Kategorie: Nachhaltigkeit und Umwelttechnik

Spannende Beiträge, informative Fachartikel und die neusten Entwicklungen aus dem Themengebiet Nachhaltigkeit und Umwelttechnik.

Quantentechnologie und KI: Schlüssel für sichere Second-Life-Anwendungen von Lithium-Ionen-Batterien

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© Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/Prof. Roland NagySpin-basierter Quanten-Magnetfeldsensor in einem Messvorgang. Der Sensor wird optisch angeregt, um die Magnetfeldmessung zu starten. Die Information vom gemessenen Signal wird durch die Emission kodiert, weitergeleitet und in Form von Magnetfeldmappings visualisiert.

© Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/Prof. Roland Nagy
Spin-basierter Quanten-Magnetfeldsensor in einem Messvorgang. Der Sensor wird optisch angeregt, um die Magnetfeldmessung zu starten. Die Information vom gemessenen Signal wird durch die Emission kodiert, weitergeleitet und in Form von Magnetfeldmappings visualisiert.

Um die Nachhaltigkeit der Elektromobilität zu fördern und Ressourcen effizienter zu nutzen, gewinnt das Upcycling von Lithium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung. Es werden Konzepte gesucht, um die Materialkreisläufe zu verlangsamen. Erreicht wird dies, indem gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen in neuen Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen, anstatt sie sofort in Recyclingprozesse zu überführen. Trotz des erheblichen Potenzials zur Ressourcenschonung hat sich das Upcycling aus technischen und wirtschaftlichen Gründen bislang nicht durchgesetzt. Ein Forscherteam kann nun mithilfe einer Hochgeschwindigkeitsmessmethode und KI eine anwendungsreife Lösung ermöglichen. Weiterlesen

MAGMASOFT® 6.1 – Fokus auf Niederdruckguss und Nachhaltigkeit

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Neu in MAGMASOFT®: Ein speziell entwickeltes Viskositätsmodell, das das das thixotrope Fließverhalten teilflüssiger metallischer Suspensionen realitätsnah abbildet und dabei die Abhängigkeiten von Scherrate, Temperatur und Zeit berücksichtigt.

Neu in MAGMASOFT®: Ein speziell entwickeltes Viskositätsmodell, das das das thixotrope Fließverhalten teilflüssiger metallischer Suspensionen realitätsnah abbildet und dabei die Abhängigkeiten von Scherrate, Temperatur und Zeit berücksichtigt.

Das Aachener Unternehmen MAGMA stellt die neue Version 6.1 seiner Gießprozess-Simulationssoftware MAGMASOFT® vor. Mit umfangreichen Überarbeitungen und neuen Funktionen verbessert die Software die Simulation von Niederdruckgussprozessen, erweitert die Möglichkeiten für Druckgießer sowie für Anwender von MAGMA CC und MAGMA C+M. Erstmals bietet MAGMA ein spezifisches Prozessmodul für Rheocasting- und Thixomolding-Verfahren. Zusätzlich ermöglicht eine neue ECONOMICS-Perspektive eine quantitative Bewertung von Kosten und CO₂-Emissionen auf Basis von bereits definierten Geometrie-, Werkstoff- und Prozessdaten. Diese Innovationen liefern präzisere und schnellere Ergebnisse und fördern nachhaltige sowie wirtschaftlich optimierte Gießprozesse. Weiterlesen

Mit KI schneller zu besseren Photovoltaik-Materialien

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Perowskit-Solarzellen gelten als flexible und nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Solarzellen auf Silizium-Basis. Forschende fanden nun innerhalb weniger Wochen neue organische Moleküle, mit denen sich der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen steigern lässt. Zu dem internationalen Team gehören auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich. Die Wissenschaftler kombinierten dabei geschickt den Einsatz von KI mit vollautomatischer Hochdurchsatz-Synthese. Die entwickelte Strategie ist auf andere Bereiche der Materialforschung übertragbar, etwa auf die Suche nach neuen Batteriematerialien.

Nah am Optimum: Dank geschicktem Einsatz von KI konnten Forschende neue Materialien für hocheffiziente Solarzellen identifizierenCopyright: Kurt Fuchs / HI ERN

Nah am Optimum: Dank geschicktem Einsatz von KI konnten Forschende neue Materialien für hocheffiziente Solarzellen identifizieren
Copyright: Kurt Fuchs / HI ERN

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Biowasserstoff aus Holzabfällen

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© Fraunhofer IGBVon links: Unbehandeltes Altholz, Holz in der Aufschlusslösung, Cellulosefasern (nach Kochung und Waschgang), Zuckerlösung aus Cellulosefasern, anaerober Wasserstoffproduzent (Bakterien), Mikroalgen

© Fraunhofer IGB
Von links: Unbehandeltes Altholz, Holz in der Aufschlusslösung, Cellulosefasern (nach Kochung und Waschgang), Zuckerlösung aus Cellulosefasern, anaerober Wasserstoffproduzent (Bakterien), Mikroalgen

Holzabfälle werden bislang kostenintensiv entsorgt und in Verbrennungsanlagen allenfalls energetisch verwertet. In der Region Schwarzwald nutzen Fraunhofer-Forschende die wertvolle Ressource zur Herstellung von Biowasserstoff. Im Verbundvorhaben H2Wood – BlackForest wurden eigens Fermentationsverfahren mit wasserstoffproduzierenden Bakterien und Mikroalgen zur biotechnologischen Erzeugung des grünen Energieträgers entwickelt. Bereits 2025 soll eine Pilotanlage zur Produktion von Biowasserstoff in Betrieb genommen werden. Eine im Rahmen des Projekts veröffentlichte Untersuchung beleuchtet darüber hinaus die Potenziale, Barrieren und Handlungsmaßnahmen zur regenerativen Wasserstofferzeugung aus Rest- und Altholz in der Region Schwarzwald. Weiterlesen

Klimafreundlicher Strom aus Ammoniak

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© Fraunhofer IKTSDemonstrationsanlage zur CO2-freien Stromerzeugung mit Ammoniak in Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC)

© Fraunhofer IKTS
Demonstrationsanlage zur CO2-freien Stromerzeugung mit Ammoniak in Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC)

Bei der Stromerzeugung mit Wasserstoff entstehen keine klimaschädlichen Emissionen. Doch Speicherung und Transport des Gases sind technisch anspruchsvoll. Fraunhofer-Forschende nutzen deshalb das leichter handhabbare Wasserstoffderivat Ammoniak als Ausgangsstoff. Im Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stack wird Ammoniak zerlegt und der entstehende Wasserstoff in Strom verwandelt. Die Abwärme kann beispielsweise als Heizenergie genutzt werden.

Auf dem Energieträger Wasserstoff und seinen Derivaten ruhen große Hoffnungen. In der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung nehmen sie bei der Energiewende eine zentrale Rolle ein. Insbesondere Ammoniak (NH3) hat dabei ein hohes Potenzial, denn Wasserstoff lässt sich in Form von Ammoniak besser speichern und transportieren.

Ein Forschenden-Team mit Prof. Laura Nousch vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden hat auf Basis eines Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stacks (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) einen Demonstrator entwickelt, der Ammoniak direkt und mit einem hohen Wirkungsgrad verstromen kann. Strom und Wärme entstehen in einer einzigen kompakten Anlage – ohne CO2-Emissionen oder andere schädliche Nebenprodukte. Weiterlesen

Neuartiges Katalysatorsystem für das Open-Loop-Recycling von hartnäckigen Kunststoffabfällen

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Forschende des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen haben in Zusammenarbeit mit Partnern aus Ungarn einen wichtigen Fortschritt im Bereich des Kunststoffrecyclings erzielt. Sie entwickelten ein neuartiges Katalysatorsystem, das Polyethylen-Abfälle gezielt in Propen, ein wertvolles chemisches Zwischenprodukt, umwandelt. Dieser innovative Ansatz revolutioniert das „Open-Loop“-Recycling von hartnäckigen Kunststoffabfällen. Weiterlesen

Calcium-basierte Metall-Luftsauerstoff-Batterien als alternative Energiespeicher

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Entwickelt im „CaSaBatt“-Projekt: Testzelle einer Metall-Sauerstoff-Batterie im Labormaßstab. Bildnachweis: Daniel Schröder/TU Braunschweig

Entwickelt im „CaSaBatt“-Projekt: Testzelle einer Metall-Sauerstoff-Batterie im Labormaßstab. Bildnachweis: Daniel Schröder/TU Braunschweig

Der Klimaschutz und die Energieversorgung sind wesentliche Faktoren für eine nachhaltige Entwicklung des Wirtschafts- und Technologiestandorts Deutschland. Langfristig wird bei der Energieversorgung überwiegend auf fossile Brennstoffe verzichtet werden müssen, damit die angestrebten Klimaschutzziele erreicht werden. Batterien mit großer Energiedichte und ausreichender Zyklenstabilität sind hierbei für die Herausforderungen im Rahmen der Energiewende unverzichtbar. Neben Festkörperbatterien sind Metall-Sauerstoff- und Metall-Schwefel-Batterien zukunftsweisende Batteriekonzepte. Im Forschungsprojekt „CaSaBatt“ hat die Technische Universität Braunschweig zusammen mit Partnern im August 2024 einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung von Metall-Sauerstoff-Batterien erreicht: Erste Zyklen mit den entwickelten Anoden- und Kathodenmaterialien sowie Elektrolyten konnten in einer Testzelle im Labormaßstab erfolgreich getestet werden. Weiterlesen

Mit Gefahrstoffschränken Mitarbeiter und Umwelt schützen

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© asecos GmbH

© asecos GmbH

Ob entzündbare Flüssigkeiten, explosive oder giftige Stoffe – wenn gefährliche Substanzen zum Arbeitsalltag gehören, haben Arbeitgeber wichtige Schutzmaßnahmen zu treffen. Basis sind dafür die gesetzlichen Grundlagen. Außerdem muss gewährleistet sein, dass die Mitarbeiter die Vorschriften kennen und einhalten. Um ein sicheres Arbeitsumfeld zu schaffen, ist zunächst eine ausführliche Gefährdungsbeurteilung durchzuführen, der dann weitere Präventionsmaßnamen folgen. Zu diesen gehört etwa die Anschaffung von Sicherheitsschränken nach Europäischer Norm EN 14470 Teil 1 und 2 . Sicherheitsschränke von Experten für Gefahrstofflagerung und -handling wie asecos bieten nicht nur den nötigen Schutz, sondern sind auch flexibel einsetzbar.
In unserer modernen Arbeitswelt kommt kaum eine Branche ohne Stoffe mit Gefährdungspotential aus, doch in der Routine wird dabei eines oft vergessen: Der unsachgemäße Umgang und die unsachgemäße Lagerung von Gefahrstoffen bergen Risiken für Mensch und Umwelt. Daher ist der Arbeitgeber dazu verpflichtet, Sicherheitsmaßnahmen vorzunehmen. Weiterlesen

ECOplus – 100% Energie-/ Ressourcen-Effizienz und hybride Energie-Versorgung

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© Noppel Maschinenbau GmbH

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Gemäß ihrem Firmen-Leitbild hat die apra-gerätebau GmbH in Verantwortung für Mitarbeiter, Umwelt und Produkt-Qualität in eine flexible, nachhaltige Vorbehandlungsanlage investiert und nicht, wie sonst üblich, nur theoretische Alibi-Nachrüst-Möglichkeiten für Hybrid-Beheizungen, Energie- und Ressourcen-Effizienz vorgesehen. Weiterlesen

Beständige Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe für Langzeitanwendungen: Der Forschungsverbund BeBio2

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Der Einsatz von Biokunststoffen, insbesondere in langlebigen Produkten, wird durch eingeschränkte Kenntnisse und schwer zugängliche Informationen zu deren Beständigkeit erheblich gehemmt. Zu diesem Ergebnis kam die Studie BioResist (FKZ 22001017), welche an der Universität Kassel (Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik) durchgeführt wurde.
Aufbauend auf den Erkenntnissen der BioResist-Studie zielt der Forschungsverbund BeBio2 darauf ab, die Datenlage zur Beständigkeit zahlreicher Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe erheblich zu verbessern und diese Informationen öffentlich zugänglich zu machen. Dies soll den vermehrten Einsatz biobasierter Werkstoffe fördern. Der Verbund wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert und umfasst 12 Teilprojekte, die an den drei beteiligten Forschungseinrichtungen – dem Institut für Werkstofftechnik – Kunststofftechnik der Universität Kassel, dem Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart und dem Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung (IAP) – durchgeführt werden. Zusätzlich ist die Altair Engineering GmbH an der Erstellung der Datenbank beteiligt. Weiterlesen