Lärm aus der Luft

Zunehmend gibt es Berührungspunkte zwischen Bürgern und dem steigenden Luftverkehr in Deutschland. DLR und Köln/Bonn Flughafen arbeiten deshalb verstärkt an Lärmquellen von Zivilmaschinen. Auch internationale Airlines sind interessiert an der Lärmreduzierung ihrer Maschinen, jedoch nur aus Kostengründen.

Köln. Aus der Ferne sieht man sie zunächst nur. Majestätisch gleiten sie dem Grund entgegen. Dann ein hohes Sirren, zunehmend dröhnend und schließlich fliegen sie zischend vorbei. Was für einige Beobachter am Straßenrand für Staunen sorgt, löst jedoch für Bewohner weniger Enthusiasmus aus und kennt nur einen Namen: Fluglärm.

Für diese Menschen ist es entweder ein pureres Stressphänomen oder ein beiläufiges Geräusch ihrer Umwelt wie das Vogelzwitschern auf dem Bauernhof.

Schon lange arbeiten DLR und Köln/Bonn Airport an Lösungen, diesen Lärm so gering wie möglich zu halten. Dabei bedienen sie sich verschiedener Elemente. Allerdings greift man seit letztem Jahr auf eine innovative Lasermesstechnik zurück, die es ermöglichen soll, die Ursachen genauer zu identifizieren. Diese Art der visuellen Messtechniken hat auch schon das Kölner Toyota Motorsport-Team zum Titel in der Langstreckenweltmeisterschaft verholfen und zählt zu den innovativsten ihrer Art. Sie machen Strömungen und ihre Strukturen im Triebwerksstrahl und damit Lärmquellen für Forscher sichtbar.

Angewandt wird diese komplexe Technik in Versuchshallen, die es bereits auf mehreren Flughäfen gibt. Als Testträger dient ein Flugzeug vom Typ Airbus A320  namens ARTA (Advanced Technology Research Aircraft).

Doch wer dachte, dass das Triebwerk das lauteste Teil am Flugzeug sei, täuscht: Entscheidend ist die Frage, wie die Strömung im Triebwerk noch besser beeinflusst werden kann, um den Lärm dahinter zu senken. Das heißt, dass das gesamte Strömungsbild eines Flugzeuges bestmöglich Turbinen und auch Tragflächen mit einander vereint. Auch wenn moderne Flugzeuge mit extrem teurer Technik ausgestattet sind, heißt das nicht, dass deren Potenzial komplett ausgeschöpft wird. Obwohl schon bereits modernste Technologien und Lösungen aus der Strömungstechnik erste Erfolge erbringen konnten, liegt der Lärmpegel eines Landen A380 laut Frankfurt Airport zwischen 70 und 80 Dezibel.

 Cargo-Airliner als nächtlicher Albtraum

Große Cargo-Airliner aus den USA, wie der McDonnell Douglas-11 (kurz MD-11) erzeugen immer noch Werte zwischen 80 und sogar 95 Dezibel (dB) und sind für Bürger die immer noch größte nächtliche Lärmquelle. Grund sind hierfür eine alte veraltete Triebwerkstechnik und Aerodynamik. Das sieht auch Dipl. Ingenieur Dr. Isermann von der DLR: „Zum anderen wird im Frachtbetrieb in der Regel mit hohen Auslastungen geflogen, was zu schlechteren Steigleistung und höheren Pegeln am Boden führt“

Dipl.-Ing. Martin Partsch, Leiter für Schad- und Lärmmessung am Köln/Bonn Flughafen, sieht ebenfalls die Probleme in dem in die Jahre gekommenen Frachter:

„Für die MD-11 werden auch in den nächsten vier bis fünf Jahren die Tage gezählt sein und durch modernere Modelle ersetzt werden.“ Jedoch sieht er eine Modernisierung nicht als Ausweg aus der Fluglärmspirale: „Das wäre zu teuer, der Bauraum für neue Triebwerke würde einfach fehlen und sie selbst sind extrem teuer. So ein Triebwerk kann bis zu 20 Mio. Dollar kosten.“

Somit geht kein Weg an der Ausmusterung vorbei. Köln/Bonn Airport wollte 2013  mit Hilfe eines Nachlasses bei den Start-/Landegebühren einen Anreiz für den Kauf von leiseren Frachtmaschinen, wie der Boeing B777 machen, um gleichzeitig die alten Maschinen wie die MD-11 auszumustern. Zu sehen sind diese neueren Modelle vereinzelt, wie zum Beispiel bei dem Transportunternehmen FedEx.

Zu sehen sind hier auch die Wirtschaftsinteressen der Airlines und Flughäfen, die bei den Flugzeugen primär an geringem Verbrauch und hoher Kapazität bei der Abfertigung interessiert sind. „Lärm ist da eine Bremse – die in der Regel von den Behörden gezogen wird.“

Aerodynamik als wichtiger Faktor

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Strömungstechnik versucht man nun eine Korrelation zwischen Akustik und Aerodynamik zu finden. Anstatt komplette Flugzeuge für viel Geld umzurüsten versucht man sie mit kleinen Modifikationen leiser zu machen.

Laut Dr. Isermann, Ingenieur im Bereich Strömungstechnik der DLR in Göttingen, befindet sich innerhalb der Triebwerke zurzeit keine kritische Lärmquelle. „Die Turbine wird es vermutlich auch nicht werden, weil sie hochfrequenten Lärm generiert, der bei der Ausbreitung durch die Atmosphäre stark gedämpft wird.“

Strahllärm kann nur begrenzt reduziert werden, weil er außerhalb des Triebwerks entsteht. „Neben Senkung der mittleren Geschwindigkeit (durch Erhöhung des Nebenstromverhältnisses) kann man noch die Mischungsvorgänge zwischen Strahl und Luft verbessern – das geschieht in der Regel durch gezahnte Düsen.“

Reduzieren tut dieses Element laut Lufthansa jedoch nur einen Dezibel(dB). Insgesamt habe man aber schon 30 Prozent der Lärmemission mit der aktuellen Flotte reduzieren können. Andere Mechanismen zur Senkung des Fanlärms sind die Reduktion der Umfangsgeschwindigkeit – dadurch kann erreicht werden, dass die sog. „Kreissägentöne“ eliminiert werden. Diese entstehen, wenn sich die Blattspitzen des Fans mit Überschallgeschwindigkeit bewegen. Somit erzielt die Summe kleiner Veränderungen große Schritte. Wenn man sich an dem Flightpath2000-Konzept der EU-Kommission orientiert, welches vorsah das Ziel von ganzen 65% im Vergleich zu 2000 zu erreichen, fehlen noch mal 35 Prozent.

Konflikt zwischen Innovation und Gesellschaft

Als weiteres Beispiel für den Interessenkonflikt nennt Isermann die Entwicklung von Triebwerkskonzepten wie dem Open Rotor. Dieses weißt einen deutlich besseren Wirkungsgrad auf, aber auch deutlich lauter ist. Somit ist festzustellen, dass Innovation nicht immer im Einklang mit den nötigen Rahmenbedingungen von Gesetz und Gesellschaft einhergehen kann.

Es muss aber gesagt werden, dass sich mit der Einführung der neuen Triebwerkstechnologien in den letzten Jahren schon viel getan hat – allerdings wird es dauern, bis diese Technologien den Markt durchdrungen haben, da Flugzeuge typische Lebensdauern von 20-30 Jahren haben.

Lokale Schadensbegrenzung und Anreize für Airlines schaffen

Beim Flughafen setzt man dagegen verstärkt auf Lärmreduktion und Schutz vor Ort, angepasste Flugroutenführung und dessen Umsetzung bei den Gesellschaften. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Methode des kontinuierlichen Landeanflugs (CDA: continuous descent approach) in stark bewohnten Regionen. Anstatt ein Flugzeug wie üblich in mehreren Stufen absinken zu lassen, gibt man hier eine Mindestflughöhe von über Wohngebieten vor und lässt sie von dort aus in einer Steigung sinken. „Der Vorteil ist, dass man die Bebauung deutlich höher Überfliegen kann und dient besonders den Bereichen, die 20-30 km vom Flughafen entfernt sind.“  2008 hat man dazu schon Versuche gemacht und messtechnisch begleitet. Besonders lohnt es sich in Ballungsgebieten wie Köln, Leverkusen und Siegburg. Geflogen wird diese Methode besonders in der Nacht. Als Vorteile nennt er die optische Wahrnehmung, Lärmminderung in einer Größenordnung von 3-6 dB und ein Treibstoffersparnis um die 200kg/Anflug). Kleiner Nebeneffekt: Die Airlines sind gewillt dies umzusetzen, da es bares Geld spart.

Laut Partsch wird dieses Verfahren von 22-6 Uhr durchgesetzt, künftig sogar bis 8 Uhr. Für die alte MD-11 muss es ganztägig angewandt werden. Als zusätzlichen Anreiz, schrieb der Flughafen einen Preis aus für die höchste CDA-Quote und die größte Steigerung: „Es kommt immer darauf an wie das von Gesellschaften und besonders der Flugkapitäne umgesetzt wird, – mit diesem Preis haben wir das erreichen können“.

Auch soll vermehrt auf die vorgegebenen Flugrouten in der horizontalen Ebene geachtet werden. So will man so wenige Wohngebiete wie möglich direkt überfliegen.

Daneben wird auch passiver Schalschutz betrieben. Rund 85 Mio. Euro flossen laut offiziellen Angaben in den Ausbau von ca. 24.000 Wohneinheiten rund um den Flughafen. Verzeichnen sind laut eigenen Umfragen hauptsächlich positive Ergebnisse.

Der Mensch als eigener Stressfaktor

Trotz allen Bemühungen muss sich der Flughafen gegen Klagen von Kommunen wehren, die sich immer noch nicht mit den Umsetzungen zufrieden geben: „Die Kommunen sind da ganz unterschiedlich, beispielsweise beklagt man in Siegburg vor Gericht unsere Nachbetriebsregelung„

Eine weitere Erklärung sei, dass 2/3 der Fluglärmbeschwerden sich nicht auf akustische Wahrnehmung allein beschränken, sondern auf die allgemeine Bereitschaft unterschiedlich auf diesen Lärm zu reagieren.

Die Belästigungsreaktion lassen sich nicht messen, da jeder Mensch anders auf Geräusche reagiert. Somit ließe sich auch nicht feststellen, ob Menschen generell mit der Zeit gestresster werden oder der Lärm selbst für ihren Zustand verantwortlich sei.

von Andreas Ellmerer

FAIR PLAY ?

Das Freistoßspray und seine Folgen Folgen im Fußball

Das durch die Fußballweltmeisterschaft in Brasilien bekanntgewordene Freistoßspray, von Pablo Silva, welches auch in der Bundesliga eingeführt werden sollte, hat den Test beim TÜV- Rheinland nicht bestanden. Nachdem es in der Primera Division in Spanien eingeführt wurde, sollte es auch in der Bundesliga eingeführt werden.

Das sogenannte „Fair Play 9-15“ soll lange Diskussionen um den genauen Ort des Freistoßes und eine Mauer, die sich immer weiter nach vorne schiebt, verhindern. Dadurch soll es weniger wiederholte Freistöße, Spielverzögerungen und gelbe Karten geben. Auf Grund von Fluor-Kohlenwasserstoff (FCKW) und Parabene, die hormonell wirken und allergische Reaktionen ausführen, war der TÜV jedoch strikt gegen das Hilfsmittel. Ein Grund für das Verbot ist ein selbstverständliches Flammensymbol, welches für hochentzündliche Produkte gilt. Weitere Gründe waren zu hohe Importkosten und eine Treibhauskonzentration von 33 Prozent, die der TÜV genannt hat.

Ralf Diekmann, Experte beim TÜV-Rheinland, sagte hierzu : „Das Freistoßspray erfüllt zwar Sinn und Zweck, jedoch entspricht es nicht dem EU-Standard für solch ein Mittel. Deswegen hat es den Test nicht bestanden. Vor allem die Treibhauskonzentration von 33 Prozent war ausschlaggebend für uns“.

Das Gemisch, das wie bei einer Rasierschaumdose durch Druck durch ein kleines Käppchen nach außen gedrückt wird, hat eine Außenhülle aus recyclebaren Aluminium. Es besteht zu 20 Prozent aus Butangas, ein gasförmiges, farbloses Alkan (Grenzkohlewasserstoff), zwei Prozent aus Propangas und einem Prozent aus Tensiden, eine Flüssigkeit die als Bindemittel zwischen zwei, in der Regel, nicht mischbaren Stoffen gilt. Jenes ist laut Hersteller komplett biologisch abbaubar.

Beim Sprühen dehnt sich das Butangas aus und es entsteht ein weißer Schaum. Nach spätestens 120 Sekunden ist der Wasseranteil, der bei 77 Prozent liegt, verdunstet und die Schaumbläschen platzen.

Professor Dr. Winfried Siffert , Toxikologe aus Essen, nahm Stellung zu den Inhaltsstoffen und sagte hierzu : „Das Spray kann bei Kontakt mit den Augen zu Rötungen und Anschwellungen führen. Beim Inhalieren kann das Spray schlimme Schwindelanfälle verursachen, da die Inhaltsstoffe wie Butangas, Propangas und Tensidin narkotisierend wirken. Die hormonähnlichen Stoffe, Diazolidinyl Urea (Parabene), sind ebenfalls ein Faktor dafür, dass man das Freistoßspray verbieten sollte. Parabene sind Auslöser für Brustkrebs, ähnlich wie bei Deodorants, die aufgrund von diesen hormonähnlichen Stoffen zu allergischen Reaktionen und im schlimmsten Fall zu Brustkrebs führen können.“

Der Zwischenhändler hat mittlerweile bestätigt, dass die Etiketten den EU-Normen entsprechen. Die Dekra hat zudem schon die Verkehrstauglichkeit des Produktes geprüft und kam zu einem positivem Ergebnis, das zu einer Einführung in die Bundesliga geführt hat.

Bleibt letztendlich nur noch die Frage, ob das „Fair-Play 9-15“ in Zukunft auch als Alternative ohne schädliche Parabene und mit EU Standard angeboten wird. Das Freistoßspray nutzt zwar seine Chancen und vereinfacht den Fußball, jedoch sorgen die hormonähnlichen Stoffe weiterhin für Risiken und Bedenken.

von Sascha Mohammadkhani

Schall und Rauch

Jedes Jahr zu Sylvester wird der nächtliche Himmel durch bunte Feuerwerksbilder und schillernde Farben erhellt. Leuchtende Funken rieseln herab, prasselnde Geräusche ertönen und dichter Nebel verdeckt die Sicht. Doch dieses Jahr gibt es etwas Neues: der Hersteller von pyrotechnischen Produkten, Weco in Eitorf, hat eine umweltfreundlichere Feuerwerksbatterie hergestellt, welche dieses Jahr erstmalig in Deutschland verkauft wird. Dabei handelt es sich um eine neue Anordnung von Knallkörpern, bei denen umweltverträgliche Materialien verwendet werden.

Weco entwickelt ständig Neuheiten. Der Schwerpunkt liegt bei Batterien, da diese einfacher in der Nutzung für den Verbraucher sind. Unter dem Namen „Pyromould“ ist eine neue Produktserie entstanden, bei der besondere Umweltaspekte berücksichtigt wurden. Die maschinell hergestellten Pyromould Batterien sind aus nachwachsenden Rohstoffen gefertigt: das feuerbeständige und wasserfeste Material des Batteriekörpers besteht aus Pflanzenfasern und Stärke, aber auch aus landwirtschaftlichen Restartikeln wie Schlacke. „Die Schlacke wird im Ofen gebacken, sodass der Batteriekörper schwer und formstabil ist, was einen sicheren Stand und besonders exakte Abschüsse mit gleichmäßigen Effekthöhen ermöglicht“, sagt der Vertriebsleiter Oliver Gerstmeier. Die Batterien haben eine Brenndauer von etwa 20 Sekunden und ungefähr 35 Meter Effekthöhe. Sie erzielen somit sogar eine größere Höhe als normale Batterien, welche nur etwa 30 Meter Effekthöhe haben. Auch in Raketen werden zum Teil umweltfreundliche Materialien wie Papier und Pappe, Ton, Kreide, Kohle und verschiedene Salze für die chemische Zusammensetzung verwendet.

Damit die Umwelt durch Pyrotechnik nicht so stark verschmutzt wird, haben Feuerwerkshersteller wie die Firma Weco verschiedene Verordnungen und behördliche Vorschriften zu befolgen. Sowohl Fertigung als auch Verwaltung, Vertrieb und Versand arbeiten nach einer neuen Norm, einem besonderen Regelwerk, das für Nachhaltigkeit sorgt. Die Einhaltung wird regelmäßig vom TÜV geprüft und überwacht. Oliver Gerstmeier sagt dass, „alle Artikel nach gesetzlichen Vorschriften gefertigt werden“. Für den Umweltschutz, das heißt Gewässer, -Immissions- und Bodenschutz sowie die Abfallwirtschaft, zahlt Weco unter anderem Verpackungsgebühren. Die Mitarbeiter müssen auch bestimmtes Schuhwerk und Kleidung ohne Reibung tragen. Weco verwendet auf ihren Verpackungen den Grünen Punkt, womit sie signalisiert, dass sie die Regelungen der Verpackungsverordnung einhält. „Es gibt keine Branche in der mehr kontrolliert wird“, sagt Oliver Gerstmeier. „Für den Ernstfall sind wir gewappnet und es werden sofort Leitzentralen, wie die der Polizei und der Feuerwehr, informiert.“

Auch die Feuerwerkskörper mussten im Laufe der Jahre angepasst werden: laut Oliver Gerstmeier liegt dies an den Veränderungen des Geschmacks aber auch an Gesetzesänderungen, wie der Erhöhung der maximalen Effektmenge von 200g auf maximal 500g. Der Vertriebsleiter erklärt: „Das Knallfeuerwerk ist rückläufig, da die Menschen lieber Effekte haben wollen. 65% der Hauptumsätze erzielen die  Raketen-und Familiensortimente und die Batterie- und Verbundfeuerwerke.“ Nach dem aktuellen Sprengstoffgesetz sind die Pyrotechnischen Unternehmen dazu verpflichtet, produktionsbegleitende Tests durchzuführen. Diese Tests finden zu festgelegen Zeiten statt und müssen von der Bezirksregierung Köln genehmigt werden. Bei den Tests selber muss keine besondere Rücksicht auf die Umwelt genommen werden, da diese im Sprengstoffgesetz verankert sind. Jedoch werden zwei Drittel der Ware schon in China von eigenen Weco-Mitarbeitern geprüft, damit defekte Ware nicht nach Deutschland verschifft und somit die Umwelt verschmutzt wird.

Mit 89 Millionen Euro Umsatz im Jahr und drei Standorten in Deutschland ist Weco der größte pyrotechnische Hersteller. 2010 wurde dort die erste automatische Batteriefeuerwerk Fertigungsanlage der Welt installiert. Dort befinden sich die Fertigungsstraßen für die Produktion von Silvesterfeuerwerks-Raketen und modernsten Treiberpressen. Die Treiber erzeugen einen Druck von über 100 Tonnen und müssen mit Starkstrom versorgt werden. Auch die Produktionsstraße der Batterieanlage funktioniert weitgehend vollautomatisch. Weco produziert ab einem Auftragswert von 2.500 Euro auch Großfeuerwerke für Veranstaltungen wie Rhein in Flammen. Sollte jedoch eine schon produzierte Veranstaltung ausfallen, trägt der Veranstalter, der Weco gebucht hat, die Kosten.

Für die neuen Pyromould Batterien hat WECO in Deutschland, Österreich und der Schweiz eine exklusive Marktstellung. Lediglich das pyrotechnische Unternehmen „Lesli“ in den Niederlanden vertreibt ebenfalls diese Batterie. Ähnlich umweltfreundliche Batterien, wie beispielsweise die „Blackboxx“, eine wiederaufladbare Batterie, stellt die Firma „Voigt Pyrotechnik“ her. Andere Unternehmen wie „Comet Feuerwerk“ können aber, dank Ihrer Zugehörigkeit zu dem weltweit größten Beschaffungsunternehmen Li&Fung, auf qualitativ und quantitativ starke Ressourcen zurückgreifen.

Bevor die fertigen Artikel aber endgültig in den Handel kommen, brauchen sie zuerst noch eine amtliche Zulassung. Diese wird von verschiedenen Prüfstellen, wie der Bundesanstalt für Materialforschung und– prüfung (BAM) in Berlin oder auch von EU Prüfstellen, vergeben. Das kann jedoch zwei bis sechs Monate in Anspruch nehmen. Aus diesem Grund sind die Neuheiten für das Jahr 2015 schon in Bearbeitung. Im Januar werden sie dann einem breiten Publikum auf der Spielwarenmesse in Nürnberg vorgestellt.

von Victoria Wegmann

Umweltaspekt der Biopolymeren Kunststoffherstellung

Kunststoffherstellung der Dr. Hagen Stiftung in Bonn

Aktuell wird Erdöl zur Kunststoffherstellung verwendet. Laut Plastics Europe wurden im Jahr 2013 in Deutschland insgesamt 19.8 Millionen Tonnen Kunststoff produziert und dafür insgesamt 830 Millionen Liter Erdöl eingesetzt. Die deutsche Kunststoffindustrie möchte auf Alternativen setzen, da das Erdöl in unser Trinkwasser gelangen kann und schädlich für unsere Umwelt ist. Eine dieser Alternativen sind biopolymere Kunststoffe. Bioblow Projektleiter Dirk Gommes und Dr. Olaf Bruch erklärten sich bereit ein Interview über die Forschungsarbeiten zu führen.

 Mit welchem Projekt beschäftigt sich das Institut aktuell?
D.Gommes: Wir arbeiten momentan an dem Matres- und Bioblow-Projekt.

 Beteiligt sich der Staat finanziell an dem Projekt?
D.Gommes: Es besteht eine kleine, staatliche Zusammenarbeit, da auch Hochschulen sich an unseren Projekten beteiligen. Hauptsächlich werden solche Projekte von Spenden und beteiligten Stiftungen unterstützt.

In welchen Bereich fällt diese Forschung?
D.Gommes: Es ist eine reine Auftragsforschung für Kunden.

Welchen ausschlaggebenden Unterschied gibt es zwischen Biopolymeren und Erdöl?
D.Gommes: Der biopolymere Kunststoff ist bei der Herstellung deutlich teurer als Kunststoff auf Petrobasis. Daher wird momentan die petrochemische Kunststoffherstellung bevorzugt.

Wann rechnet man damit, die Qualität des biopolymeren Kunststoffes an den Kunststoff auf Petrobasis angepasst zu haben?
Dr.Bruch: Es kann noch 10-20 Jahre dauern bis biopolymere Kunststoffe auf den selben Stand sind.

Welche Kreise beteiligen sich an dem Projekt und aus welchem Grund?
Dr.Bruch: Es arbeiten Firmen, Universitäten, Hochschulen und weitere Interessenten mit uns zusammen, die entweder Verantwortungsbewusstsein oder internes Interesse an den Projekten haben und damit ihre Produkte optimieren wollen.

Angenommen die Forschungsergebnisse des biopolymeren Kunststoffes sind dem heutigen Stand gleichgezogen, kann man es dann ohne weitere Komplikationen einsetzen?
D.Gommes: Die Blasformtechnik ist sehr simpel. Bei diesem Verfahren kann man auf Erdöl verzichten und auf die biopolymere Kunststoffherstellung setzen. Jedoch muss die Qualität des Endproduktes gleich dem des aktuellen Kunststoffes sein. Daran forschen wir und sind zu neuen Ergebnissen gekommen.

Wie sehr kann man sich auf diese Simulationen verlassen?
D.Gommes: Mit jeder Optimierung der Simulation ziehen die virtuellen und realen Ergebnisse näher zueinander. Bei jedem Fortschritt werden diese Vorgänge immer sicherer und zuverlässiger.

Welche Art von Tests werden beispielsweise durchgeführt?

D.Gommes: In Art von Simulationstechnik oder Tools erweitern wir die Forschungen, testen die Belastbarkeit des Kunststoffes und rechnen uns die optimale Verarbeitungstemperatur aus. Außerdem werden durch die Simulationen die notwendigen Maschinenausstattungen viel übersichtlicher. Die Art der Simulation ist neu, da die Blasformmaschinen viel kleiner sind als vor einigen Jahren. Die von uns neue Simulationstechnik, die vom PC gesteuert wird, ist sehr nah an den realen Bedienungen und der Belastbarkeit des Kunststoffes. Diese ausgebesserte Technik bringt unser Institut ein großes Stück weiter und wir können die neuen Errungenschaften unseren Interessenten weiter verkaufen und empfehlen.

Welche Unterschiede sind wirtschaftlich gegeben?
D.Gommes: Biopolymere Kunststoffe sind zwar aus nachhaltigen Stoffen, jedoch ist es nicht viel umweltfreundlicher als herkömmlicher Kunststoff auf Petrobasis.

Wie werden die Kunden über die Entwicklung der Forschungsergebnisse informiert?
Dr.Bruch: Die Forschungsergebnisse werden anhand von Datenblättern die beteiligten Unternehmen weitergeleitet, damit diese es an ihren Produkten testen können.

 Welches Ziel hat solch eine Forschungsarbeit?
D.Gommes: Anhand dieser Forschungsarbeiten optimieren wir das Zielprodukt. Somit können wir unsere Produkte besser verkaufen.

Wie hoch stehen die Chancen, dass sich Ihr Produkt durchsetzen kann? 
Dr.Bruch: Es ist ein neuer und dynamischer Markt, da es diese Art der Kunststoffherstellung vor einigen Jahren noch nicht gab. Das ist Neuland für unser Institut. Die Erfolge sprechen für uns und motivieren uns zu weiteren Forschungen bis wir das Ideal erreicht haben. Jedoch haben wir mit der Erfindung der kleinsten Blasformmaschine ein Meilenstein in der Kunststoffbranche erreicht. Mithilfe der ausgebesserten Simulationstechniken wurden große Erfolge erzielt.

Gibt es Werkstoffe mit denen man nicht forschen kann?
D.Gommes: Es ist unmöglich alle Werkstoffe zu testen, da unsere Forschungen sich nach dem Kundenwunsch richten.

Fazit: Die biopolymere Kunststoffherstellung kann eine Alternative sein. Fest steht jedoch, dass noch lange geforscht werden muss, damit der biopolymere Kunststoff den Kunststoff auf Petrobasis ersetzen kann.

von Cansu Altuntas

Forschergruppe der Hochschule auf der Suche nach klimaschonenderem Zement

Seit kurzem hat eine Forschergruppe der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg ein Projekt gestartet, was dazu beitragen soll, eine bessere Umwelt zu schaffen. Die Gruppe ist auf der Suche nach klimaschonenderem Zement, weil beim normalen Zement der CO2-Ausstoß zu hoch ist. Mit dem klimaschonenderem Zement soll die Umwelt entlastet werden, da bei seiner Herstellung weniger CO2 ausgestoßen wird. Um zu erfahren, wie die Forscher genau vorgehen und wie weit sie bis jetzt mit ihrer Suche gekommen sind, habe ich Professor Dr. Steffen Witzleben, den Leiter der Forschergruppe, zu diesem Projekt befragt.

Interviewer: Herr Professor Dr. Witzleben, Sie leiten ja eine Forschergruppe an der Hochschule, die nach klimaschonenderem Zement sucht. Was haben Ihre Forschungen bislang ergeben?

Steffen Witzleben: Wir haben erste interessante Ansätze gefunden, wie wir den Zement klimaschonender gestalten können. Unser Projekt handelt im Prinzip von Ersatzstoffen im Zement, die wir einsetzen und die eine relativ hohe Reaktivität zeigen. Dort haben wir mit Veränderung von bekannten Materialien bereits einige Ansätze gefunden, um dort eben Zement in einer besseren Reaktivität zu bekommen.

Interviewer: Wo genau und mit welchen Mitteln suchen Sie nach dem Zement?

Steffen Witzleben: Es handelt sich hier bei den Stoffen, die wir einsetzen, um Puzolane. Das sind aktive Stoffe, die letztenendes dann auch Zement zum Teil ersetzen können, wenn man diese dem Zement zusätzt. Da die Puzolane ja nicht bei höheren Temparaturen gebrannt werden müssen, führen sie auch nicht zu einem CO2-Beitrag in der Atmosphäre. Unser Ziel ist es halt, diese Stoffe so reaktiv zu gestalten, dass wir einen Teil des Zementes ersetzen können.

Interviewer: Wie oft hat es ein Forschungsprojekt dieser Art schon in Deutschland gegeben?

Steffen Witzleben: Es gibt schon eine ganze Reihe von Untersuchungen, um den CO2-Impekt im Zement zu reduzieren. Der erste Bereich war der Brennstoff, Zement wird ja bei sehr hohen Temperaturen gebrannt, bei Temperaturen von 1500 Grad Celcius, und das wurde früher mit Kohle bzw. Gas oder Erdöl getan. Mittlerweile erfolgt das mithilfe von Recyclingmaterialien, das heißt es werden zum Beispiel Stoffe aus dem gelben Sack verwendet, um solche Temperaturen mit zu erzeugen. Seit dem letzten Jahrzehnten sucht man eben mehr Ersatzstoffe für den Zement, unter anderem Calcium Karbonate. Das heißt Kalkstein wird dann mit dazugesetzt und wir probieren dies noch mit anderen Materialien. Das Ziel unseres Projekts ist, die Reaktivität des Zementes zu erhalten. Die anderen Verfahren hatten bisher den Nachteil, dass die Zemente dort langsamer abbinden und das möchte man natürlich nicht. Die Häuser oder Wände die man erstellt sollen in der gleichen Zeit fest und stabil werden wie bisher, und das war mit den bisherigen Methoden noch nicht möglich.

von Saskia Tafuna

Stadtwerke Bonn rüsten Straßenzug auf LED um

Die Stadt Bonn reagiert auf das aus Brüssel kommende Verbot für konventionelle Leuchtmittel und setzt auf LED-Beleuchtung in Bad Godesberg.

Ralf Murmann (45 Jahre) ist Elektromeister der Stadtwerke Bonn und begleitet den Umbau der Straßenbeleuchtung. Früh morgens fährt das achtköpfige Team in die Koblenzer Straße. Dort bringt der Richtwagen die Mitarbeiter auf etwa drei bis vier Meter Höhe. Zu erst nehmen die Arbeiter den Witterungsschutz ab und beginnen dann mit dem Umbau. „Bei der Standardlampe kann durch den Verbau eines Adapters der neue Leuchtstoff sehr einfach angebracht werden“, sagt der Elektromeister Murmann. Die Modernisierung findet im „Retro-Fit-Verfahren“ statt. Dies bedeutet, dass die alten Leuchten weiterhin erhalten bleiben, es werden lediglich die Leuchtmittel getauscht. Das geschieht mittels eines Adapters, der auf die Öffnung der konventionellen Fassung angebaut wird. Auf diese Kupplung können dann die LED-Leuchtmittel montiert werden. Nach Aussage des Elektromeisters kommt es bei dem Umbau der Lampen auf der Koblenzer Straße in Bad Godesberg zu keinen größeren Problemen und die Arbeiten sind nach einer halben Stunde je Lampe getan. „Anders sieht es bei sehr alten Leuchten aus“, erklärt Murmann. Diese müssen teilweise abgebaut werden und in den Werkstätten der Stadtwerke Bonn über mehrere Stunden aufwändig umgerüstet werden und dann erneut am ursprünglichen Standort montiert werden. Auch die Anzahl der Lampen hat sich im Zuge der Umrüstung erhöht.

Das menschliche Auge hat sich eher an das „warme Licht“ der Quecksilber- oder Natriumdampflampen gewöhnt. Eine Ausstrahlung mit der neuen Technik in ähnlicher Form ist nur dann möglich, wenn mehrere LED-Leuchten aufgebaut werden. Laut der Stadtwerke hat sich so die Anzahl von Leuchten im gesamten Stadtgebiet in den letzten sieben Jahren um weitere 550 Stück erhöht. „Dadurch, dass das Stadtbild nicht stark verändert werden soll, führt dies regelmäßig zu Schwierigkeiten“, erklärt Murmann. Eine dem Umbau vorgehende intensive Planung sei daher immer notwendig.
Ein wichtiger Grund für die LED-Beleuchtung ist die erhöhte Effizienz, so lässt sich rund ein Viertel an Energiekosten im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln einsparen. „Die Kosten für LED-Leuchtmittel mit Umbau liegen zwar bei etwa 320 Euro und sind damit im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmittel um 120 Euro teurer, jedoch kompensieren sich die erhöhten Anschaffungskosten innerhalb weniger Jahre“, fügt der Elektromeister hinzu. Dies wird unterstützt durch die Langlebigkeit der LEDs. So liegt der Ausfall bei den seit 2010 verbauten LEDs bei 1,5 Prozent. Im Vergleich dazu sind herkömmliche Leuchtmittel doppelt so häufig defekt.
Auch eine EU-Verordnung, welche am 13. April diesen Jahres in Kraft tritt, verdrängt konventionelle Leuchtmittel wie Quecksilberdampf- oder Natrium und Mischlichtlampen. Diese dürfen dann nicht mehr auf den Markt gebracht werden.
In Bonn wurden rund zwei Prozent der 35.500 Leuchten umgerüstet.
Im Vergleich hierzu haben andere Städte wie Berlin, Hamburg und München bereits umfangreichere Umrüstungen betrieben und sind teilweise schon mit einem Anteil von knapp fünf Prozent etwas wirtschaftlicher. Wiederkehrende Problematiken sind andernorts auch der zeitintensive Umbau von sehr alten Leuchten.
Nach Angaben von statista, einem Statistik-Portal, wird der Umsatz von LED-Lampen in Europa von einer Milliarde Euro im Jahr 2011 auf rund neun Milliarden Euro im Jahr 2016 steigen.
Ein weitere flächendeckende Umrüstung auf privater und staatlicher Ebene ist demnach abzusehen.

von Manuel Ernst

 

Editorial

Da ist sie. Die erste Ausgabe unseres Magazins „TECO“.
Doch was ist „TECO“ überhaupt und wer sind wir?
Bei jeder neuen, technischen Entwicklung stellen wir uns nicht nur die Frage, wie sinnvoll diese ist, sondern auch, welche Folgen sie in der Umwelt nach sich zieht. Ist es wirklich umweltschonend oder vielleicht nur umweltverträglich? Nicht alles, was glänzt, ist Gold.
Der Verbund aus Technik und Umwelt, Technology und Economy ergibt also „TECO“.
Genau diesen Zusammenhang kann jeder in den Themen und Artikeln sehen.

Wie kann Pyrotechnik umweltverträglich werden?
Gibt es tatsächlich Zement, der klimaschonend ist?
Kann Fluglärm wirklich reduziert werden?

Wer Antworten zu diesen und weiteren Fragen sucht, ist bei „TECO“ genau richtig.
„TECO“ ist für alle, die Dinge kritisch hinterfragen und Antworten suchen.
Wir sind nicht perfekt, das wissen wir selber. Wer das von sich behauptet, lügt auch.
Schließlich ist das auch die erste Ausgabe unseres ersten Magazins.
Die Zukunft beginnt jetzt und wir sind ein Teil davon.

„TECO“ hinterlässt den ersten Fußabdruck in der Geschichte!

euer Chefredakteur Eike Gansäuer

Smart Home

Häuser werden digitalisiert

Paderborn. Die Smart Home Branche hat eine neue Plattform entwickelt und weitere Neuerungen vorgestellt. Das alltägliche Leben in den Haushalten in Deutschland kann sehr umweltbelastend sein. So verbrauchen die Elektrogeräte eines Haushaltes allein im Standby Modus, Energie im Wert von 115 Euro im Jahr. Eine Studie der RWTH Aachen hat ergeben, dass 9 Millionen Tonnen CO2- Emissionen im Jahr vermieden werden könnten, wenn man den Stromverbrauch um 10% senkt.

Das komplett ausgestattete Smart Home in Paderborn ist ein Datensammler der Rund um die Uhr Daten erfasst, um so den Komfort eines Smart Home zu gewähren und dabei auch gleichzeitig viele Ressourcen zu sparen. Umwelt- und Verbrauchsdaten werden zusammengetragen, um dies zu ermöglichen. Das Smart Home Paderborn enthält mehrere Präsenzmelder und kann so feststellen, ob sich eine Person im Haus befindet. So kann der Stromverbrauch gesenkt werden, wenn das Licht in einem Raum nach mehreren Minuten ohne Bewohner zuerst gedimmt und danach abgeschaltet wird. Diese Präsenzmelder werden genauso auch umgekehrt benutzt. Für den Komfort des Bewohners wird dann beispielsweise das Licht beim betreten eines Raumes eingeschaltet.

Die automatische Heizungssteuerung ermöglicht es weitere Ressourcen zu sparen, indem in ungenutzten Räumen die Temperatur, ähnlich wie beim Licht, abgesenkt wird. Die Heizung wird ausgeschaltet, wenn die Fenster geöffnet werden oder offen sind. Dies ermöglichen die Fensterschalter, welche alle einen integrierten Alarmmelder besitzen, der vor Einbrechern warnt. Die Informationen dieser vielen verschiedenen Sensoren landen alle in dem sogenannten Bussystem des Hauses. Dieses Bussystem dient zur Verarbeitung der Daten und zur Steuerung der dazugehörigen Komponenten wie die elektrischen Rollladen, Fensterschalter und Lichtsensoren. Ein weiterer Vorteil des so stark vernetzten Hauses ist, dass der Besitzer absolut immer Zugriff auf diverse Daten hat. Die Kaffeemaschine sendet ein Signal, wenn sie wieder gereinigt werden soll oder es kann überprüft werden, ob der Geschirrspüler noch läuft und man das Geschirr schon rausholen kann. So lässt sich der Haushalt viel effizienter koordinieren und Zeit wird gespart.

Der Komfort ist auch ein ganz wichtiges Thema beim Smart Home. Mittlerweile gibt es schon verschiedene Programme, die im System gespeichert sind und einem das Leben erleichtern. Es gibt beispielsweise das Programm „Gute Nacht“. Wird auf der Fernbedienung der „Gute-Nacht-Knopf“ betätigt so werden TV Geräte ausgeschaltet und es werden Flur, Treppenhaus, Badezimmer und Schlafzimmer beleuchtet. Wenn keine Bewegungen mehr vom Präsenzmelder in den einzelnen Räumen festgestellt werden, wird das Licht langsam ausgeschaltet. Nach manuellem ausschalten des Lichtes im Schlafzimmer wird die Alarmanlage aktiviert, und der Bewohner muss sich keine Sorgen darum machen, dass noch ein Fenster versehentlich geöffnet ist oder die Herdplatte noch an ist.

Ein solches Smart Home muss auch über einen hohen Sicherheitsstandard Verfügen, deswegen besitzt das Haus außen und innen diverse Kameras, die jede Bewegung aufzeichnen, wenn die Alarmanlage aktiviert ist. Falls es trotz der sehr sicheren Fenster und Türen zu einem Einbruch kommen sollte, so wird die komplette Beleuchtung inner- und außerhalb des Hauses eingeschaltet. Der Einbrecher kann so sehr leicht später auf den Videoaufnahmen identifiziert werden und die Terrassentür wird geöffnet, um dem Einbrecher schnellstmöglich wieder den Weg aus dem Haus zu zeigen. Manche Bewohner eines solchen Hauses könnten sich durch die ganzen Kameras im Haus beobachtet fühlen, doch diese sind ausschließlich aktiv, wenn die Alarmanlage aktiviert ist.

Große Unternehmen wie Bosch, Cisco und ABB wollen jetzt eine Firma gründen, die eine Plattform für das Smart Home betreibt. Von dieser Plattform aus kann man mit einer Fernbedienung alles im Haus steuern, in Zukunft sogar alle Haushaltsgeräte.

von Deborah Mehmetaj

Antiterror Antennen

Terrorabwehr mit Handystrahlung

Ein neues Sensoren-System zur Erfassung von Boots- und Flugzeugbewegungen befindet sich derzeit in der Entwicklung beim Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie.

Heutzutage werden Flughäfen mit neuester Technik und großem Aufwand vor Angriffen und Anschlägen geschützt. Die großen Häfen und Küstenstädte dieser Welt sind allerdings meist nur mit Radaranlagen ausgestattet, die nicht die Fähigkeit haben kleine Boote zuverlässig aufzuspüren. Diese Lücke soll nun durch ein System geschlossen werden, das wie ein Radar Reflexionen von Strahlen an einem Objekt auswertet. Bei der sich jetzt in Entwicklung befindenden Anlage wird allerdings keine Radarstrahlung von einem eigenen Sender verwendet, sondern mithilfe der heutzutage allgegenwärtigen Mobilfunkstrahlung die Umgebung nach fremden Objekten durchsucht. Ein bei dieser Methode auftretendes Problem ist, dass die Strahlung von Funkmasten nicht gezielt in ein bestimmtes Gebiet gesendet wird, sondern einen großen Bereich abdeckt in dem sie auf eine große Menge von Objekten trifft. Deshalb kommt bei den Sensoren des Systems eine Mischung vieler Reflexionen an, aus denen die relevanten herausgefiltert werden müssen. Dieser Filterprozess beginnt damit, dass die Signale der Funktürme herausgerechnet werden, was dadurch erleichtert wird, dass die Türme mit unterschiedlichen Frequenzen senden. Die Bewegung von kleinen und schnellen Objekten kann sehr genau bestimmt werden, da diese eine Frequenzverschiebung auslöst, die durch die Detektoren verfolgt werden kann.

Gespräche werden nicht Überwacht

Ein Vorteil des Systems ist, dass es auf einem kleinen Anhänger Platz findet und somit flexibel und in vielen Situationen eingesetzt werden kann. So ist zum Beispiel eine Kopplung mit den Blinklichtern auf Windkraftanlagen vorstellbar, wodurch die Möglichkeit besteht diese nur dann einzuschalten, wenn sich ein Flugobjekt nähert, das gewarnt werden muss. Weitere Vorteile sind, das keine zusätzliche Strahlenbelastung durch Radare entstehen und das ein Einsatz überall dort möglich ist, wo es Handyempfang gibt. Um persönliche Daten oder private Gespräche muss sich der Nutzer des Handynetzes indes keine Sorgen machen, da das System nur mit dem Basissignal arbeitet, das keine Gespräche transportiert. Diese Eigenschaft hat auch zur Folge, dass keine Absprachen mit den Mobilfunkanbietern nötig sind, da diese eine Nutzung ihres Funks nur durch eine Abschaltung der Masten verhindern können. Dr. Wolfgang Koch sagte zum derzeitigen Stand der Forschung, dass das System funktioniere und der nächste Schritt die Entwicklung eines Produkts auf Basis des Mobilfunkradars sei. Interesse an einem solchen Produkt hat bereits das Militär geäußert, mit dem das Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie eng zusammen arbeitet.

von Kaspar Nürenberg

Cellock Holmes – Was lebt auf meinem Tisch?

Ein studentisches Forscher-Team der RWTH Aachen hat es geschafft, einen kostengünstigen und effizienten Detektor für Mikroorganismen herzustellen. Das Projekt mit dem Namen „Cellock Holmes“ ist in der Lage, Bakterien und andere mikroskopisch kleine Lebewesen auf dem Schreibtisch zu identifizieren. Mit dieser Methode könnten in Zukunft Allergiker vor Bakterien gewarnt werden.

Das Aachener Team, bestehend aus Biologen, Molekularbiologen und Computer-Wissenschaftlern, arbeitete von April bis Oktober an dem Bio-Detektor. Realisiert wurde das Projekt im eigenen Labor der Hochschule, um dann schliesslich der Jury am Massachusetts Institute of Technology (MIT) zu präsentieren. Im Rahmen der iGEM Competition, einem einzigartigen Turnier auf dem Gebiet der synthetischen Biologie, wetteiferten 246 Teams aus 32 Ländern um die Medaillen. Im November war sich die Jury dann einig: Gold für das Team Aachen.

Die synthetische Biologie ist ein Teilgebiet der Wissenschaft alles Lebendigen. Sie verknüpft ingenieurwissenschaftliche Prinzipien und Elemente der Informatik mit Molekularbiologie, organischer Chemie und Gentechnik. Hierbei werden biologische Systeme mit neuartigen Eigenschaften erzeugt, die so in der Natur noch nicht vorkommen. Ziel ist es, einen lebenden Organismus genetisch so umzuändern, dass dieser eine vorgegebene Aufgabe erfüllt.

Bei iGEM fusionieren Biologie und Ingenieurwissenschaften zu einer neuen organischen Maschine. Grundlagen dafür sind sogenannte BioBricks, zu deutsch „Bio-Bausteine“. Zell-Ingenieure bauen diese synthetischen Gene aus Bakterien, Hefepilzen oder einem anderen einfachen Organismus. Die Studenten bekommen dann eine ganze Bibliothek solcher Bio-Bricks, die sie umprogrammieren, in fremde Bakterien einschleusen und diese somit zu neuen Aufgaben zwingen. Einem Team aus Heidelberg gelang es beispielsweise, dass Ihr Mikroorganismus auf zu hohe UV-Strahlung reagiert, indem er seine Farbe ändert. Würde man nun diesen Mikroorganismus in einem Fläschchen mit Fenster um den Hals tragen, wüsste man bei Blaufärbung des Inhalts, dass man die Sonne meiden sollte.

Noch bleibt ungeklärt, was passiert, wenn neu kodierte Lebensformen Teil evolutiver Prozesse werden. Kompensiert und akzeptiert unsere Mutter Natur fremde Erzeugnisse und behandelt deren Erbgut wie eines aus ihren eigenen Reihen? Wir stehen noch am Anfang der synthetischen Biologie, doch dieser Wettbewerb zeigt, wie einflussreich und nützlich diese neuen Möglichkeiten sein können.

von Dennis Kistner

Tagebau Garzweiler

Umwelt muss für Braunkohle weichen

Der Tagebau Garzweiler ist ein großer Rohstofflieferant für die Kohlekraftwerke und somit ein Hauptversorger für die Region Rhein-Erft, dennoch hat der auch seine Schattenseiten: Grundwasser, Menschen, Flora und Fauna müssen nämlich weichen.

Es ist unglaublich, wie weit man blicken kann und dennoch ist es kaum vorstellbar, was für Dimensionen das sind. Der Tagebau Garzweiler erstreckt sich über eine Fläche von 66 Quadratkilometer. Neben den Schaufelradbaggern wirkt der Steinbruch nicht sonderlich tief, doch im Vergleich mit einem PKW und dem besagten Bagger, kann man kaum begreifen in welche Tiefen und Weiten sich dieser Tagebau zieht. Denn allein das Schaufelrad ist so groß wie ein Mehrfamilienhaus mit acht Parteien. Tag und Nacht, 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche kreisen die Schaufelräder. Die abgebaute Braunkohle fährt direkt auf Fließbändern zu den umliegenden Kohlekraftwerken.

Den Infotafeln an den Aussichtspunkten lässt sich entnehmen, dass die Braunkohle in einer Tiefe von 40 bis 210 Metern liegt, also wesentlich tiefer als der Grundwasserspiegel. Um an die Kohle in den Tiefen heran zukommen, muss das Grundwasser weichen, ansonsten wären die Gruben ständig überflutet. Dazu wird gesümpft. Das bedeutet, dass das Grundwasser aus dem gesamten Bergwerk abgepumpt wird. Somit steht den Baggern und der Kohle nichts mehr im Weg. Für den Tagebau ist dieses Verfahren ein Muss, doch die mehreren Milliarden Liter Grundwasserreserven können durch das Abpumpen nicht mehr als Trinkwasser genutzt werden. Nicht nur der Verlust des kostbaren Trinkwassers, sondern auch weit über die Grenzen des Tagebaus hinaus bringt das Abpumpen gravierende Folgen mit sich.

Den Bewohnern der anliegenden Dörfer droht die Gefahr, ihre Heimat zu verlieren, denn auch unter deren Boden versteckt sich Braunkohle. Um daran zu gelangen, müssen diese Siedlungen zwangsumsiedelt werden. Der Energiekonzern RWE biete den Dorfbewohnern zwar einen Erlös an, aber nicht alles könne mit Geld aufgewogen werden, so eine Bewohnerin des Dorfes Immerath.

Selbst wenn einige Dörfer vor einer Umsiedlung bewahrt werden, droht ihnen das Schicksal, dass deren Häuser beschädigt werden. „Denn durch das Abpumpen des Grundwassers wird der Boden instabil. Die Fassaden sacken weg und es entstehen große Risse in den Wänden der beschädigten Häuser“, sagt der Diplom Ingenieur Lothar Siebel. Ebenfalls kann es immer wieder zu schweren Erdrutschen kommen, die eine direkte Gefahr für die Grubenranddörfer darstellen.

Abgesehen von der Bevölkerung, sind auch ganze Ökosysteme wie die Feuchtgebiete des internationalen Naturparks Maas-Schwalm-Nette vom Absinken des Grundwasserspiegels bedroht. Die Pflanzen dort leben vom feuchten Boden. Sinkt der Grundwasserspiegel, liegen die Wurzeln trocken. Damit die Flora erhalten bleibt, wird das Gebiet künstlich bewässert. Der Wasserspiegel steht dauerhaft unter Kontrolle. Kippt dieser, wird mehr Wasser gepumpt.

Aber auch die Landwirtschaft hat darunter zu leiden. Um die 100 Quadratkilometer gut nutzbaren Ackers mussten für den Tagebau weichen. Neben der Kohle wird auch jährlich rund 140 Millionen Kubikmeter Abraum bewegt, darunter Sand. Mit diesen Mengen werden die bereits ausgekohlten Bereiche wieder aufgefüllt und wieder neu belebt. Diese Gebiete bieten neuen Lebensraum für Pflanzen und Tiere. Dennoch kann die lange Entstehungszeit der Böden nicht wiederhergestellt werden. Die Flora kann dort zwar wieder Fuß fassen, aber für die Landwirtschaft wird der Boden unbrauchbar.

von Marina Wenninga

Deutschland unter Druck

3D Drucker sind die Technologie der Zukunft. Ob Kunststoff oder Metall, von gedruckten Roboterteilen, perfekt angepassten Gipsverbänden bis hin zur Mondstation. Die Anwendungsbereiche scheinen nahezu grenzenlos. Auch der Durchschnittsverbraucher wird diese Technologie nutzen können. Modelle werden immer einfacher zu benutzen und günstiger in der Anschaffung, Onlinedatenbanken für 3D Modelle wachsen. In naher Zukunft werden wir Ersatzteile bequem zu Hause ausdrucken können, kein Ausflug zum nächsten Einzelhändler oder Bestellen im Internet mehr nötig. Kleinere Firmen können Einzelteile ihrer Produkte einfacher herstellen, ohne für die Herstellung teure Maschinen benutzen zu müssen.
Aber was heißt das für deutsche Unternehmen? Welche Konsequenzen hat die Verbreitung dieser neuen Technologie für ein Unternehmen wie DHL? Es ist möglich, Baupläne für 3D-Objekte per E-Mail zu verschicken und auszudrucken. Diese Möglichkeit könnte dafür sorgen, dass der Logistik-Riese erheblich weniger Aufträge für Langstreckentransport bekommt. Das dies zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden führe, sei jedoch auszuschließen, so Deniz Niezgoda, Pressesprecher der DHL. Eine mögliche Lösung habe man bereits in Angriff genommen.

„DHL kann entweder Logistikpartner dieser regionalen Dienstleistungsunternehmen werden, oder einfacher, Vertragspartner der Onlineplattform werden, die alle regionalen Aufträge über die DHL abwickelt.“

Kunden können ihre Objekte bei professionellen Druckerstationen herstellen lassen und sich dann bequem per Nahversand nach Hause liefern lassen. So vergeht weniger Zeit von der Bestellung bis zur Auslieferung und der Transport kostet weniger. Zudem wird der Rohstoff, der zum Drucken benötigt wird, wie gewohnt in die ganze Welt geschickt.

Die Entwicklung eines Geschäftmodells, das alle Möglichkeiten vereint, ist jedoch auch mit einigen Schwierigkeiten verbunden.
Fehler bei dem Produkt können durch schlechte Verarbeitung sowie fehlerhaftes Material verursacht werden. Allerdings kann der Ursprung auch bei den Bauplänen liegen. Zu dünne Verbindungen können je nach Material schnell brechen oder verbiegen. Ob und wie der Anbieter für Schäden an dem Produkt haften muss, ist rechtlich noch nicht geklärt.
Zudem ist die Verbreitung von Plagiaten ebenfalls ein Problem. Durch Portale wie „the pirate bay“ werden bereits heute Baupläne für Copyright geschützte Produkte angeboten. Besonders Bereiche wie Kunst und Design sind von diesem Problem betroffen, da es sich bei diesen Produkten meist um Objekte handelt, die keinerlei physischer Belastung ausgesetzt sind und daher auch mit qualitativ minderwertigen Druckern herstellbar sind. So ist zum Beispiel ein originalgetreuer Legostein innerhalb von 20 Minuten gedruckt. Und das nur mit einem Einsteigermodell, das im Internet für 300 bis 600 Euro bereits zu haben ist.

In den USA beherrscht zudem ein anderes Thema die Medien, wenn es um 3D Druck geht: Waffen. Aktivisten arbeiten intensiv daran Waffen und Waffenteile für Jedermann zugänglich zu machen. Es gibt bereits einen Bauplan für eine Pistole, bei der alle Teile bis auf den Abzugshahn und die Munition gedruckt werden können. Die sogenannte „Liberator“. Haltbarkeitsprobleme sind bei gedruckten Waffen vorprogrammiert. Die Liberator lässt sich in der Regel nur einmal abfeuern und das in den meisten Fällen nicht sehr erfolgreich. Da es in Deutschland außerdem keine Munition kaufen lässt, wird die verbreitung von 3D Druckern zu keiner bemerkbaren veränderung im Punkto Waffen führen.

von Thomas Kindermann

3D Fotografie Uni Köln

Herstellung der Orthesen zur Verbesserung der Schädeldeformität anhand der 3D-Fotografie an einem Schnuppertag in der MKG-Abteilung der Uniklinik Köln  

Köln Uniklinik MKG Letzen Mittwoch hat sich eine Mutter über die Schädeldeformität ihres Babys erkundigt. In der MKG findet alle 14 Tage eine Beratung über die Orthesen statt. Man unterscheidet zwischen leichten, mittelgradigen und schweren Schädeldeformitäten, die sich mit der Orthese in der Regel innerhalb von zwölf Monaten verbessern lassen. Das Kleinkind muss den Helm 23 Stunden am Tag tragen. Bei einem Interview mit einem der Ärzte, der in der MKG-Abteilung (dessen Direktor Prof.Dr.Dr.J.Zöller ist) der Uniklinik Köln tätig ist, wurden einige Fragen über die Helmtherapie gestellt, die er bereitwillig beantwortete. Auf die Frage, ob es eine Alternative zu der Helmtherapie gäbe, erklärte er, dass man die Verbesserung der Schädeldeformität entweder der Natur überlassen, oder der Helmtherapie zusagen müsse. Der Helm hat eine Lücke, in die der Kopf des Kleinkindes hineinwächst und sich langsam ausdehnt. Somit wird das Wachstum des Kopfes gesteuert. In der Uniklinik Köln werden vier bis zwölf Monate gebraucht bis die Therapie abgeschlossen ist. Laut dem Behandelnden der Uniklinik gäbe es überwiegend Erfolge, die unterschiedliche Ausprägungen und eine endgültige Auswirkung haben. Ob die Kosten der Helmtherapie von der Krankenkasse übernommen werden, hänge außerdem vom Einzelfall ab. Somit müssen die Krankenkassen von der Krankheit überhaupt überzeigt werden, um die Kosten übernehmen zu können. Außerdem ist die Helmtherapie nur solange möglich, bis der Kopf formbar und der Knochen im Wachstum ist. Somit sind die Erwachsenen von der Helmtherapie ausgeschlossen. Viele Eltern beschweren sich über die Beeinträchtigung ihres Kindes durch die Helmtherapie. Ein Helm kann manchmal auch Rötungen am Kopf verursachen. Die störenden Stellen des Helmes, welche Rötungen verursachen, können vom Arzt verbessert werden, sodass keine Reibungen vorhanden sind. Die Ursache für die Schädeldeformität ist eine lagerungsbedingte Wachstumsstörung. Nur die lagerungsbedingte Wachstumsstörung kann behandelt werden, keine andere. Bevor die Helmtherapie jedoch stattfinden kann, wird ein 3D Foto vom Schädel des Kindes gemacht, wofür die Fotografin Marion Schmidt, die seit drei Jahren in der MKG arbeitet, zuständig ist. Die 3D Anlage besteht aus einem Gestell, an dem sich vier Boxen im Quadrat und oben eine Box befinden. Das Kind wird in die Mitte dieser Boxen in einen Kinderstuhl gesetzt. Während das Foto gemacht wird, werden die Kinder durch eine Spieluhr abgelenkt. Außerdem muss ein Strumpf auf den Kopf gezogen werden, damit das Foto gemacht werden kann. Falls das Kind Haare am Kopf hat, müssen diese Kurzgeschnitten werden. Jede Box hat zwei Kameras und es gibt fünf Boxen, also insgesamt zehn Kameras. Somit werden zehn Aufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln gemacht. Aus den insgesamt zehn Fotos wird anhand des Computers ein Foto in 3D-Sicht errechnet. In der MKG wird die Software „Mirror“ benutzt. Dieses Computerprogramm tastet den Kopf so ab, dass der Helm angefertigt werden kann. Anhand des 3D-Fotos wird der Helm in einer Werkstatt hergestellt. Zwischen dem Foto und der Anpassung des Helmes dürfen maximal  14 Tage liegen, weil die Form des Kopfes sich verändert. Sonst muss ein neues Foto gemacht werden. Die „3D-Fotografie ist genial“ und „ für diese Fälle ideal“, so die Fotografin Marion Schmidt . Die Kleinkinder bekommen als positives Ergebnis nicht nur einen schönen Kopf, sondern viel wichtiger ist es ,dass die Kaumuskelatur und die Stellung des Kiefers verbessert werden, denn sonst haben die Kinder später Probleme mit dem Biss. Die digitale Fotografie und der Computer haben es ermöglicht, dass ein 3D-Bild erzeugt werden kann. Früher mussten Gipsabdrücke erstellt werden, bevor ein Helm angefertigt werden konnte. Aus der Sicht der Kinder ist es natürlich einfacher fotografiert zu werden. Die Kosten dieser Therapie sind unterschiedlich und liegen bei ca. 1500-2500€.

von Sezen Yildirim

Der Bonner Linienverkehr wird lokal CO-2 frei

Die Stadtwerke Bonn Bus und Bahn (SWB) testen einen weiteren Elektrobus ab Ende Januar. Hierbei möchten die Stadtwerke Bonn speziell die Wintertauglichkeit des Busses testen. Dies schafft eine Auswahl zwischen vier verschiedenen Herstellern. Drei Busse wurden bereits getestet. Dabei konnte man wichtige Erkenntnisse und Erfahrungen gewinnen.
Die Busse fahren mit dem BonnNatur Strom, einem Ökostrom der Stadtwerke Bonn. Dieser ist mit dem „Grüner Strom Label e.V.“ verifiziert und das sogar in Gold. Das bedeutet, er ist vollständig aus erneuerbaren Energien gewonnen und mindestens ein Cent pro Kilowattstunde wird dazu eingesetzt, neue Anlagen zur Stromgewinnung aus regenerativer Energie zu bauen. Somit werden die Busse ohne CO-2 angetrieben. Berechnungen des Fraunhofer Instituts haben ergeben, dass im Falle einer Komplettumstellung des Busbetriebs in Bonn durch einen Batteriebuseinsatz jährlich etwa 12.500 t CO₂ eingespart würden. 
„Wir sehen im elektrischen Antrieb den Antrieb der Zukunft und möchten mit den Bussen den Schadstoffausstoß und den Geräuschpegel der Stadt senken. Bonn ist eine, wenn nicht die lauteste Stadt in NRW“. Weiter meint Barbara Nick von den Stadtwerken Bonn, dass sich grundsätzlich jede Buslinie zur Umstellung anbietet. Laden möchte man die Busse nicht am Hauptbahnhof, da dieser ein ganz spezielles Thema sei, sondern nachts am Wartungshof der SWB. Die Elektromobilität soll sich hier den Betriebsabläufen anpassen. Eine Ausnahme sei jedoch der Airportbus. Sollte dieser auch auf den Elektrobetrieb umgestellt werden, wäre es möglich eine Ladestation an den Endhaltestellen einzurichten.
Ältere Bürger Bonns kennen noch Busse ohne Dieselmotoren in der Stadt, da von 1951 bis 1971 bereits sogenannte O-Busse eingesetzt wurden. Damals lief aber noch nichts über leistungsstarke Batterien wie heute, den Strom bezog man aus Oberleitungen, ähnlich wie die Bahn es noch heute tut. Somit kehrt man in gewissem Maße zurück zu den Wurzeln der Stadtbusse.
Im Juni 2013 testeten die Stadtwerke Bonn einen Elektrobus des chinesischen Herstellers BYD, welcher aber nicht im Linienverkehr, sondern auf einem Rundkurs, getestet wurde. Die Testreihe hat einen positiven Eindruck hinterlassen, allerdings bot das Modell durch die im Innenraum angebrachten Batterien nicht genug Kapazitäten für Fahrgäste.
Der zweite Testbus des niederländischen Herstellers Ebusco erfüllte mit der Verarbeitung nicht die Anforderungen der Stadtwerke.
Bozankaya, so heißt der Hersteller des dritten Testbusses, überzeugte, trotz einer vergleichbar kurzen Länge, mit einem erstaunlich guten Platzangebot im Inneren. Da sich die Batterien auf dem Dach befanden, konnte die Aufteilung der Plätze sinnvoll gestaltet werden.

Bevor man aber die Wahl des Herstellers bespricht, steht nach dem Test Ende Januar erst mal zur Diskussion, ob der Wechsel überhaupt stattfinden soll. Der Preis für einen Liter Diesel ist günstig wie schon lange nicht mehr. Eine Rechnung soll ergeben, wie hoch die Anschaffungskosten der Elektrobusse verglichen mit der Fortführung der Dieselaggregate sind.  Fest steht, dass die Kosten der Umstellung höher sind, als die Haltungskosten der Dieselbusse. Das liegt hauptsächlich an den höheren Anschaffungskosten. Sicher ist der Umstieg demnach noch nicht.

von Eike Gansäuer

Quarzwerke roden Waldstreifen

Die Quarzwerke in Frechen haben die Genehmigung für den Abbau von wertvollem Quarzsand unter dem Buschbeller Wald bekommen. Im Dezember 2014 wurden 2,55 Hektar Wald gerodet, um den Tagebaubetrieb fortzuführen. Eine Sandgrube von 1200 Meter Länge und 60 Meter Tiefe zeugt davon. Damit wird einer der letzten Altwälder im Rhein-Erft-Kreis nach und nach abgeholzt, um die darunter befindlichen Vorkommen des begehrten Industrieminerals Quarzsand wirtschaftlich nutzen zu können.

Rohstoff Sand – Warum ist er so wertvoll?

Sand ist einfach da, er liegt herum, scheinbar unerschöpflich. Doch was kaum einer weiß: Sand gehört längst zu den wichtigsten Ressourcen der Welt. Unsere Gesellschaft ist quasi auf Sand gebaut. Für ein Einfamilienhaus werden 200 Tonnen Sand gebraucht, ein Kilometer Autobahn frisst etwa 30.000 Tonnen. Noch viel wertvoller ist Quarzsand. Ohne Quarzsand kein Glas, kein Mikrochip im Handy. Er steckt in Zahnpasta, vielen Arzneimitteln und selbst unser Trinkwasser wird mit Quarzsand gefiltert. Quarzsand enthält besonders viel kostbares Silicium, kein Wunder, dass um einen so wertvollen Rohstoff längst ein Kampf entbrannt ist, auch bei uns in NRW. Paul Páez-Maletz, Chef der Frechener Quarzwerke, macht seinen Gewinn damit. Sein Unternehmen lebt vom Quarzsandabbau in der Region. Unter dem Buschbeller Wald und den angrenzenden Bereichen lagern etwa 60 Millionen Tonnen Quarzsand, damit ist dieses Vorkommen in Frechen eines der größten und qualitativ hochwertigsten in Europa.

Eine Petition gegen die Rodung

Tanja Kessels und Ralph Gütz vom BUND geht es nicht um den Sand, sondern um den Wald darauf. Sie glauben, dass der Buschbeller Wald nie wieder so wird wie er einmal war. Selbst wenn nach dem Sandabbau eine aufwendige Renaturierung stattfinden würde. Der Wald ist Sauerstofflieferant, Luftbefeuchter, Windbrecher, Feinstaubfilter, was die Belastung durch Feinstaub von der Autobahn A4 und den Quarzsandtagebau angeht. Und er ist Naherholungsgebiet für die Anwohner.

Zusammen mit der Umweltinitiative “Rettet den Regenwald e.V.” hat der BUND eine Petition für den Erhalt des Buschbeller Waldes initiiert. Mitte September 2014 konnten bereits über 81.000 Unterschriften an den Umweltdezernenten des Rhein-Erft-Kreises, Berthold Rothe, übergeben werden. Das Engagement der Naturschützer für den Erhalt des Waldes und der Protest gegen den Rohstoffabbau wurden von der Kreisverwaltung entgegen genommen. Allerdings liegt die Genehmigung des Hauptbetriebsplans der Quarzwerke bereits seit August 2014 vor, daran konnte auch die Petition nicht rütteln.

Für Tanja Kessels und ihre Mitstreiter ist die Genehmigung ein Verstoß gegen die Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie der EU, die den Schutz der biologischen Vielfalt regelt. Dem Buschbeller Wald wurde jedoch nie der Status eines Naturschutzgebiets zugesprochen. Tanja Kessels wirft dem Kreisamt diesen fatalen Fehler vor, der nun auch zur Genehmigung der Rodung führte. Der Buschbeller Wald beheimatet geschützte Tierarten wie Pirol, Mittelspecht und Feuersalamander. Grund genug, damit die Klausel für Artenschutz greifen müsste. Bei der Umweltverträglichkeitsprüfung und der Artenschutzprüfung wurden außerdem viele Pflanzen- und Tierarten wie Fledermäuse nicht berücksichtigt, so Kessels. Sie führt aus, der Kreis habe den Wald damals nicht eingehend genug untersucht und rede sich nun mit „begrenzter Zuständigkeit von Verantwortung frei und ignoriert die Schutzwürdigkeit des Waldes.“

Die Quarzwerke und die lokale Wirtschaft

Mit dem Sand ist es wie mit allen anderen Rohstoffen auch, der Konflikt entspinnt sich zwischen Naturschutz contra Wirtschaftsinteressen. Weltweit ist Sand mit 15 Milliarden Tonnen pro Jahr der am häufigsten abgebaute Rohstoff. Die Bauindustrie verlangt nach immer mehr hochwertigem Sand, den begehrten Rohstoff gibt es mittlerweile allerdings nicht mehr überall in brauchbarer Qualität. In Frechen liegt der Quarzsand in einer besonders reinen Form vor, das heißt: hier ist der Sand mit wirtschaftlich hohem Profit zu gewinnen.

Die Quarzwerke GmbH positioniert sich dahingehend eindeutig. Der Sandabbau hat Tradition in der Region, industrielle Förderung von Sand gibt es dort schon 130 Jahre lang. „Als unabhängiges Familienunternehmen verbinden wir vor Ort hochwertige Rohstoffvorkommen und effiziente Aufbereitungstechnologie“, sagt Dr. Paul Páez-Maletz. Der Geschäftsführer der Quarzwerke verweist nicht zuletzt auch auf die Schaffung von lokalen Arbeitsplätzen und auf die Aufforstungsmaßnahmen, die das Unternehmen im Gegenzug zur Rodung betreibt. Er betont weiterhin, dass zahlreiche Tierschutzmaßnahmen vor Ort durchgeführt werden. „Die ersten Rekultivierungen der Quarzwerke sind 60 – 70 Jahre alt und man kann absehen, dass sich dort Altwaldarten und Amphibien ansiedeln“, versichert Páez-Maletz. Ralph Gütz vom BUND kontert: „Man kann nicht Äpfel mit Birnen ersetzen.“ Die Aufforstung bringe eine unterschiedliche Altersklasse der Bäume mit sich. Dies könne man nicht ersetzen und es ist keine Kompensation für den Altwald, der gefällt wird.

Waldrodungen für Rohstoff – Ein vergleichendes Beispiel

Gegen ähnliche Situationen geht der BUND immer wieder entschieden vor. Zuletzt hatte die Rodung des Hambacher Forsts bei Aachen für erhitzte Gemüter gesorgt. Der Protest richtete sich gegen den Braunkohletagebau Hambach, betrieben von der RWE Power AG. Es wurden gravierende Verstöße gegen das Artenschutzrecht gemeldet und die Aufhebung des gültigen Hauptbetriebsplans gefordert. Trotz eines Protestcamps von Aktivisten im Wald und einer Klage des BUND gegen das Land NRW, wurden die Rodungen wie geplant bis Ende 2014 durchgeführt. Auch hier berief sich der BUND auf den Schutz durch die FFH-Richtlinie. Erschwerend kam außerdem noch der Abbau von Braunkohle hinzu – einer der ineffizientesten, umwelt- und klimaschädlichsten Brennstoffe, den es zu fördern gibt.

Im Buschbeller Wald sind die ersten Rodungen bereits erfolgt. Tanja Kessels und Ralph Gütz wollen sich mit der Genehmigung jedoch nicht abfinden und sammeln weiter Unterschriften gegen den Abbau. Die Petition geht noch an Umweltminister Johannes Remmel und an die EU-Kommission. Somit ist der Kampf um den wertvollen Rohstoff Sand in NRW weiterhin in vollem Gange.

von Grit Petersohn