in Bezug auf ihre Gesundheit und ihr Wohlbefinden.“

Die Ergebnisse des „Blue Health“-Projekts reihen sich ein in die zahlreicher werdende Forschung zur Bedeutung von Binnen- und Küstengewässern für die Gesundheit der Menschen in Europa. „Wasserflächen nützen der Bevölkerung auf unterschiedliche Art“, unterstreicht Co-Autor Dr. Mathew White von der Universität Exeter. „Diese Erholungsorte regen zu Sport und Bewegung an, tragen bei zum Stressabbau und zur Entspannung, und sie sind wichtig für die Menschen, um mit Familie und Freunden sinnvoll Zeit zu verbringen. All das wirkt sich förderlich auf Psyche und Körper aus“, sagt der britische Wissenschaftler und verweist darauf, dass gute Wasserqualität der Schlüssel sei, um Menschen anzuregen, von den vielen Vorteilen Gebrauch zu machen.

Das Forscherteam will mit der Studie Planer/innen und Verantwortlichen bei nationalen und europäischen Regulierungsbehörden Fakten und Argumente an die Hand geben, um die Kosten für die Schaffung und Instandhaltung von Infrastruktur zu begründen, die zur Erhaltung einer hohen Wasserqualität an Badeorten anfallen.

Die „Blue Health“-Studie
„The value of blue-space recreation and perceived water quality across Europe: A contingent behaviour study” in „Science of the Total Environment“, Elsevier, 2021

Authors: Tobias Börger (a,b)*, Danny Campbell (b), Mathew P. Whitec (d), Lewis R. Elliott (d), Lora E. Fleming (d), Joanne K. Garrett (d), Caroline Hattam (e), Stephen Hynes (f), Tuija Lankia (g), Tim Taylor (d)

(a) Department of Business and Economics, Berlin School of Economics and Law, Germany
(b) Applied Choice Research Group, University of Stirling Management School, United Kingdom
(c) Cognitive Science Hub, University of Vienna, Austria
(d) European Centre for Environment and Human Health, University of Exeter Medical School, United Kingdom
(e) ICF, Plymouth, United Kingdom
(f) Socio-Economic Marine Research Unit, Whitaker Institute, National University of Ireland, Galway, Ireland
(g) Natural Resources Institute Finland (LUKE), Finland

Hochschule für Wirtschaft und Recht Berlin
Die Hochschule für Wirtschaft und Recht (HWR) Berlin ist mit über 11 500 Studierenden eine der großen Hochschulen für angewandte Wissenschaften – mit ausgeprägtem Praxisbezug, intensiver und vielfältiger Forschung, hohen Qualitätsstandards sowie einer starken internationalen Ausrichtung. Das Studiengangsportfolio umfasst Wirtschafts-, Verwaltungs-, Rechts- und Sicherheitsmanagement sowie Ingenieurwissenschaften in über 60 Studiengängen auf Bachelor-, Master- und MBA-Ebene. Die HWR Berlin unterhält 195 aktive Partnerschaften mit Universitäten auf allen Kontinenten und ist Mitglied im Hochschulverbund „UAS7 – Alliance for Excellence“. Als eine von Deutschlands führenden Hochschulen bei der internationalen Ausrichtung von BWL-Bachelorstudiengängen und im Dualen Studium belegt die HWR Berlin Spitzenplätze in deutschlandweiten Rankings und nimmt auch im Masterbereich vordere Plätze ein. Die HWR Berlin ist einer der bedeutenden und erfolgreichen Hochschulanbieter im akademischen Weiterbildungsbereich und Gründungshochschule. Die HWR Berlin unterstützt die Initiative der Hochschulrektorenkonferenz „Weltoffene Hochschulen – Gegen Fremdenfeindlichkeit“.
http://www.hwr-berlin.de

About the University of Exeter Medical School
The University of Exeter Medical School is part of the University of Exeter’s College of Medicine and Health. Our mission is to improve the health of the South West and beyond, through the development of high quality graduates and world-leading research that has international impact. As part of a Russell Group university, we combine this world-class research with very high levels of student satisfaction. Exeter has over 19,000 students and is ranked 12th in The Times and Sunday Times Good University Guide 2020. The University of Exeter Medical School’s Medicine course is in the top 10 in the Complete University Guide 2020.
The College’s Medical Imaging programme is ranked in the top 5 in the Guardian Guide 2020 and the Complete University Guide 2020. The University of Exeter entered the world top 20 for Biomedical and Health Sciences in the CWTS Leiden Ranking 2019, based on the percentage of publications ranked in the top 10 per cent most cited.
https://medicine.exeter.ac.uk/

University of Stirling
The University of Stirling is ranked fifth in Scotland and 40th in the UK for research intensity in the 2014 Research Excellence Framework. Stirling is committed to providing education with a purpose and carrying out research which has a positive impact on communities across the globe – addressing real issues, providing solutions and helping to shape society. Interdisciplinary in its approach, Stirling’s research informs its teaching curriculum and facilitates opportunities for knowledge exchange and collaboration between staff, students, industry partners and the wider community. The University’s scenic central Scotland campus – complete with a loch, castle and golf course – is home to more than 14,000 students and 1500 staff representing around 120 nationalities. This includes an ever-expanding base for postgraduate study. The University received a Queen’s Anniversary Prize in the latest round of awards, in recognition of the quality and innovation exhibited by its Institute of Aquaculture. The University is the UK Sports University of the Year 2020, as conferred by The Times / Sunday Times Good University Guide.
http://www.stir.ac.uk @stiruni

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Tobias Börger
E: tobias.boerger@hwr-berlin.de
T: +49 (0)30 30877- 1482

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Neue Studie zeigt: Mehr Müll durch COVID-19 Pandemie

Dr. Katharina Jeorgakopulos Presse und Kommunikation
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Derzeit begegnen uns volle Mülleimer in Parks oder volle Altpapier-Container in der Nachbarschaft. Das subjektive Gefühl, mehr Müll als vor der Pandemie zu produzieren, wurde jetzt von einer internationalen Studie bestätigt, an der insgesamt 23 Länder beteiligt waren. Sie zeigt: Die Gewohnheiten von Verbrauchern haben sich während der Pandemie verändert. Die internationale Studie koordinierte Prof. Dr. Dr. Walter Leal, Leiter des Forschungs- und Transferzentrum „Nachhaltigkeit und Klimafolgenmanagement“ an der HAW Hamburg. Die Analyse wurde zudem gerade in der Fachzeitschrift „Science of the Total Environment“ publiziert.

„Die internationale Studie analysiert den Konsumverbrauch und das Abfallaufkommen seit der COVID-19-Pandemie“, sagt Koordinator Prof. Walter Leal, Leiter des Forschungs- und Transferzentrum „Nachhaltigkeit und Klimafolgenmanagement“ an der HAW Hamburg. Die Lockdowns führten insgesamt zu einem höheren Konsum von verpackten Produkten und von Essen zum Mitnehmen. So gaben 45 bis 48 Prozent der Befragten aus 23 Ländern an, einen erhöhten Konsum von verpackten Lebensmitteln, frischen Lebensmitteln und Lebensmittellieferungen zu haben. „Die Pandemie verursacht also deutliche Änderungen im Verhalten der Verbraucher“, so Prof. Leal.

Einer der Hauptgründe für das erhöhte Abfallaufkommen während der Abriegelung, das in Deutschland normalerweise im Durschnitt 457 Kilogramm pro Kopf beträgt, sei die Tatsache, dass die Menschen mehr Zeit zu Hause verbringen. Außerdem wurden Steigerungen von 43 und 53 Prozent bei Lebensmittelabfällen und Plastikverpackungen verzeichnet. Anhand von Vergleichen über die Menge an Hausmüll, die vor und während der Pandemie produziert wurde, legen die Ergebnisse nahe, dass spezifische Arten von Siedlungsabfällen zugenommen haben. „Das übt einen zusätzlichen Druck auf die Abfallwirtschaftssysteme aus und sei ein indirekter Effekt der COVID-19-Pandemie“, erklärt Prof. Leal.

Die Ergebnisse der Studie können Stadtverwaltungen und Stadtwerken nützliche Erkenntnisse über Verbrauchsmuster in Notfallsituationen liefern. „Dadurch können schneller systemische und strategische Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen zukünftiger Pandemien besser einzuschätzen und einzudämmen“, sagt Studien-Koordinator Prof. Leal.

An der Untersuchung hatten sich folgende Länder beteiligt: Portugal, Italien, Deutschland, Brasilien, Estland, USA, Australien, Kanada, Singapur, England, Dänemark, Spanien, Polen, Finnland, Bangladesch, Argentinien, Chile, Irland, Neuseeland, Japan, Malaysia, Indonesien und Vietnam.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
HAW Hamburg
Fakultät Life Sciences
Prof. Dr. Dr. Walter Leal
Leiter des Forschungs- und Transferzentrum „Nachhaltigkeit und Klimafolgenmanagement“ (FZ-NK)
T +49 40 428 75-6313
walter.leal2@haw-hamburg.de

Originalpublikation:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721010640?via%3Dihub

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Eine “Modell-Botschaft” für die Ostsee: die weitere Umsetzung von Nährstoff-Reduktionen wird am Ende erfolgreich sein

Dr. Barbara Hentzsch Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Ein Team von Klimamodellierern untersuchte mit einem umfangreichen Modell -Ensemble die Auswirkungen des Klimawandels auf die „toten Zonen“ der Ostsee. Sie zeigten, dass eine Verkleinerung der Gebiete bei konsequenter Reduktion von Nährstoffeinleitungen bis zum Jahr 2100 erreicht werden kann – trotz des Klimawandels. Bis dahin liegen jedoch die simulierten Veränderungen noch im Schwankungsbereich der natürlichen Variabilität, die – auch dies zeigten die Autoren – vorerst die größte Unsicherheit von Zukunftsszenarien darstellt. Für einzelne Ostseeregionen ermittelten sie eine frühere Sichtbarkeit von Veränderungen als in anderen. Sie empfehlen, dort die Beobachtungen zu intensivieren.

Die Ostsee weist weltweit das größte Areal an Sauerstoff-verarmtem Bodenwasser auf, gefolgt vom nördlichen Golf von Mexiko, dem nordwestlichen Schwarzen Meer und dem Ostchinesischen Meer. Diese “toten Zonen” werden allgemein als Folge eines Überschusses an Nährstoffen im System gesehen. Seit Jahrzehnten wird deshalb in einigen dieser unter Sauerstoffnot leidenden Gebieten versucht, durch die Reduktion von Einleitungen Verbesserungen zu schaffen, so geschehen in der Ostsee, im Golf von Mexiko und der Chesapeake Bay. Im Falle der Ostsee sind dies Maßnahmen im Rahmen des Ostseeaktionsplans.
All diesen Programmen war gemein, dass sie die Auswirkungen des Klimawandels auf die Überdüngung nicht mitbedacht hatten. Als jedoch versucht wurde, mit Hilfe von regionalen Klimamodellen die Folgen des Klimawandels für die Überdüngung und die Ausbreitung der toten Zonen zu simulieren, um auf diesem Wege die Reduktionsmaßnahmen anzupassen, musste man feststellen, dass die Modellergebnisse stark von einander abwichen und nicht direkt zu brauchbaren Empfehlungen kamen. Diese Streuung der Resultate basiert im Wesentlichen auf vier Unsicherheiten: 1) der natürlichen Variabilität, 2) den Unterschieden in den Modellen, 3) der Richtigkeit der Annahmen zukünftigen Treibhausgas-Konzentrationspfaden – den so genannten RCPs (representative concentration pathways) und 4) der Richtigkeit der Annahmen zukünftiger sozioökonomischer Entwicklungen, ausgedrückt durch die so genannten SSPs – die shared socioeconomic pathways. Sie beinhalten für die Ostsee unter anderem Annahmen zu unterschiedlichen Nährstoff-Einleitungen. Daneben existierte die generelle Schwäche, dass zu wenige Modelle miteinander verglichen wurden. Frühere Ensemble Simulationen bestanden aufgrund begrenzter Rechenkapazitäten meist aus weniger als 10 Mitgliedern.
In einem in dieser Woche in dem renommierten Fachjournal Communications Earth & Environment veröffentlichten Bericht analysierten deutsche und schwedische Klimamodellierer um den Physiker Markus Meier vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde mithilfe statistischer Methoden, angewandt an einer großen Anzahl unterschiedlicher Modellszenarien (48), welche Unsicherheiten die Hauptverantwortung für diese Streuung haben.
Ihr Ziel war es, Entscheider, wie – im Falle der Ostsee – die Helsinki-Kommission (HELCOM), bei ihrer Aufgabe zu unterstützen, an den Klimawandel angepasste Maßnahmen zur Reduktion von Nährstoffeinleitungen zu definieren. Im Vordergrund stand dabei die Frage, wann man erkennen kann, ob umweltpolitische Maßnahmen auch wirklich greifen und ob der Klimawandel diese Sichtbarkeit verzögern wird.
„Die gute Nachricht ist: die geplanten Maßnahmen werden greifen“, resümiert Markus Meier. „Aber bedingt auch durch den Klimawandel wird es vermutlich noch mehrere Jahrzehnte dauern, bis ein statistisch abgesicherter Trend für die „toten Zonen“ der Ostsee gegenüber dem Flickflack der natürlichen Variabilität zu erkennen ist.“ In der Klimaforschung wird dieser Zeitpunkt „Time of Emergence“ genannt. Markus Meier und seine Kollegen konnten zeigen, dass dieser „Zeitpunkt der Sichtbarkeit“ für die unterschiedlichen Umweltvariablen und unterschiedlichen Regionen der Ostsee anders ausfällt. So wird sich im nordwestlichen Gotlandbecken vermutlich bereits in den nächsten Jahren erkennen lassen, ob die Maßnahmen des Ostseeaktionsplanes zu höheren Sauerstoffwerte am Boden führen. Markus Meier: „Unsere Ergebnisse weisen Gebiete aus, in denen der „Zeitpunkt der Sichtbarkeit“ von Veränderungen früher eintreten wird als anderswo. Wir empfehlen, diese Orte in Zukunft besonders gut zu beobachten.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Markus Meier, Department of Physical Oceanography, Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde, phone: +49 381 5197 150 | markus.meier@io-warnemuende.de

Originalpublikation:
Markus Meier, H.E., Dieterich, C. & Gröger, M. Natural variability is a large source of uncertainty in future projections of hypoxia in the Baltic Sea. Commun Earth Environ 2, 50 (2021). https://doi.org/10.1038/s43247-021-00115-9

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Die Weltmeere sickern tiefer in die Erde als erwartet

Dr. Thomas Zoufal Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Die Weltmeere sickern tiefer und in größerem Umfang in den Erdmantel als gedacht. Das zeigt eine Untersuchung des wasserhaltigen Minerals Glaukophan, das in der ozeanischen Kruste weit verbreitet ist. Hochdruckexperimenten an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III zufolge ist Glaukophan überraschend stabil und kann Wasser bis in Tiefen von bis zu 240 Kilometer befördern.

Ursache für die unerwartete Stabilität des Minerals ist die allmähliche Abkühlung des Erdinneren, die sich über geologische Zeiträume vollzieht. Durch die gesunkenen Temperaturen können Glaukophan und vermutlich auch andere wasserhaltige Minerale demnach höheren Drücken in größeren Tiefen widerstehen, wie ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Yongjae Lee von der Yonsei-Universität in Südkorea im Fachblatt „Nature Communications“ berichtet. Die Forscherinnen und Forscher schätzen, dass dadurch in rund 200 Millionen Jahren zusätzlich etwa das Volumen des Arktischen Ozeans in diese Tiefen des Erdmantels sickert.

„Unter dem Ozean existieren sogenannte Subduktionszonen mit einer Gesamtlänge von rund 55 000 Kilometern, also deutlich länger als der Erdumfang, wo Platten der Erdkruste und des oberen Mantels in das Innere unseres Planeten abtauchen“, erläutert Lee. „Jedes Jahr befördern diese Platten rund eine Billion Liter Ozeanwasser in Form wasserhaltiger Minerale wie Amphibole in die Tiefe. Allerdings können diese Minerale normalerweise Temperatur und Druck nicht bis zu größeren Tiefen als etwa 100 Kilometer widerstehen.“ Wenn Amphibole wie Glaukophan zerbrechen, wird ihr Wasser freigesetzt und treibt Erdbeben in den Subduktionsplatten und Vulkanismus im darüber liegenden Erdmantel an. Dadurch gelangt das Wasser über kurz oder lang wieder an die Oberfläche.

Das Erdinnere kühlt sich gegenwärtig jedoch um etwa 50 bis 100 Grad Celsius pro einer Milliarde Jahre ab, und diese Abkühlung beschleunigt sich. Dadurch haben sich in der jüngeren Erdgeschichte vielerorts „kalte“ Subduktionszonen gebildet, in denen es zwar immer noch glühend heiß ist, aber merklich kühler als in den üblichen „heißen“ Subduktionszonen und auch kühler als in der erdgeschichtlichen Vergangenheit. „Mit Hochdruck- und Hochtemperatur-Ausrüstung haben wir die heutigen Bedingungen in den kalten Subduktionszonen im Labor simuliert und das Verhalten von Glaukophan dabei untersucht“, erläutert Ko-Autor Hanns-Peter Liermann, Leiter der Messstation für Extrembedingungen P02.2 an DESYs Röntgenquelle PETRA III. „Zu unserer Überraschung bleibt Glaukophan in kalten Subduktionszonen bei Bedingungen stabil, die einer deutlich größeren Tiefe von bis zu 240 Kilometern entsprechen.“

Frühere Schätzungen nahmen an, dass rund ein Drittel des Wassers in Subduktionsplatten in diese Tiefen im Erdmantel befördert wird. Dabei ist nicht klar, ob und wie es von dort wieder an die Oberfläche gelangen kann. „Wenn wir annehmen, dass alle Subduktionszonen früher oder später zu ‚kühlen‘ werden, könnte in 200 Millionen Jahren das Volumen des Arktischen Ozeans zusätzlich im Erdmantel gespeichert werden“, rechnet Yoonah Bang vor, Hauptautorin der Studie von der Yonsei-Universität. „Es würde allerdings fünf Milliarden Jahre dauern, bis die Ozeane auf diese Weise komplett ausgetrocknet wären.“ Da unsere Sonne in Zukunft langsam immer heißer werden wird, werden die Ozeane Schätzungen zufolge bereits in rund einer Milliarde Jahre verdampfen. „Es scheint, dass die Erde einen Teil ihres Oberflächenwassers in ihrem Inneren speichern und damit vor dem Verlust ins Weltall bewahren könnte“, ergänzt Lee.

Die Untersuchung hat weitere Implikationen für die Entwicklung der Erde: Da unterirdisches Wasser in geringeren Tiefen ein wesentlicher Treiber für Vulkanismus und Erdbeben ist, werden diese Phänomene auf geologischen Zeitskalen immer seltener, wie Lee betont: „Da sich die Erde immer weiter abkühlt, ist zu erwarten, dass sich der Wassertransport ins Erdinnere auf größere Tiefen ausdehnt und dadurch Erdbeben und Vulkanismus unterdrückt werden.“

Forscherinnen und Forscher der Yonsei-Universität und der Nationaluniversität Seoul in Südkorea, vom Lawrence-Livermore-Labor, dem Argonne-Labor und der Universität Chicago in den USA, vom Zentrum für Hochdruck-Forschung und -Technologie in China, der Ehime-Universität in Japan und von DESY haben zu dieser Arbeit beigetragen. Die Studie ist Teil des „Early Science“-Programms am Zentrum für Molekulare Wasserforschung CMWS, das zurzeit bei DESY aufgebaut wird, und verbunden mit einem Langzeitprojekt von Yongjae Lee an der Messstation für Extrembedingungen P02.2 an PETRA III.

DESY zählt zu den weltweit führenden Teilchenbeschleuniger-Zentren und erforscht die Struktur und Funktion von Materie – vom Wechselspiel kleinster Elementarteilchen, dem Verhalten neuartiger Nanowerkstoffe und lebenswichtiger Biomoleküle bis hin zu den großen Rätseln des Universums. Die Teilchenbeschleuniger und die Nachweisinstrumente, die DESY an seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen entwickelt und baut, sind einzigartige Werkzeuge für die Forschung: Sie erzeugen das stärkste Röntgenlicht der Welt, bringen Teilchen auf Rekordenergien und öffnen neue Fenster ins Universum. DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands, und wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Hanns-Peter Liermann, DESY, +49 40 8998-95722, hanns-peter.liermann@desy.de
Prof. Yongjae Lee,Yonsei-Universität, yongjaelee@yonsei.ac.kr

Originalpublikation:
Originalveröffentlichung:
„The stability of subducted glaucophane with the Earth’s secular cooling“; Yoonah Bang, Huijeong Hwang, Taehyun Kim, Hyunchae Cynn, Yong Park, Haemyeong Jung, Changyong Park, Dmitry Popov, Vitali B. Prakapenka, Lin Wang, Hanns-Peter Liermann, Tetsuo Irifune, Ho-Kwang Mao and Yongjae Lee; „Nature Communications“, 2021; DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-21746-8

Weitere Informationen:
https://www.desy.de/aktuelles/news_suche/index_ger.html?openDirectAnchor=2034&am… – Pressemitteilung im Netz

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Virus-Varianten in der Pandemie schneller aufspüren

Nathalie Matter Media Relations, Universität Bern
Universität Bern
Forschende weltweit fordern eine bessere Integration von Virusgenetik, Bioinformatik und Gesundheitswesen, um Pandemien besser zu bekämpfen zu können. Zu den Vorteilen aus Schweizer Sicht äussern sich in der Fachzeitschrift Nature Emma Hodcroft der Universität Bern und vom SIB Swiss Institute of Bioinformatics, und Christophe Dessimoz von der Universität Lausanne und vom SIB.

«Was Forschende in einem Jahr seit der Entdeckung eines brandneuen Virus erreicht haben, ist wirklich bemerkenswert», sagt Emma Hodcroft vom Institut für Sozial- und Präventivmedizin (ISPM) der Universität Bern, Erstautorin des Kommentars. «Aber die Werkzeuge, die Forschende einsetzen um zu untersuchen, wie SARS-CoV-2 sich entwickelt und ausbreitet, waren nie für die einzigartigen Belastungen oder Datenmengen dieser Pandemie ausgelegt.»

SARS-CoV-2 ist heute einer der am meisten sequenzierten Erreger aller Zeiten, mit über 600’000 Vollgenom-Sequenzen, die seit Beginn der Pandemie generiert wurden, und über 5’000 neuen Sequenzen, die jeden Tag aus der ganzen Welt eintreffen. Die heute verwendeten Analyse- und Visualisierungstools (einschliesslich Nextstrain, das von Richard Nehers Gruppe am SIB und der Universität Basel mitentwickelt wurde) waren jedoch nie für di