DFI-Magazin lab2industry 2018 / 01

Trotz Filtersystemen und Abgas-Katalysatoren ist die Luft in vielen Städten und Ballungsräumen weiterhin mit vielen Schadstoffen belastet Insbesondere Stickoxide (NOX) bedrohen unsere Luftqualität und damit unsere Gesundheit. Seit dem Jahr 2010 gelten europaweit einheitliche Grenzwerte für diese Schadstoffe. Allerdings werden die Werte gerade für Stickstoffdioxid (NO2) in vielen deutschen Städten regelmäßig überschritten.

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Vom Wein- und Obstbau zur industriellen Biotechnologie – diese Brücke zu schlagen, ist das Ziel des DFI in einem neuen Großvorhaben, das am 1. Januar 2018 an den Start gegangen ist. In Kooperation mit der Hochschule Geisenheim und der Justus-Liebig-Universität Gießen forschen die Biotechnologen des DFI daran, mit Mikrorganismen und Enzymen neue Wertschöpfungsketten ausgehend von pflanzlichen Rohstoffen aus dem Wein- und Obstbau aufzubauen. Dabei geht es unter anderem um die Synthese von Aroma- und funktionalen Inhaltsstoffen für verbesserte Nahrungsmittel, Kosmetika und Pharmazeutika.

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Was verbindet Brennstoffzellen, Metall/Luft-Batterien und Verbrennungsmotoren? Alle drei Technologien nutzen den in der Atmosphäre zur Verfügung stehenden Sauerstoff als Oxidationsmittel, der bei der Massenbilanz im Gegensatz zu den konventionellen geschlossenen Batterien nicht mitberücksichtigt wird.

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Der Bedarf an effizienten, umweltfreundlichen und sicheren Energiespeichern wächst stetig. Um die Lithium-Ressourcen zu schonen und etablierte, aber energiearme Blei- bzw. NiCd-Industrieakkumulatoren abzulösen, sind weitere innovative Technologien gefragt. Mit einer theoretischen gravimetrischen Kapazität von 820 mAh/g Zink zählt das Zink/Luft-System zumindest auf dem Papier zu den vielversprechenden Kandidaten für portable, stationäre und mobile Anwendungen.

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Aufgrund des weltweit steigenden Energiekonsums und den bereits deutlich spürbaren Folgen des Klimawandels ist es notwendig, alternative umweltfreundliche Technologien der Energieerzeugung weiterzuentwickeln und effizient einsetzen zu können. Solarturmkraftwerke bieten das Potential, umweltfreundliche Solarstrahlung zu bündeln und in Wärme bzw. Strom umzuwandeln.

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Müllverbrennungsanlagen (»Waste-to-Energy Plants«) bieten die Möglichkeit der kommunalen Abfallbeseitigung mit dem zusätzlichen Nutzen, dabei Energie zu gewinnen. Leider enthält das Verbrennungsgas sehr aggressive Spezies, was zu einer schnellen Korrosion an den für die Energiegewinnung wichtigen Komponenten wie den Überhitzerrohren in Kesseln führt.

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In vielen Industrienationen steigt die Anzahl der Patienten mit künstlichen Hüft- und Knieendoprothesen. Allein in Deutschland kommen auf 10.000 Einwohner jährlich ca. 300 Hüft- Implantationen.

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Neue Ansätze zur Wiederverwertung salzhaltiger Abwässer aus der industriellen Produktion. In vielen technischen Synthesen, in denen chlorierte Kohlenwasserstoffe verwendet werden, fallen große Mengen salzhaltiger Prozessabwässer an, die außerdem noch kleine Mengen organischer Verbindungen enthalten. Das vom BMBF geförderte Verbundprojekt »ElektroWirbel« verfolgt das Ziel, diese Abwässer so zu behandeln, dass geschlossene Prozesskreisläufe für Wasser und Salz entstehen. Zusammen mit Partnern entwickelt die Arbeitsgruppe Elektrochemie am DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) eine neuartige magnetische Wirbelbett-Elektrode.

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Wärmedämmschichtsysteme (engl. Thermal Barrier Coating, TBC) auf Basis von Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid (YSZ) werden seit mehreren Jahrzehnten in Gasturbinen und Flugzeugtriebwerken eingesetzt, um eine höhere Effizienz der Turbine und einen reduzierten CO2-Ausstoß zu erreichen.

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Industrielle Biotechnologie und Elektrochemie machen gemeinsame Sache.

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Der von der Bundesregierung angestrebte Umbau der deutschen Energieversorgung hin zu höherer Effizienz und stärkerer Einbindung erneuerbarer Energien stellt Wissenschaft und Gesellschaft vor große Herausforderungen.

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