Archiv der Kategorie: Technik

Technik – Fluch und Segen zugleich. Setzen wir sie zum Wohlergehen der Menschen ein!

Bernd Sternal

Herausforderung Müll und ein vielversprechender Lösungsansatz

Die Welt erstickt einerseits im Müll der Zivilisation, andererseits beginnen viele Rohstoffe knapp zu werden.

Müll wird von Abfallwagen angeliefert
Müll wird von Abfallwagen angeliefert (Wikipedia)

So lange auf unserer Erde Rohstoffe günstig und ausreichend gefördert werden konnten, hielt sich das Streben nach Recyclingtechnologien in Grenzen. Doch die Rohstoffsituation ist in vielen Bereichen schon lange am Kippen. Hinzu kommen erhebliche Probleme bei der Beseitigung des Wohlstandsmülls, so dass große Umweltprobleme das Resultat sind.

Auch die Verfügbarkeit von Kies und Sand als Grundlage der Bauwirtschaft bereitet zunehmend Probleme. Der Bedarf übersteigt langsam die Verfügbarkeit. Und Beton ist nun mal der meistverwendete Baustoff weltweit. Mineralische Bauabfälle fielen in Deutschland allein im Jahr 2016 in einer Größenordnung von 215 Mio. Tonnen an. Zwar hat in Deutschland das Recycling von Baustoffen schon eine längere Tradition, jedoch wurden bisher die mineralischen Bauabfälle nur geschreddert. Dann wurden sie im Wesentlichen als Füllmaterial eingesetzt, besonders im Straßenbau. Zur Herstellung von neuem Beton war dieses Recyclingprodukt nicht geeignet oder nur in kleinen Beigabe-Mengen. Der Grund: Der Altbeton konnte nur zerkleinert, nicht jedoch in seine ursprünglichen mineralischen Bestandteile zerlegt werden.

Mit dieser Problematik haben sich nun verschiedene Forschungseinrichtungen beschäftigt. Und Sie haben eine neue Technologie entwickelt: die elektrodynamische Fragmentierung. Die ursprünglichen Ideen für diese Technologie reichen bis in die Kriegswirtschaft der Sowjetunion in den 1940er Jahre zurück.

Heute werden für dieses Verfahren künstlich erzeugte Blitze genutzt. Das zu trennende Material wird dabei in Wasser gebettet und so erzeugen die elektrischen Impulse, die das Material durchdringen, Druckwellen. Alle Nichtleiter besitzen eine Durchschlagsfestigkeit gegenüber elektrischen Impulsen und das Wasser wirkt gewissermaßen wie ein Isolator. Trifft der elektrische Impuls auf den Beton, so sucht er sich den Weg des geringsten Widerstandes und der liegt entlang der Korngrenzen der Minerale. Auf diese Weise werden der Kies und der Sand von den Bindemitteln (Zement und Kalk) sauber getrennt. Entwickelt wurde dieses Recyclingverfahren von der Fraunhofer Gesellschaft.

In Abhängigkeit von der Impulsdauer und -stärke lassen sich auch andere Verbundmaterialien trennen: Getestet werden Elektroschrott, faserverstärkte Kunststoffe und auch Verbrennungsschlacken, um die verschiedenen Bestandteile zu trennen.

Die zunehmende Ressourcenknappheit sowie starke Umweltbelastungen sind Triebfedern für effiziente Recyclingtechnologien. Die elektrodynamische Fragmentierung könnte in diesem Spannungsfeld große Bedeutung gewinnen. Zwar ist das Verfahren noch in der Entwicklung und bis es im industriellen Maßstab eingesetzt werden kann, werden wohl noch einige Jahre vergehen. Es ist zudem ein sehr effizientes und sauberes Verfahren. Daher sehen die Forscher ein sehr großes Potential in dieser Technologie, die selbst im Bergbau eingesetzt werden könnte.

Die gefährlichste Strahlenquelle in unserem Alltag

Bereits vor vielen Jahren haben wir in Deutschland eine äußerst gefährliche Strahlenquelle ausgemacht: die Kernkraftwerke.

Gelände des Kernkraftwerk Isar (KKI), 2008, Urheber: E.ON Kernkraft GmbH
Gelände des Kernkraftwerk Isar (KKI), 2008, Urheber: E.ON Kernkraft GmbH, Wikipedia

Nach einigem Hin und Her bezüglich eines Ausstiegs aus dieser vergleichsweise umweltfreundlichen Energieproduktion hat die Bundesregierung kurz nach der Fukushima-Katastrophe den endgültigen Atemausstieg für das Jahr 2022 festgelegt.

Diese Entscheidung ist weder wirtschaftlich noch mit Klima- oder Umweltrelevanz zu begründen. Sie ist eine rein politische und damit ideologische Entscheidung, die Deutschland für sich getroffen hat. Die ganze Welt und auch die westlichen Industrienationen setzen jedoch weiterhin auf Kernkraftwerke.

Politik und mediale Berichterstattung haben in Deutschland dazu geführt, das angeblich etwa 75 Prozent der Bürger sich um radioaktive Strahlung von Kernkraftwerken Sorgen machen. Die anderen Industrieländer haben diese Sorgen wohl nicht, den überall forschen Wissenschaftler und Ingenieure an neuen Lösungen für die Kernenergie-Nutzung.

Eine andere Strahlenquelle, die weitaus gefährlicher ist als die Strahlung von Kernkraftwerken, ist Radon bzw. dessen Zerfallsprodukte. Doch Radon ist nur bei etwa 20 Prozent der Bevölkerung bekannt und thematisiert wird es auch kaum.

Radon ist ein sehr bewegliches, radioaktives Edelgas, das man weder sehen, riechen oder schmecken kann. Es entsteht beim radioaktiven Zerfall von Uran. Uran kommt zum Beispiel im Erdboden oder in Baumaterialien vor. Aus dem Erdboden gelangt Radon ins Freie und in Gebäude.

Weitaus mehr Ängste haben die Menschen jedoch auch vor Mobilfunkstrahlung. Dennoch ist in Deutschland kein Fall bekannt, dass Menschen durch Kernkraftwerksstrahlung oder Mobilfunkstrahlung gestorben sind.

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Bei Radon sieht das ganz anders aus, es ist die gefährlichste Strahlung im Alltag. Überall in Deutschland tritt Radon aus dem Boden aus, allerdings mit unterschiedlicher Konzentration. Das Bundesamt für Strahlenschutz stellt zu den Radon-Konzentrationen eine Deutschlandkarte zur Verfügung. Das radioaktive Edelgas Radon tritt als überall zutage. Dort, wo es in die Gebäude eintreten kann, stellt es eine echte Gefahr für das Leben der Menschen dar.

Das Bundesamt für Strahlenschutz schreibt dazu: „Über die Atemluft gelangt Radon in die menschliche Lunge und kann Lungenkrebs verursachen. Das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken, ist umso größer, je mehr Radon sich in der Atemluft befindet und je länger Radon eingeatmet wird. Ein Schwellenwert, unterhalb dessen Radon mit Sicherheit ungefährlich ist, ist nicht bekannt. Rund fünf Prozent aller Todesfälle durch Lungenkrebs in der deutschen Bevölkerung können Radon zugeschrieben werden. Radon ist nach dem Rauchen die zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs.“

Ein im Auftrag des BfS durchgeführtes Forschungsprojekt hat folgendes ermittelt: Im Zeitraum 1996 bis 2000, der in der Studie untersucht wurde, waren es rund 1.900 Todesfälle pro Jahr, die durch Radon verursacht wurden. Weitere schwere gesundheitliche Beeinträchtigungen durch Radon werden stark vermutet sind aber bisher wissenschaftliche nicht nachzuweisen.

Um gesundheitliche Schäden durch das Edelgas zu verhindern gibt es nur eine Möglichkeit. Da wo höhere Radon-Konzentrationen aus dem Boden in die Gebäude eindringen, müssen technische Abdichtungen geschaffen werden, die ein eindringen verhindern. Aber diese Maßnahmen sind sehr teuer. Und zudem: wer weiß schon ob er Radon im Gebäude hat. Traurig ist jedoch, dass unser Staat das Radon-Problem nicht auf dem Schirm hat.

Foto oben Lizenz in Wikipedia: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.de

Klimakiller Zement

Nach dem Willen der Klimaschützer sollen wir nicht mehr Autofahren, keine Urlaubsflüge mehr machen und keine fossilen Brennstoffe mehr einsetzen.

Das sind populäre, mitunter populistische Forderungen, die schnell aufgestellt sind. Jedoch ist das Klimaproblem, also die Reduzierung des CO2-Ausstoßes, nur technisch-technologisch zu lösen, denn es gibt zahlreiche weitere große CO2-Emissienten.

Einer davon ist die weltweite Zementindustrie, die geschätzte acht Prozent des weltweiten Treibhausgases produziert.

Etwa fünf Milliarden Tonnen Zement werden derzeit jährlich weltweit verbraucht, Tendenz stark steigend. Eine Forschergruppe der Martin-Luther-Universität Halle hat sich daher zum Ziel gesetzt, durch neue Technologien die Zementindustrie umweltfreundlicher zu machen.

Bei der Zementproduktion werden große Mengen an Energie verbraucht und zudem sehr viel Kalk. Zunehmend werden die Brennöfen, in denen der Kalk zu Zementklinkern verbrannt wird, statt mit fossilen Brennstoffen mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben, was bereits zu einer gewissen Verbesserung der CO2 Bilanz führt.

Darstellung eines Zementwerkes (Schema), Urheber: Kryptonit
Darstellung eines Zementwerkes (Schema), Quelle: Wikipedia, Urheber: Kryptonit

Das meiste Kohlendioxid stammt jedoch aus dem Kalkstein, beim Verbrennen von einer Tonne davon entsteht ca. eine Tonne CO2. Daher forscht das Team aus Halle, das von dem Mineralogen Herbert Pöllmann, geleitet wird, an klimafreundlichen Ersatzstoffen für den Kalk, die dennoch die Stabilität, Festigkeit und Lebensdauer des Kalkzements liefern können.

Die Forscher können nun erste vorzeigbare Ergebnisse präsentieren: Sie haben nachgewiesen, dass sich auch mit den Reststoffen aus der Kaolin- (Porzellan-Erde) und Aluminiumproduktion Zement herstellen lässt, der allen Anforderungen entspricht. Dabei müssen jedoch die Mischungsverhältnisse noch exakt festgelegt werden.

Diese Stoffe waren bisher Abfallstoffe, die entsorgt werden mussten und sie sind zudem CO2-frei. Beide Komponenten werden zwar von der benötigten Masse her den Kalk nicht komplett ersetzen können, die Forscher sind jedoch sehr optimistisch, weitere klimafreundliche Stoffe zu finden, die in der Zementherstellung den Kalk ersetzen können.

Und was zeigt und dieses Beispiel? Wir sollten weder Klimadogmen aufbauen, noch sollten wir uns auf die einfachen Lösungen der Klimaaktivisten einlassen. Die Lösungen der Klimaprobleme liegen in Wissenschaft und Technik. Es sollten nicht unzählig Milliarden Euro in Entschädigungen für Kraftwerksbetreiber fließen, dieses Geld wäre für Forschung und Entwicklung besser angelegt. Und das auch auf das Risiko hin, das der Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen sich etwas verzögert.
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Unsere staatlichen Mittel für Forschung und Wissenschaft sind groß. Dennoch muss sowohl in der Wissenschaft, als auch in der Politik – und auch in unserer Gesellschaft –, neu gedacht werden. Forschung und Wissenschaft sind frei und unabhängig, dass müssen sie auch bleiben. Dennoch müssen wir abwägen was wir mit Steuergeldern fördern, unterstützen und finanzieren. Das Paarungsverhalten von Wildkaninchen (von mir aus der Luft gegriffen) kann nicht den Stellenwert der Technologieforschung bei der Zementproduktion einnehmen. Wenn es um Geld der Steuerzahler, also von uns allen geht, müssen demnach Prioritäten gesetzt werden: Auch wenn das vielen nicht gefällt und dem einen oder anderen Forscher weh tut.

Dabei müssen wir auch ein neues Verständnis zwischen Wissenschaft und Forschung und Erfindern entwickeln. Der Wissenschaftler, in der Regel an Forschungseinrichtungen, Instituten oder Universitäten angesiedelt, geniest ein hohes Ansehen und wird auch gut bezahlt. Ein Erfinder hingegen – ein Forscher und Wissenschaftler auf technischem Gebiet – steht, wenn er nicht in einem finanzkräftigen Unternehmen als Angestellter arbeitet, oft allein auf weiter Flur. Zudem muss nicht nur die Arbeit der Erfinder unterstützt werden, sondern auch die Umsetzung der Erfindung in markttaugliche Produkte oder Technologien und zuletzt natürlich muss die Markteinführung gewährleistet sein.