Archiv für den Monat: Januar 2016

Energie durch technische Photosynthese

Technik, Wissenschaft, , , , , , , , , ,

Vor etwa 2,5 Milliarden Jahren hat uns die Natur die Photosynthese beschert. Dieser chemisch-physikalische Prozess bezeichnet die Erzeugung von energiereichen Stoffen aus energieärmeren Stoffen mit Hilfe von Lichtenergie und wird in der Natur von Pflanzen, Algen und zahlreichen Bakterien praktiziert.

Der Prozess der Photosynthese ist wissenschaftliche weitgehend erforscht, ihn jedoch technisch nachvollziehen zu können, ist eine ganz andere Sache. Dennoch geht das Konzept der künstlichen Fotosynthese zurück auf das Jahr 1912. Jedoch wie bei den meisten anderen Technologien auch, fehlte es damals an Umsetzungsmöglichkeiten. Erst 1972 begannen sich japanische Forscher Gedanken darüber zu machen, wie ein Apparat aussehen könnte, der Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten könnte. Andere Spaltungstechnologien für Wasser wurden jedoch bereits im 2. Weltkrieg erforscht.

Einer der Pioniere der künstlichen Photosynthese ist der amerikanische Harvard Professor Daniel George Nocera (*1957). Üblicherweise entsteht in der Natur bei der Photosynthese Zucker. Bei dem technisierten Prozess hingegen soll grundsätzlich Wasserstoff entstehen. Nocera hat einen Weg gefunden, gewisse Prozesse dieser komplexen Synthese technisch nach zu vollziehen. Das dabei der Schwerpunkt auf die Synthese von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gelegt wird hat energetische Ursachen: Wasserstoff enthält mehr Energie pro Gewichtsanteil als jeder andere chemische Brennstoff. Zudem verursacht Wasserstoff bei der Verbrennung keine schädigenden Emissionen und gilt daher als Energieträger der Zukunft.

Prof. Nocera sagt dazu: „In jeder Stunde trifft mit dem Sonnenlicht mehr Energie auf die Oberfläche der Erde, als wir Menschen in einem Jahr verbrauchen. Wir benötigen also nur einen kleinen Teil davon.

Besonders im kalifornischen Pasadena, im California Institute of Technologie (Caltech) versucht ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlern es den Pflanzen gleich zu tun – hat aber weitaus mehr Mühe damit. Welches Interesse die USA dennoch an diesem Zukunftsprojekt haben, zeigt die Bereitstellung von 115 Mio.$ über 5 Jahre mit denen 190 Wissenschaftler gefördert werden. Dennoch sind die Fortschritte, die bisher erzielt wurden überschaubar. Man hatte sich das Ganze wohl einfacher vorgestellt. Die Forscher bezeichnen ihren Apparat als „künstliches Blatt“. Das erfüllt zwar in der Forschung schon seinen Zweck ist jedoch vom Einsatz in der Praxis noch weit entfernt.

Der wissenschaftliche Direktor von Caltech, Nathan Lewis, sagt über sein Projekt: Man verlangt drei Dinge von einem künstlichen Blatt: es soll einen hohen Wirkungsgrad besitzen, kostengünstig und robust sein. Und ich könnte bereits heute mit zwei dieser Eigenschaften – ganz egal welche – dienen, aber nicht mit allen drei gleichzeitig.“


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Prinzipiell besteht das „Künstliche Blatt“ aus zwei Halbleiterelektroden die mit einem Katalysator beschichtet sind und die einen Teil der Lichtenergie des Sonnenspektrums absorbieren können. Das Wasser wird in seine beiden Bestandteile zerlegt und die entstandenen Gase durch eine Membran getrennt. Das Prinzip hört sich nicht spektakulär an, ist es aber dennoch.

Die Krux am „Künstlichen Blatt“ ist, eine optimale Zusammenstellung der verschiedenen Materialkomponenten zu finden. Insbesondere die Materialauswahl für die Photokathode, die das Sonnenlicht absorbiert und das Wasserstoffgas erzeugt stellt sich problematisch dar – wie gesagt kostengünstig, zuverlässig und mit hohem Wirkungsgrad. Tausende verschiedene Materialkombinationen werden dazu untersucht und getestet.

Beim Caltech Projekt – Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) – führt man einen Teil dieser Materialtests mit Tintenstrahldruckern durch, die pausenlos kleine Legierungsproben auf Glasplatten drucken. Die Forscher prüfen dann, ob sich einer der aufgedruckten Werkstoffe als Katalysator oder Lichtabsorber eignet. Zusammengenommen vermögen die Drucker, täglich bis zu eine Million unterschiedliche Proben herzustellen.

In zahlreichen anderen Forschungsprojekten überall auf der Welt werden alternative Lösungsansätze für die technische Photosynthese verfolgt. Jedoch sind diese Systeme nicht ungefährlich, wenn sie in großer Anzahl betreiben werden. In Santa Barbara, Kalifornien – testet ein junges Unternehmen namens HyperSolar beispielsweise ein System, in dem beschichtete Nano- oder Mikropartikel sowohl Lichtabsorber als auch Katalysator in sich vereinen und in einem transparenten, mit Wasser gefüllten Kunststoffbeutel verstaut werden. Scheint Sonnenlicht auf den Beutel, bilden sich Wasserstoff- und Sauerstoffgas darin, und er bläht sich auf. Das Problem ist, dass beide Gase gemeinsam erzeugt werden. Stellte man diese Beutel in großen Batterien auf und kommt es nur an einem zu einer Explosion, so erfolgt eine Kettenreaktion mit katastrophalem Ausmaßen.

Wissenschaftler machen derzeit Fortschritte an allen Fronten. „Doch letzten Endes“, so Devens Gust von der Arizona State University in Tempe, „weiß noch niemand wirklich, welcher Ansatz sich behaupten wird, welcher sich als praktikabel erweist.“

Ich bin davon überzeugt, dass in den nächsten 10 Jahren eine praktikable Methode für die technische Photosynthese gefunden werden wird. Ob diese dann jedoch auch schon in die Praxis überführt wird ist fraglich. Zu mächtig ist die Erdöl- und Energielobby und auch die internationale Politik ist in Umweltfragen gern populistisch unterwegs. Sie müsste, wenn wir mit Wasser fahren könnten, vollständig auf die beträchtlichen Steuern auf Energie und Treibstoff verzichten. Ob sie das ohne große Not wirklich will, wird uns die Zukunft zeigen. Wir dürfen gespannt sein!




Die Erfindung des Drahtseils

Geschichte, Technik, , , , ,

Zahlreiche Jahrhunderte lang war der Bergbau Haupterwerbszweig im Harz. Zeitweise war dieses kleine Mittelgebirge das größte Bergbaugebiet der Welt. Insbesondere die verschiedensten Erze wurden dort gewonnen und brachten den Harzer Ortschaften Arbeit und Wohlstand. Die oberflächennahen Erzvorkommen wurden jedoch zunehmend weniger, die Schächte und Stollen mussten daher immer tiefer ins Gebirge getrieben werden. Neue Techniken und Technologien mussten eingesetzt werden um diese Herausforderungen zu lösen. Das verursachte Kosten, die die Wirtschaftlichkeit des Harzer Bergbaus stark belasteten.

Ein bedeutender Kostenfaktor in der Zeit um 1800 waren zudem die Seile. Die Bergwerke des Oberharzer Bergbaus hatten in dieser Zeit Teufen (Tiefen) von 500 bis 600 Metern erreicht. Seinerzeit waren dies die tiefsten Bergwerke der Welt. Üblich war es, dass die Bergmänner das Ein- und Ausfahren über die Fahrten (Leitern) vornehmen mussten. Eine wahre Quälerei, die zudem sehr viel Zeit und Kraft in Anspruch nahm und zudem zahlreiche Opfer forderte. Unter diesen Bedingungen benötigte ein Bergmann eine Stunde für das Einfahren und zwei Stunden für das Ausfahren. Es wurde daher nach technischen Alternativen und Neuerungen gesucht.

In den 1820er Jahren war der in Hannover gebürtige Wilhelm August Julius Albert (1787-1846) Oberbergrat im Clausthaler Revier. Zusammen mit Berghauptmann von Reden beauftragte er 1833 den Berggeschworenen Georg Ludwig Dörell, ein vom Kunstjungen Lichtenberg konstruiertes Modell einer Fahrkunst im Spiegelthaler Hoffnungs-Richtschacht in der Praxis zu erproben und für den harten Bergwerkseinsatz weiter zu entwickeln. Dörells Erprobung und Entwicklung verlief erfolgreich und wurde fortan in allen Harzer Bergwerken eingesetzt und fand schon bald in ganz Europa Verbreitung. Dörell hatte an einem, von Wasserkraft angetriebenen drehenden Rad exzentrisch eine Stange befestigt, die die Drehbewegung in eine schwingende Längsbewegung übersetzte: das Kunstgestänge. Diese Stange betätigte das Kunstkreuz (eine Art Wippe), an dessen Schenkelenden zwei lange Stangen bzw. leiterähnliche Vorrichtungen befestigt waren, die in den Schacht hinunterragten. Das Kunstkreuz sorgte dafür, dass wenn sich das Rad drehte, sich zunächst die eine Stange im Schacht hob, während sich die andere senkte. Nach einer halben Umdrehung des Rades kehrte sich die Bewegung der Stangen um; nun senkte sich die erste und die zweite hob sich. Durch Umsteigen zwischen den beiden Stangen nach jeweils einer halben Raddrehung konnte der Bergmann also entweder in den Schacht ein- oder aus ihm ausfahren.

In den 1820er Jahren war der in Hannover gebürtige Wilhelm August Julius Albert (1787-1846) Oberbergrat im Clausthaler Revier. Zusammen mit Berghauptmann von Reden beauftragte er 1833 den Berggeschworenen Georg Ludwig Dörell, ein vom Kunstjungen Lichtenberg konstruiertes Modell einer Fahrkunst im Spiegelthaler Hoffnungs-Richtschacht in der Praxis zu erproben und für den harten Bergwerkseinsatz weiter zu entwickeln. Dörells Erprobung und Entwicklung verlief erfolgreich und wurde fortan in allen Harzer Bergwerken eingesetzt und fand schon bald in ganz Europa Verbreitung. Dörell hatte an einem, von Wasserkraft angetriebenen drehenden Rad exzentrisch eine Stange befestigt, die die Drehbewegung in eine schwingende Längsbewegung übersetzte: das Kunstgestänge. Diese Stange betätigte das Kunstkreuz (eine Art Wippe), an dessen Schenkelenden zwei lange Stangen bzw. leiterähnliche Vorrichtungen befestigt waren, die in den Schacht hinunterragten. Das Kunstkreuz sorgte dafür, dass wenn sich das Rad drehte, sich zunächst die eine Stange im Schacht hob, während sich die andere senkte. Nach einer halben Umdrehung des Rades kehrte sich die Bewegung der Stangen um; nun senkte sich die erste und die zweite hob sich. Durch Umsteigen zwischen den beiden Stangen nach jeweils einer halben Raddrehung konnte der Bergmann also entweder in den Schacht ein- oder aus ihm ausfahren.

Die Fahrkunst, als deren Erfinder Dörell gilt, war für den Bergbau eine technische Sensation. Dennoch bestand das Problem mit den Hanfseilen weiterhin. Diese waren den anstehenden Belastungen einfach nicht mehr gewachsen. Daher setzte man sogenannte Harzer Kettenseile ein. Diese Kettenseile waren verschleißfester, hatten aber ein riesiges Gewicht. So war das Gewicht eines Kettenseiles von 400 m Länge fünfmal so groß wie das einer erzgefüllten Lore.

Dieses Problems nahm sich Oberbergrat Julius Albert an. Albert hatte an der Universität Göttingen Rechtswissenschaften und Bergbau studiert. Bei letzterem waren ihm auch umfangreiche naturwissenschaftliche und technische Kenntnisse vermittelt worden. Er erkannte, dass auch die Ketten den starken Dauerbeanspruchen nicht gewachsen waren, diese führten zu Materialermüdung wodurch die Ketten rissen. Albert begann Maschinen zu entwickeln und zu bauen, auf denen diese Belastungen simuliert werden konnten. Somit begann er bereits vor dem Ingenieur und Materialforscher August Wöhler (1819-1914) sich der Materialforschung der Werkstoffe Eisen und Stahl zu widmen.

Dem Oberbergrat Julius Albert gelang es, gemeinsam mit dem Bergschmied Mummenthey, nach vielen Versuchen, Experimenten und Berechnungen das erste Drahtseil aus Eisen herzustellen. Aus drei Litzen zu je vier Drähten aus Schmiedeeisen mit einem Durchmesser von je 3,5 mm, drehten die beiden Erfinder ein Seil, das sechsmal mehr Tragkraft hatte als ein Hanfseil und viermal mehr als ein Kettenseil, welches zudem achtmal schwerer war als das Drahtseil. Ein Drahtseil aus parallel liegenden Drähten wurde bereits vom französischen Ingenieur Marc Seguin für seine ab 1823 gebauten Hängebrücken verwendet. Die besondere Leistung Alberts bestand darin, dass er das geschlagene Drahtseil erfand und zudem auch gleich die zur Herstellung der Seile erforderliche Verseilmaschine zum Verdrillen der einzelnen Drähte konstruierte und baute. Das war im Jahr 1834, welches als Geburtsjahr des Drahtseiles angesehen wird. Nach einer erfolgreichen Erprobung auf der Grube Caroline fand das „Albert-Geflecht“ schnell im in- und ausländischen Bergwerk und auch darüber hinaus Verbreitung. Das von Albert erfundene Drahtseil war im sogenannten Gleichschlag hergestellt; hierbei sind die Litzen in die gleiche Richtung zum Seil geschlagen. Später wurde dann die Kreuzschlag-Verseiltechnik entwickelt, in der heute die Mehrzahl aller Stahlseile hergestellt wird.

Bei Kreuzschlagseilen treten äußere Drahtbrüche meistens früher auf als bei Gleichschlagseilen, was einen großen Zugewinn an Sicherheit bedeutet. Denn nur, wenn sich die zunehmende Seilschädigung durch äußere Drahtbrüche darstellt, kann ein Drahtseil rechtzeitig ausgetauscht werden.




Gutmensch – Unwort des Jahres

Politik, , , , , , ,

„Gutmensch“ ist das Unwort des Jahres 2015. Das gaben Sprachwissenschaftler in Darmstadt bekannt. Die Jury, bestehend aus vier Sprachwissenschaftlern und einem Journalisten; sie soll politisch unabhängig sein. Unterstützt wird diese Jury, jährlich wechselnd, von einem weiteren Mitglied aus dem Kultur und Medienbetrieb. Wer jedoch wählt dieses Jurymitglied aus?

Ich möchte der Jury hier auch keinerlei politische Abhängigkeit unterstellen. Menschen haben unterschiedliche politische Vorstellungen – sogar innerhalb einer Partei. Warum wird dieses „Unwort des Jahres“ jedoch von vielen Medien derart hofiert?

Die Homepage der Aktion www.unwortdesjahres.net beschreibt den Grundgedanken wie folgt:

„Die Aktion «Unwort des Jahres» möchte auf öffentliche Formen des Sprachgebrauchs aufmerksam machen und dadurch das Sprachbewusstsein und die Sprachsensibilität in der Bevölkerung fördern. Sie lenkt daher den sprachkritischen Blick auf Wörter und Formulierungen in allen Feldern der öffentlichen Kommunikation, die gegen sachliche Angemessenheit oder Humanität verstoßen, zum Beispiel:

– weil sie gegen das Prinzip der Menschenwürde verstoßen (z. B. Geschwätz des Augenblicks für Missbrauchsfälle in der katholischen Kirche),

– weil sie gegen Prinzipien der Demokratie verstoßen (z. B. alternativlos als Haltung/Position in der politischen Diskussion, um eine solche zu vermeiden und sich der Argumentationspflicht zu entziehen),

– weil sie einzelne gesellschaftliche Gruppen diskriminieren (z. B. durch unangemessene Vereinfachung oder Pauschalverurteilung, wie etwa Wohlstandsmüll als Umschreibung für arbeitsunwillige ebenso wie arbeitsunfähige Menschen),

– weil sie euphemistisch, verschleiernd oder gar irreführend sind (z. B. freiwillige Ausreise als Behördenterminus für die nur bedingt oder gar nicht freiwillige Rückkehr von Asylbewerbern in ihre Heimatländer aus Abschiebehaftanstalten).

Wesentlich ist, dass die betreffenden Wörter und Formulierungen öffentlich geäußert wurden, eine gewisse Aktualität besitzen und der Äußerungskontext bekannt bzw. belegt ist. Die Anzahl der UnterstützerInnen eines Vorschlags spielt dagegen im Unterschied zu den genannten inhaltlichen Kriterien keine Rolle.”

Soviel zum Grundgedanken der Aktion. Jedoch: Gut gemeint ist nicht immer gut gemacht.

Als Auswahlkriterium gibt die Jury folgendes an: „Als ‚Gutmenschen‘ wurden 2015 insbesondere auch diejenigen beschimpft, die sich ehrenamtlich in der Flüchtlingshilfe engagieren oder die sich gegen Angriffe auf Flüchtlingsheime stellen“, hieß es weiter. „Mit dem Vorwurf ‚Gutmensch‘, ‚Gutbürger‘ oder ‚Gutmenschentum‘ werden Toleranz und Hilfsbereitschaft pauschal als naiv, dumm und weltfremd, als Helfersyndrom oder moralischer Imperialismus diffamiert.“

Halfsize Urlaubslust low

Ich kenne niemanden, der die zahlreichen Flüchtlingshelfer diskreditiert und diffamiert. Ganz im Gegenteil: Die Helfer genießen Sympathie, Anerkennung, Achtung und Bewunderung. Auf derartige Sympathie-Bekundungen können viele Politiker derzeit lange warten: Große Teile der Bevölkerung sind mit der Flüchtlings- und Integrationspolitik sehr unzufrieden. Und hätten wir nicht die vielen ehrenamtlichen Helfer, so hätten wir in unserem Land sicher schon ein unüberschaubares Flüchtlings-Chaos.

Ich verwende das Wort „Gutmensch“ seit Jahren. Jedoch nicht für Flüchtlingshelfer, die gab es damals noch nicht, sondern für gewisse Politiker. Das sind jene Politiker, die meinen keine Talkshow und keinen Fernsehauftritt auslassen zu dürfen, die tagtäglich ihre Kommentare in die Medien geben – gefragt wie ungefragt. Das sind jene Politiker, die mit ihrem Sozialgedusel Deutschland und die Welt verbessern wollen. Gut gemeint, doch Gerechtigkeit für alle gibt es nicht und es wird diese wohl auch nie geben. Auch beschränkt sich das Gutmenschentum oftmals darauf Wohltaten aus Steuergeldern zu verteilen und die Bevölkerung zudem oberlehrerhaft auf den richtigen Weg bringen zu wollen. Ich habe nichts gegen diese Sozial-, Flüchtlings- und Integrationsromantiker, auch nicht aus den Reihen der Politiker. Wogegen ich etwas habe ist die Tatsache, dass von diesen Politikern jede andere Meinung abgelehnt wird, und – noch schlimmer – jeder der eine andere Meinung vertritt, sofort in die rechte politische Ecke gestellt wird.

Ich bin politisch an kein Spektrum gebunden, weder links, noch rechts, auch nicht an die politische Mitte. Daher werde ich mir auch in Zukunft keine politisch korrekte Ausdrucksweise auf doktrinieren lassen und den genannten Personenkreis weiterhin als „Gutmenschen diffamieren“. Schließlich leben wir in einer Demokratie und in der wird nicht mit Waffen gestritten, sondern mit Worten. Alle Demokraten haben das anzuerkennen und sind zudem gut beraten, wenn sie die Argumente anders Denkender ernst nehmen. Ich habe leider im Moment den Eindruck, als wenn wir uns von diesem Grundprinzip der Demokratie zunehmend entfernen und das ist bedenklich, sehr bedenklich. Den von mir als Gutmenschen bezeichneten Politikern würde es zudem gutstehen, wenn sie sich ab und zu ins Gedächtnis rufen würden, dass sie ein Wähler- und Bürgermandat innehaben. Das heißt auch, die Ängste und Bedenken der Bevölkerung erst zu nehmen und Andersdenkende nicht zu diskreditieren und zu diffamieren.

Im vergangenen Jahr hatte die Jury „Lügenpresse“ zum Unwort des Jahres gekürt; einen Begriff, der bereits Anfang des 20. Jahrhunderts entstand und in jüngster Vergangenheit vor allem von „Pegida“-Anhängern skandiert wurde. 2013 entschieden sich die Sprachkritiker für „Sozialtourismus„, 2012 für „Opfer-Abo“. Die Unwort-Aktion gibt es seit 1991.

Neben dem Unwort des Jahres gibt es auch das Wort des Jahres: Dieser Begriff wird unabhängig von der sprachkritischen Jury in Darmstadt von der Gesellschaft für deutsche Sprache (GfdS) in Wiesbaden gewählt. 2015 entschied diese sich für den Begriff „Flüchtlinge„. Diese Bezeichnung sei im deutschen Wortschatz stark verankert, hieß es in der Begründung. Von diesem Wort des Jahres hat man jedoch im Vergleich zum Unwort des Jahres kaum etwas wahrgenommen – warum wohl?