Im Finale der Fußball-Weltmeisterschaft am 13. Juli treffen einer Prognose von Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin, der Universität Göttingen und des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung zufolge mit großer Wahrscheinlichkeit die Mannschaften Spaniens und Deutschlands aufeinander. Der Soziologe Prof. Dr. Jürgen Gerhards von der Freien Universität, der Sportwissenschaftler Prof. Dr. Michael Mutz von der Universität Göttingen und der Wirtschaftswissenschaftler Prof. Dr. Gert G. Wagner von der TU und dem DIW summierten für jede Mannschaft den Marktwert der Einzelspieler und legten diese Werte allen Gruppen- und Entscheidungsspielen zugrunde.

Spanien mit 631 Millionen Euro Marktwert und Deutschland mit 562 Millionen haben das größte Potenzial, das Endspiel zu erreichen. Nach der Marktwert-Prognose ist die Chance für das DFB-Team, den Titel zu gewinnen, so groß wie schon lange nicht mehr.

In der Gruppe A setzen sich demnach Gastgeber Brasilien (468 Mio.. Euro) und Kroatien (193 Mio. Euro) durch, in der Gruppe B neben Spanien die Niederlande (208 Mio. Euro). Die Gruppe C entsendet Kolumbien (190 Mio. Euro) und die Elfenbeinküste (122 Mio. Euro) ins Achtelfinale. In der Gruppe D ziehen der Prognose zufolge England (334 Mio. Euro) und Italien (323 Mio. Euro) ein. Die Gruppe E dominieren Frankreich (412 Mio. Euro) und die Schweiz (178 Mio. Euro), in Gruppe F haben Argentinien (392 Mio. Euro) und Bosnien-Herzegowina (114 Mio. Euro) die Nase vorn. In der Gruppe G zieht der Einschätzung zufolge neben Deutschland Portugal (297 Mio. Euro) in die nächste Runde ein. Aus Gruppe H bestreiten Belgien (349 Mio. Euro) und Russland (184 Mio. Euro) das Achtelfinale. Jeweils ins Viertel-, Halb- und Finale kommen die Teams, deren Marktwert höher ist als der des Gegners.

Nach der Gruppenphase, in der die Marktwert-Unterschiede der Teams sehr groß sind, steht den Fans ein stärker ausgeglichenes und damit spannungsreicheres Turnier bevor – ähnlich wie im Jahr 2006. Zwar ist Spanien mit einem Mannschaftswert von 631 Mio. Euro immer noch das Team, das den höchsten Marktwert auf die Waage bringt, Brasilien (468 Mio.), Frankreich (412 Mio.), Argentinien (392 Mio.) und vor allem Deutschland (562 Mio.) haben aber im Vergleich zur letzten Weltmeisterschaft deutlich aufgeschlossen. Diese fünf Mannschaften sind die Favoriten des Turniers.

Nach der Marktwert-Methode erreicht allerdings Frankreich nicht das Halbfinale. Würde sich ab dem Achtelfinale in jeder Begegnung immer die Mannschaft mit dem höheren Marktwert durchsetzen, stünden sich im Halbfinale einerseits Brasilien und Deutschland, andererseits Spanien und Argentinien gegenüber.

Mithilfe der Marktwerte konnten die Wissenschaftler bereits vier Mal den Titelgewinner bedeutender Fußballturniere korrekt vorhersagen. Das Prinzip der Methode ist einfach. Seit dem Wegfall restriktiver „Ausländerklauseln“ ist ein globaler Spielermarkt entstanden, und Fußballspieler sind zu einer weltweit gehandelten „Ware“ geworden. Die Spieler stehen heutzutage mehr denn je unter Dauerbeobachtung von Spielervermittlern, Sportmanagern, Trainern und zahlreichen echten und selbsternannten Experten, die das Leistungsvermögen der Spieler kontinuierlich bewerten. Diese Leistungseinschätzungen finden ihren Ausdruck im Transferwert des Spielers auf dem Spielermarkt: Der Preis des Spielers spiegelt seine Leistungen wider.

„Ebenso wie der Marktwert ein Spiegelbild für die sportliche Leistungsfähigkeit eines einzelnen Fußballers ist, lässt sich auch die Leistungsstärke einer gesamten Mannschaft an ihrem Marktwert ablesen“, erklärte Prof. Dr. Gert G. Wagner. Der Marktwert der Mannschaft ergibt sich dabei aus der Summe der Marktwerte aller Einzelspieler. „Dieser äußerst einfache Indikator, gegen den jeder Fußballfan zig Einwände im Detail vorbringen kann, hat eine verblüffend große prognostische Kraft: Die Mannschaft mit dem teuersten Spielerkader ist auch die spielstärkste Mannschaft im Turnier und wird deshalb mit der höchsten Wahrscheinlichkeit das Turnier gewinnen“, sagte Prof. Dr. Jürgen Gerhards. Seit der Weltmeisterschaft 2006 konnte mit dieser Methode der Ausgang aller großen Fußball-Turniere gut vorhergesagt werden. „Auch für den europäischen Vereinsfußball konnten wir zeigen, dass der Ausgang der Meisterschaft in den Fußballligen sehr gut über den Marktwert der Teams vorhersagbar ist“, konstatierte Prof. Dr. Michael Mutz. Schließlich habe sich die Marktwert-Methode auch bei der Qualifikation zur Weltmeisterschaft 2014 sehr gut bewährt.

Weitere Informationen
Prof. Dr. Jürgen Gerhards, Freie Universität Berlin, Telefon: 030 / 838-57653,
E-Mail: j.gerhards@fu-berlin.de

Prof. Dr. Michael Mutz, Universität Göttingen, Telefon: 0551 / 395682,
E-Mail: michael.mutz@sport.uni-goettingen.de

Gert G. Wagner, Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin), Telefon: 030 / 89789249, E-Mail: gwagner@diw.de

Weitere Informationen:
http://www.zfs-online.org/index.php/zfs/article/view/3170/2707
http://www.fu-berlin.de/presse/informationen/fup/2014/fup_14_211-wm-prognose-ger…

Hochwasserschutz ist oft ein Wettlauf mit der Zeit. Der herkömmliche Sandsack war bisher das Mittel der Wahl. Jetzt bekommt er Konkurrenz: Ein selbst aufquellendes Hochwasserschutzsystem namens FloodSax® der Firma Bluesprotec GmbH soll Mensch, Gebäude und Natur vor Überflutungen schützen.

Unscheinbar wie ein kleines Kissen mit einem Gewicht von nur 200 Gramm gilt das Wasserschutzsystem FloodSax® als Ablösung des klassischen Sandsackes. Basierend auf hydrophilen Polymeren und organischen Additiven kann der neuartige Hochwasserschutz 25 Liter Wasser aufnehmen, erreicht nach nur 3 Minuten sein volles Volumen, passt sich selbstabdichtend den lokalen Gegebenheiten an und bleibt in diesem Zustand bis zu 3 Monate stabil und standsicher. Gebäude und Gelände können so deutlich schneller, mit weniger Einsatzkräften und mit geringerem Transportaufwand geschützt werden.

Dass Hochwasserschutz beginnen muss, lange bevor Flüsse über die Ufer treten, ist die Maxime der tandler.com GmbH, einem Software-und Verfahrensentwickler im Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Urbanhydrologie, mit seiner Möglichkeit der Überflutungsanalyse. Eine wesentliche Aufgabe städtischer Entwässerungssysteme ist die Bereitstellung ausreichender Überflutungssicherheiten von privaten, gewerblichen und öffentlichen Bauten.

Die tandler.com macht es sich zur Aufgabe, alle städtischen Abflussvorgänge in einer geowissenschaftlichen Simulation abzubilden. Das von tandler.com mit den Projektpartnern Pecher&Partner GmbH und der Münchner Universität der Bundeswehr im Forschungsvorhaben entwickelte Verfahren GeoCPM berechnet sekundengenau die Veränderung der Wasserstände in räumlich fein abgegrenzten Berechnungsgebieten. Überflutungen werden so planbar und machen Umwelt- und Gewässerschutz sicherer.

Bayern Innovativ verknüpft Akteure aus Wirtschaft und Wissenschaft auf allen Stufen der Wertschöpfungskette und unterstützt sie mit maßgeschneiderten Dienstleistungen dabei, vorhandene Lücken in Technologien, Supply Chains und Absatzkanälen zu schließen. Die Netzwerke der Bayern Innovativ GmbH umfassen aktuell rund 80.000 Akteure aus 40.000 Unternehmen und Forschungsinstituten und 80 partnerschaftlich verbundene Netzwerk-Organisationen. Im Fokus der Aktivitäten stehen die fünf zukunftsorientierten Kompetenzfelder Digitalisierung, Energie, Gesundheit, Material und Mobilität.

Bayern Innovativ Gesellschaft für Innovation und Wissenstransfer mbH

An der Moselstaustufe in Koblenz wurde im Jahr 2011 eine neue Fischaufstiegsanlage eröffnet. Wie gut funktioniert diese Fischtreppe und welche Fische nutzen die Anlage zum Aufstieg? Zur Untersuchung dieser Frage hat die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) in der Anlage einen automatischen Fischzähler installiert. Nun hat die BfG erstmals für die Jahre 2012 und 2013 detaillierte Zahlen zu den beobachteten Fischen vorgelegt.

Seit der Eröffnung am 30. September 2011 sind etwa 30.000 aufsteigende Fische in der neuen Fischtreppe erfasst worden (s. Tabellen). Dabei wurden 32 verschiedene Arten detektiert, meldet die Bundesanstalt für Gewässerkunde weiter. Stark dominant waren hierbei die Rotaugen, aber auch Flussbarsche und Brassen waren häufig vertreten. Mithilfe des Fischzählers konnten erfreulicherweise auch sehr seltene Arten nachgewiesen werden, wie z.B. Meerneunauge oder Quappe und Maifisch (die BfG berichtete). Vom Meer aufsteigende Großsalmoniden wie Lachs und Meerforelle wurden ebenfalls erfasst. Seit Eröffnung der Fischtreppe wurden 102 Meerforellen und 8 Lachse gezählt.

Bei den Aufstiegszahlen ist zu beachten, dass bisher nur Fische ab 2,5 cm Höhe und 15 cm Länge erfasst werden. Daher können Jung- und Kleinfische sowie die schlanken Flussneunaugen und Steigaale bisher nur selten beobachtet werden. Die eigentlichen Aufstiegszahlen werden daher deutlich höher sein. Beobachtungen aufsteigender Fische an den Sichtfenstern des „Mosellum – Erlebniswelt Fischpass Koblenz“ zeigen dies eindrücklich.

Im Jahr 2013 wurden allerdings auch die Grenzen der Erfassung mittels des automatischen Fischzählers deutlich. Ungewöhnlich häufige und ausgeprägte Hochwässer führten während der Hauptaufstiegsphase von April bis Juni oft zu derart trübem Wasser, dass eine kontinuierliche Detektion von Fischen nicht möglich war.

Der Fischzähler in Koblenz ist eine in seiner Größe und Ausführung weltweit einzigartige Installation Es handelt sich hierbei um einen kurzen beleuchteten Tunnel, 45 cm breit und 110 cm hoch, welchen in der Fischtreppe aufsteigende Fische passieren müssen. Den Eingang des Tunnels bilden zwei Platten mit Infrarotsensoren, die passierende Fische automatisch scannen und vermessen (Abb. 2). Während der Passage werden die Fische außerdem durch zwei übereinander liegende Videokameras gefilmt. Auf diese Weise ist eine sichere Artbestimmung gewährleistet. Nur bei sehr trübem Wasser kann man – wie bei jedem videobasierten System – keine Fische bestimmen.

Die ursprünglichen Einsatzgebiete des „River Watcher Fish Counters“ liegen in den klaren Lachsflüssen Nordeuropas und Nordamerikas. Für den Einsatz in Bundeswasserstraßen müssen daher spezielle Anpassungen z. B. an trüberes Wasser, Treibgut oder lichtscheue nachtwandernde Arten realisiert werden. Die Entwicklung dieser Anpassungen erfolgt parallel zur laufenden Erfassung und in Zusammenarbeit mit der isländischen Herstellerfirma Vaki. Hierdurch werden sich die Detektionszeiten und Sensitivitäten des Gerätes weiter verbessern.

Die Aufstiegssaison 2014 hat in Koblenz Ende März bei Wassertemperaturen von knapp unter 10 °C begonnen. Typischerweise sind die Nasen die ersten großen Fische, die schwarmweise die Laichwanderung beginnen, dicht gefolgt von Rotaugen. Es wurden seitdem schon über tausend Individuen gezählt. Bei dem momentan schönen Wetter und steigenden Wassertemperaturen sind in den nächsten Wochen zahlreiche weitere Sichtungen zu erwarten.

Die kontinuierliche Erfassung der aufsteigenden Fische ist für die Dokumentation und Bewertung der Fischaufstiegsanlage Koblenz sowie der gewässerökologischen Maßnahmen an der Mosel und ihren Zuflüssen von großer Bedeutung. Insbesondere für die Wiederansiedlung des Lachses im Rahmen des IKSR Programms Lachs2020 liefert diese Anlage wertvolle Informationen.

Der automatische Fischzähler der BfG hat gegenüber einer klassischen Reuse einige Vorteile. So kann eine kontinuierliche Erfassung von wandernden Fischen erfolgen, ohne diese fangen zu müssen. Eine ungehinderte stressfreie Passage ohne Verletzungsrisiko ist zielführend für eine tierfreundliche Vorgehensweise. Außerdem liefert das System z. B. Daten über bevorzugte Tages- oder Nachtzeiten des Fischaufstiegs, welche eine Reuse nicht liefern kann. Auf das System kann durch die BfG jederzeit per PC zugegriffen werden, wodurch stets eine aktuelle Momentaufnahme des Fischaufstiegs verfügbar ist, ohne vor Ort sein zu müssen.

Möglich wurde der Einbau des BfG-Fischzählers durch die erfolgreiche Zusammenarbeit mit der Struktur- und Genehmigungsdirektion (SGD Nord), welche für Planung und Bau der gesamten Aufstiegsanlage verantwortlich war, sowie dem Kraftwerksbetreiber RWE, auf dessen Gelände der Zähler installiert wurde.

Weitere fachliche Informationen:
Bernd Mockenhaupt, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, Fon 0261/1306 5941, Mail: mockenhaupt@bafg.de

Die Bundesanstalt für Gewässerkunde ist das zentrale wissenschaftlich eigenständige Institut des Bundes für die wissenschaftlich-technische Versuchs- und Forschungsarbeit und die praxisbezogene Beratung der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung in den Fachgebieten Hydrologie und Gewässernutzung, Gewässerbeschaffenheit sowie Ökologie und Gewässerschutz. Sie unterstützt das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur sowie andere Bundesressorts in fachspezifischen Fragestellungen zu Bundeswasserstraßen und deren Einzugsgebiete und vertritt diese auch international.

Weitere Informationen:
http://www.bafg.de/DE/Service/presse/presse_node.html– BfG-Pressemitteilungen
http://www.bafg.de/DE/Home/durchgaengigkeit.html– Ökologische Durchgängigkeit der Bundeswasserstraßen
http://www.mosellum.de– Mosellum – Erlebniswelt Fischpass

Manche hartnäckigen Schadstoffe im Abwasser können auch von Kläranlagen nicht abgebaut werden. Fraunhofer-Forscher haben ein Reaktorsystem entwickelt, in dem sich Wasser mit Hilfe von UV-Licht zuverlässig und mit hohem Durchsatz aufbereiten lässt – ohne dass chemische Katalysatoren zugesetzt werden müssen. Einen ersten industriellen Prototyp präsentieren sie auf der diesjährigen IFAT vom 5. bis 9. Mai in München (Halle A5, Stand 219/318).

In unserem Abwasser befindet sich so Einiges, was nicht unbedingt in die Umwelt gelangen soll – doch auch Kläranlagen entfernen nur einen Teil der Verunreinigungen. Insbesondere persistenten Stoffen – dazu zählen unter anderem sehr stabile Kohlenwasserstoff-Verbindungen wie Aromaten – können auch die Bakterien, die in der biologischen Aufbereitungsstufe üblicherweise eingesetzt werden, nichts anhaben. Die Folge: Rückstände von Reinigungs- und Pflanzenschutzmitteln oder auch von Pharmaka gelangen in die Gewässer. In der Nordsee etwa ist heute eine Belastung mit solchen Schadstoffen deutlich messbar.

Schadstoffe mit Photolyse abbauen
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben in Zusammenarbeit mit internationalen Industriepartnern ein neues Reaktorsystem entwickelt, das solche hartnäckigen Schadstoff-Moleküle gründlich und effizient abbaut – ohne dass Chemikalien wie etwa Wasserstoffperoxid zugesetzt werden müssen. Stattdessen nutzen die Forscher die »Selbstheilungskräfte« des Wassers mit Hilfe der Photolyse. Das Prinzip basiert auf der Spaltung von Wasser-Molekülen durch Photonen. Je kürzer dabei die Wellenlänge des Lichts ist, umso höher ist die Photonenenergie. Die Forscher setzen in ihrer Anlage daher ausschließlich Lichtquellen ein, die UV-Licht im Wellenlängenbereich von 172 Nanometern – also extrem energiereiche Photonen – emittieren. Sobald diese Photonen ins Wasser eintreten, spalten sie dort H2O-Moleküle auf und in Folge bilden sich hochreaktive Hydroxylradikale. »Diese Wasserstoff-Sauerstoffverbindungen haben ein noch höheres Reaktionspotenzial als beispielsweise atomarer Sauerstoff. Dadurch sind sie in der Lage, auch die sehr stabilen Kohlenwasserstoff-Verbindungen von Schadstoffrückständen aufzubrechen«, erklärt Dipl. Ing. Siegfried Egner, Abteilungsleiter Physikalische Prozesstechnik am IGB.

Die Herausforderung: Der beschriebene Prozess erfolgt nur in unmittelbarer Umgebung des UV-Strahlers – einem rechteckigen, flachen Glaskörper, der im Reaktorbehälter platziert wird. In eingeschaltetem Zustand bildet sich an der Glasaußenfläche eine etwa 50 Mikrometer dünne Reaktionsschicht, in der die Hydroxylradikale entstehen. Damit auch alle Kohlenwasserstoff-Verbindungen aufgebrochen werden, muss das Wasser im Reaktor kontrolliert durch diese Grenzschicht geleitet werden – eine echte Tüftlerarbeit: Einerseits gilt es sicherzustellen, dass der gesamte Reaktorinhalt aufbereitet wird. Anderseits möchten die Forscher nach Möglichkeit dafür sorgen, dass jedes einmal gebildetes Hydroxylradikal auch für eine chemische Reaktion genutzt wird. Die Verbindung besitzt eine extrem kurze Lebensdauer. Wenn sich in dieser Zeit kein »frisches« Schadstoff zum Reagieren findet, verpufft ihre Energie ungenutzt. Den Stuttgarter Experten ist es gelungen, die Wasserbewegung so exakt zu steuern, dass der gesamte Reaktorinhalt zuverlässig und höchst effizient gereinigt wird.

Der erste industrielle Prototyp, den die Forscher zusammen mit den Industriepartnern auf der Messe zeigen werden, hat einen Durchsatz von bis zu 2,5 Kubikmetern pro Stunde. »Gewisse Schwankungen sind aber normal, denn die Geschwindigkeit hängt natürlich auch vom jeweiligen Verschmutzungsgrad ab«, erläutert Egner. Damit das Wasser auch wirklich erst abgelassen wird, wenn seine Qualität einwandfrei ist, verfügt die Anlage über einen weiteren Sicherheitsmechanismus: Direkt am Abfluss befindet sich ein Messsystem, das Schadstoffbelastung des Wassers kontrolliert. Erst wenn ein Minimalwert unterschritten ist, wird es abgelassen. Die gesamte Anlagentechnik arbeitet vollautomatisch und lässt sich sehr flexibel betreiben – etwa, indem man sie abhängig vom Angebot an elektrischer Energie kurzfristig zu- und abschaltet.

Klimawandel gefährdet Trinkwasser

Den Videobeitrag aus „quer“, welcher ein Interview mit Professor Drewes enthält, können Sie sich ansehen oder direkt von unserer Seite herunterladen (46,7 MB)
http://www.sww.bgu.tum.de/fileadmin/w00bom/www/Allgemeines/Bedrohte_Brunnen.avi.

Alles unter:
http://www.sww.bgu.tum.de/news-single-view/?tx_ttnews%5Btt_news%5D=41&cHash=6adf2878f059051c888a10c4d7d08fc2

Kurzbeschreibung
Die organischen Inhaltsstoffe von kommunalem Abwasser enthalten chemisches Energiepotenzial, das bislang als erneuerbare Energiequelle weitestgehend ungenutzt bleibt. Stattdessen wird in den klassischen kommunalen Kläranlagen zusätzliche Primärenergie zur Belüftung eingesetzt, um zur Reinigung des Abwassers eben solche Inhaltsstoffe biologisch abzubauen.

Die großen Kläranlagen Berlins haben derzeit einen spezifischen Energiebedarf von 0,2 bis 0,4 Kilowattstunden pro Kubikmeter behandeltes Abwasser. Bei einer vollständigen Umwandlung aller im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe zu Methan mit der derzeit besten verfügbaren Technik könnten theoretisch sogar bis zu 0,8 Kilowattstunden pro Kubikmeter Abwasser erzeugt werden.

Im Vorhaben CARISMO soll mit systematischen Untersuchungen das Ziel verfolgt werden, bis zum Jahr 2030 kommunale Kläranlagen von Verbrauchern fossiler Energie zu Nettoproduzenten regenerativer Energie weiterzuentwickeln, ohne dass dabei die eigentliche Aufgabe, die Abwasserreinigung, vernachlässigt wird.

Mit der Ermittlung und Bewertung potentieller neuer Abwasserbehandlungskonzepte sowie Identifizierung von technischen Engpässen und Grenzen sollen in den nächsten drei Jahren die Grundlagen für dieses ambitionierte Ziel geschaffen werden.
In einer ersten Projektphase sollen drei neue Behandlungskonzepte, von denen alle auf dem Niedrigenergieprozess der Mikrosiebung aufbauen, im Pilotmaßstab unter realen Bedingungen evaluiert werden.

Download Fact Sheet
http://www.kompetenzwasser.de/index.php?id=519&type=0&jumpurl=fileadmin/user_upload/pdf/fact_sheets/Carismo_factsheet_D_20111214.pdf
Novel wastewater process scheme for maximum COD extraction: High load MBBR followed by microsieve filtration.
http://www.kompetenzwasser.de/index.php?id=519&type=0&jumpurl=fileadmin/user_upload/pdf/forschung/CARISMO/20130306_Paris_FV.pdf
Vortrag auf der 9th International Conference on Biofilm Reactors, Paris, 28-31 Mai 2013.
http://www.kompetenzwasser.de/index.php?id=519&type=0&jumpurl=fileadmin/user_upload/pdf/presse/pressemitteilungen/ET2014_Remy_Paper.pdf
Technischer Nachweis eines innovativen Konzepts für ein energie-positives Klärwerk; Christian Remy, Morgane Boulestreau, Boris Lesjean, Berlin, 3/2014

Kontakt
Boris Lesjean (KWB)
boris.lesjean@kompetenz-wasser.de
Christophe Sardet (Veolia)
csardet@oewa.de
Regina Gnirß (BWB)
regina.gnirss@bwb.de
Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH (KWB)

Quelle: http://www.kompetenzwasser.de/CARISMO.519.0.html?&type=title%3DDeveloping

Wissenschaftler am Potsdamer Leibniz-Institut für Agrartechnik und am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT Pfinztal konnten zeigen, dass der Einsatz von Nah-Infrarot(NIR)-Spektroskopie für Prozesse der hydrothermalen Umwandlung von Biomasse einen effektiven Ansatz zur zielgerichteten Erzeugung unterschiedlichster Wertstoffe bietet. Mit Hilfe der NIR lassen sich die im Prozess entstehenden Produkte zeitnah, robust und kostengünstig erfassen. Damit ist die Grundlage geschaffen, den ansonsten schwer zu kontrollierenden Konversionsprozess gezielt und energieeffizient auf die gewünschten Stoffe auszurichten, während die Entstehung von Schadstoffen unterbunden oder vermindert wird.

Stoffe und Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen durch die Endlichkeit fossiler Rohstoffe und deren klimaschädigende Wirkung zunehmen an Bedeutung. Die Verfahren zu ihrer Herstellung beruhen in der Regel auf biologischen oder thermochemischen Prozessen. Das thermochemische Verfahren der hydrothermalen Stoffwandlung nutzt ein wässriges Reaktionsmedium und kann so auch feuchte Biomasse verwerten. Je nach Prozessgestaltung lassen sich auf diese Weise sowohl flüssige, feste als auch gasförmige Produkte erzeugen. Wie bei allen thermochemischen Prozessen ist die Produktbildung jedoch wenig selektiv, so dass neben den gewünschten Produkten eine hohe Anzahl unerwünschter Stoffe entsteht, die zum einen die Ausbeute verringern und zum anderen die Aufreinigung verteuern.

Im Fokus der Kooperation von ATB und ICT stand die Frage, wie der Prozess der hydrothermalen Carbonisierung (HTC) effizienter gestaltet werden kann. Hauptprodukt hierbei ist Biokohle, ein kohlenstoff- und energiereicher Feststoff. Biokohle kann als Energieträger Verwendung finden, wird aber darüber hinaus für eine Reihe weiterer Anwendungsbereiche geprüft: von der Bodenverbesserung bis zur Elektrotechnik. Die Carbonisierung findet bei Temperaturen von 180 bis 250°C und Drücken zwischen 20 und 50 Bar statt. Der HTC-Prozess liefert zunächst einen Kohleschlamm, der anschließend entwässert werden muss. In der Regel ist sowohl die Kohle als auch die Flüssigkeit hochgradig mit einer breiten Palette an chemischen Verbindungen belastet, die eine Nachbereitung erforderlich machen.

In ihrem in der renommierten Fachzeitschrift „Bioresource Technology“ erscheinenden Artikel berichten die Wissenschaftler über den Einsatz von Nah-Infrarot (NIR) zur spektroskopischen Ermittlung der sich im Prozess bildenden HTC-Produkte. Demnach eignet sich die NIR zur Bestimmung der Kohlequalität einschließlich der Verunreinigungen, die durch Begleitstoffe wie Phenol entstehen. Darüber hinaus ermöglicht das NIR-Monitoring auch die Bestimmung potentieller Wertstoffe in der Prozessflüssigkeit, wie Hydroxymethylfurfural, einer als Kraftstoff nutzbaren Chemikalie. Hierzu wurden die Rohdaten der NIR Messungen durch PLS (Partial Least Squares) Regression in Modelle überführt.

Ausgangsmaterial für diese Arbeiten war Maissilage. Als nächstes planen die Wissenschaftler, die Anwendbarkeit auch für andere Biomassen zu erproben. Wirtschaftlich interessant sind dabei vor allem wasserreiche Reststoffe wie Klärschlamm, Gärreste und Exkremente aus der Tierhaltung. Die NIR-Spektroskopie hat das Potenzial, als industrietaugliches Messverfahren zur Steuerung einer HTC-Anlage eingesetzt zu werden. An einem möglichen Konzept wird derzeit gearbeitet.

Zu den möglichen Anwendungen für eine NIR-gesteuerte HTC gehört die Erzeugung hochwertiger, schadstoffarmer Biokohle aus Gärresten, einem Arbeitsschwerpunkt der am ATB ansässigen Nachwuchsgruppe APECS. „HTC-Biokohle besitzt sowohl in Industrie als auch Landwirtschaft hohes Anwendungspotenzial“, hebt Projektleiter Dr. Jan Mumme den Mehrwert dieses Materials hervor. „Neben der Kohle können durch die HTC eine Reihe wirtschaftlich sehr interessanter Plattformchemikalien“ gewonnen werden, ergänzt Dr. Toufiq Reza, der Chemieingenieur des Teams. „Nach unserer Überzeugung kann die NIR-basierte Steuerung hydrothermaler Verfahren wesentlich dazu beitragen, entsprechende Anlagen für eine breite Palette von Anwendungen zu rüsten und deren Attraktivität für Investoren und Anwender entscheidend zu erhöhen.“

Der am ICT tätige Wissenschaftler Dr. Wolfgang Becker befasst sich seit vielen Jahren mit der Anwendung spektroskopischer Messverfahren für chemische Prozesse. „Die NIR-Spektroskopie als gut etabliertes, robustes und kostengünstiges Messprinzip kann den Prozess der HTC besser beherrschbar und im Ergebnis kosteneffizienter machen“, so der Wissenschaftler.

Die Projektgruppe „APECS – Anaerobic Pathways to Renewable Energies and Carbon Sinks“ wird seit 2009 vom BMBF im Rahmen von „Bioenergie 2021″ für die Dauer von fünf Jahren gefördert.

Literatur:
M. Toufiq Reza, Wolfgang Becker, Kerstin Sachsenheimer, Jan Mumme: Hydrothermal Carbonization (HTC): Near infrared spectroscopy and partial least-Squares regression for determination of selective components in HTC solid and liquid2h products derived from maize silage. Bioresource Technology 2014, DOI: 10.1016/j.biortech.2014.03.008

Kontakt ATB:
Dr. Jan Mumme – Leiter der Nachwuchsgruppe APECS
Tel.: 0331 5699-913, E-Mail: jmumme@atb-potsdam.de
Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V.
Max-Eyth-Allee 100, 14469 Potsdam
www.atb-potsdam.de

Kontakt ICT:
Dr. Wolfgang Becker – Gruppenleiter Werkstoff- und Prozessanalyse
Tel.: 0721 4640-154, E-Mail: Wolfgang.Becker@ict.fraunhofer.de
Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (Fh-ICT)
Energetische Systeme
Joseph-von-Fraunhoferstr. 7, 76327 Pfinztal
www.ict.fraunhofer.de

Die Forschung des Leibniz-Instituts für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB) zielt auf die ressourceneffiziente Nutzung biologischer Systeme zur Erzeugung von Lebensmitteln, Rohstoffen und Energie in Anpassung an Anforderungen von Klimaschutz und Klimawandel. Zu diesem Zweck entwickelt das ATB verfahrenstechnische Grundlagen für eine nachhaltige Landbewirtschaftung und stellt innovative technische Lösungen für Landwirtschaft und Industrie bereit. Eine Querschnittsaufgabe ist die Analyse und Bewertung des Technikeinsatzes entlang der Wertschöpfungskette. Die im Rahmen von Bioraffinerie- und Kaskadennutzungskonzepten entwickelten Technologien sind ein Beitrag zur Schaffung einer biobasierten Stoff- und Energiewirtschaft.

Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT forscht und entwickelt in den Bereichen Energetische Materialien, Energetische Systeme, Angewandte Elektrochemie, Umwelt Engineering und Polymer Engineering. Unsere Expertise reicht von der Konzeption und Auslegung von Prozessen, über Materialentwicklung, -charakterisierung und -verarbeitung, bis hin zu Konzeption, Aufbau und Betrieb von Pilotanlagen. In der Vertragsforschung bearbeitet das Institut vorwiegend kunststoffbezogene Aufgaben wie Werkstoffentwicklung und -auswahl, Produktentwicklung und Bauteilauslegung sowie die Verarbeitungstechnik, insbesondere im Hinblick auf die Weiterentwicklung von Direktverfahren. Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit bestimmen die Unternehmensstrategien der kommenden Generation. Das Fraunhofer ICT gehört dabei zu den insbesondere in der Umwelttechnik, zu den profiliertesten Forschungseinrichtungen. Die Entwicklung der Umweltsimulation wurde maßgeblich vom Fraunhofer ICT mitgestaltet. Hier werden die Wirkungen von Umwelteinflüssen auf Werkstoffe und technische Erzeugnisse untersucht. Das Institut ist seit mehr als 40 Jahren Sitz der renommierten Gesellschaft für Umweltsimulation GUS.

http://idw-online.de/de/news577892

Schüler/innen und Studierende sind aufgerufen, die Mikrobe des Jahres zu fotografieren oder zu portraitieren. Es locken wertvolle Preise und Praktika.

Nostoc, die Mikrobe des Jahres 2014, ist eine Ausnahme in der Welt der Mikroorganismen: Sie ist nicht unsichtbar klein, sondern mit bloßem Auge in der Umwelt zu finden, etwa als runde „Teichpflaume“ oder grüne Gallerthülle. Aufmerksame Spaziergänger können sie in Teichen, Pfützen oder am Wegesrand entdecken. Die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) prämiert das beste Foto, das schönste Video, die kreativste Gestaltung rund um Nostoc.

Anzeiger für Sauberkeit
Die „Teichpflaume“, Nostoc pruniforme, lebt in sauberen Seen und Pfützen. Diese Art bildet eine gallertartige Hülle um die Nostoc-Fäden zum Schutz vor Umwelteinflüssen. Die Schleimkapseln können mehrere Zentimeter groß werden und sind mit bloßem Auge zu erkennen. Sie gelten als Anzeiger für ein intaktes Ökosystem. Auch die Art Nostoc commune können aufmerksame Spaziergänger entdecken: Ihre bis zu handtellergroßen, unregelmäßigen Schleimhüllen finden sich auf kargen Wiesen, Böden und Wegrändern – und sogar auf Balkonen und gemähten Wiesen. Sie trocknen zu papierdünnen, unscheinbaren Schichten und überdauern so bis zum nächsten Regen, bei dem sie aufquellen und wieder sichtbar werden.

Wettbewerb
Schüler/innen und Studierende können sich am Wettbewerb „Mikrobe des Jahres 2014″ beteiligen. Bis zum 15. September 2014 können Fotos, Videos oder andere kreative und künstlerische Gestaltungen rund um Nostoc bei der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) eingereicht werden. Bitte Name, Adresse, Alter und Klasse bzw. Studienfach angeben sowie ggf. den Fundort durch Übersichtsfoto und Kartenausschnitt dokumentieren. Ausführliche Informationen und weitere Hinweise unter www.mikrobe-des-jahres.de.

Preise
Unter den Einreichungen verlost die VAAM
• Praktikumsplätze in Schülerlaboren und Instituten
• Bücher und Buchgutscheine von Springer Spektrum (www.springer.com)
• Kalender „Verborgene Welten 2015″ (shop.dumontkalender.de/verborgene-welten-2014-kalender.html)
• die beliebten Kuscheltiere „Giant Microbes“ (www.giantmicrobes.com)

Alle Wettbewerbsteilnehmer werden in der Zeitschrift BIOspektrum www.biospektrum.de erwähnt; die Sieger werden dort portraitiert. Der Hauptpreis wird an den/die Gewinner im Rahmen der VAAM-Jahrestagung in Dresden am 5. Oktober 2014 verliehen.

Urahn der Pflanzen
Nostoc-Arten bildeten vor 2,5 Milliarden Jahren erstmals über Photosynthese Sauerstoff und lieferten damit die Grundlage für unser heutiges Leben in einer Sauerstoff-reichen Atmosphäre. Nostoc gilt damit als Urahn und Vorläufer der heutigen Pflanzenwelt. Nostoc-Bakterien besiedeln Gewässer und nährstoffarme, steinige Oberflächen und sind daher wertvoll für die Ökologie karger Lebensräume. Viele Arten bilden Ketten aus Zellen, die sich spezialisiert haben: Manche Zellen in diesen Fäden sind für die Photosynthese zuständig, andere sorgen für die Stickstoffbindung und Fortbewegung. Einige Zellen bilden eine dicke Zellwand, mit deren Hilfe sie jahrelang Trockenheit überdauern.

Schon bei Goethe erwähnt
Beinahe hätte Nostoc Eingang in die Lyrik gefunden: Während eines Essens bei Johann Wolfgang von Goethe in Weimar fiel 1808 die Bemerkung, „dass man leicht glauben könne, der Messias könne aus Tremellen, die bei Gewitterregen zum Vorschein kommen als eine Gallerte, entstehen.“ Goethe wollte daraus ein Gedicht „Der Herr kommt“ verfassen, setzte diese Idee aber nie in die Tat um. Vielleicht findet sich ein kreativer Nachfolger Goethes – oder ein moderner Science Slammer? Die Möglichkeiten, am Wettbewerb teilzunehmen sind breit gefächert!
(Anja Störiko)

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Die VAAM ist Gründungsmitglied im VBIO. Sie vertritt rund 3300 mikrobiologisch orientierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Forschung und Industrie. Die Bandbreite der Forschung reicht von Bakterien und Pilzen in Lebensmitteln und Gewässern über Krankheitserreger bis hin zu Genomanalysen und industrieller Nutzung von Mikroorganismen und ihren Enzymen

Informationen, Wettbewerbsteilnahme, hochaufgelöste Bilddateien:
Dr. Anja Störiko |Tel. 06192 23605 | info@mikrobe-des-jahres.de
http://www.mikrobe-des-jahres.de