Wissenschaftliche Durchbrüche
Wer erhält den Deutschen Zukunftspreis?
Die Nominierungen für den Deutschen Zukunftspreis 2023 wurden heute im Deutschen Museum in München bekanntgegeben. Drei Forscherteams aus Bayern, Hamburg und Nordrhein-Westfalen dürfen sich Hoffnung auf die Auszeichnung machen, die mit 250.000 Euro dotiert ist und im November zum 27. Mal von Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier vergeben wird. Vor allen Dingen privatwirtschaftliche Initiativen sind dieses Mal vertreten. Die Marktreife der nominierten Technologien ist ein zentrales Kriterium bei der Vergabe des Preises.
Ein mobiles MRT – Prof. Dr. Michael Uder, Dr. David Grodzki, Dr. Stephan Biber
Die sogenannte Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein zentrales Bildgebungsverfahren in der Medizin und wird zum Beispiel bei der Diagnose von Brustkrebs eingesetzt. Ein Vorteil der MRT: Während des Verfahrens werden keine Röntgenstrahlen freigesetzt, die in großen Mengen für Menschen schädlich sind.
MRT-Geräte sind jedoch groß und teuer. Dieses Problems hat sich ein Forscher-Team rund um Professor Dr. Michael Uder vom Universitätsklinikum Erlangen (im Bild) angenommen. Die Nominierten entwickelten für die Siemens AG ein MRT-Gerät, das ein kompakteres Design sowie einen deutlich kostengünstigeren Einsatz in Kliniken und Arztpraxen ermöglicht. Das gelingt ihnen durch eine stark reduzierte Magnetfeldstärke, KI-basierte Algorithmen zur Auswertung der erstellten Bilder und ein Kühlsystem, das mit wenig flüssigem Helium als Kühlmittel auskommt - nur rund ein Liter, so die Forschenden bei der Bekanntgabe in München. Dadurch ebnet die Entwicklung den Weg für eine breitere und kostengünstigere medizinische Nutzung der MRT- Technologie. Sie hätten bereits rund 250 Geräte in die ganze Welt geliefert, zum Beispiel nach Sanaa, die Hauptstadt des Jemen, in dem seit vielen Jahren ein Bürgerkrieg herrscht, aber auch in Industriestaaten in Europa und Nordamerika sowie nach Lateinamerika.
Größere MRT-Geräte verdrängen wollen die Forschenden nicht, wie sie auf Nachfrage bei der Pressekonferenz erläuterten. Denn einige Diagnosen verlangen nach den leistungsstärkeren Geräten. Ihr Anliegen war es, MRT-Geräte breiter verfügbar zu machen, um die medizinische Diagnose auf der ganzen Welt zu ermöglichen. Die Siemens AG ist einer der finanziellen Förderer des Deutschen Zukunftspreises.
CO2 aus der Atmosphäre herausfiltern – Antje Bulmann, Viktor Fetter und Tobias Horn
Durch die Anwendung einer Technologie aus dem Bereich der Raumfahrt haben die Mitglieder dieses Teams ein System entwickelt, das die Entfernung, Speicherung und Weiterverarbeitung des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre ermöglicht. Inspiriert wurden sie dabei durch Methoden, die auf der Internationalen Raumstation ISS eingsetzt werden, so Antje Bulmann bei der Pressekonferenz in München.
Das Team des Industriegiganten Airbus zeigt sich überzeugt, dass das konzentrierte CO2 vielfältig genutzt werden könne, beispielsweise als Rohstoff in industriellen Produktionsprozessen oder als Düngemittel in der Landwirtschaft, wodurch es fossiles CO2 ersetzen würde. Durch die Schaffung eines geschlossenen Kreislaufs in Bezug auf die Verwendung dieses Systems ließen sich klimaschädliche Emissionen weitgehend vermeiden. Darüber hinaus eröffne diese Innovation die Möglichkeit, das aus der Atmosphäre gewonnene CO2 dauerhaft in Gestein zu binden, wodurch es dem Weltklima keinen Schaden mehr zufüge.
Erst Anfang des Jahres hatten Forschende in einem Bericht darauf hingewiesen, dass es erheblichen Aufholbedarf bei der Entwicklung von Methoden der CO2-Entnahme gibt, wenn die Weltgemeinschaft ihre Klimaziele erreichen will. Die Wissenschaftler warnten aber auch davor, die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre als Alternative zu ambitioniertem Klimaschutz zu sehen. "Es geht nicht um Entweder-oder. Wir brauchen beides", so Dr. Oliver Geden von der Stiftung Wissenschaft und Politik.
Aktuell werden gerade einmal 0,002 Gigatonnen (Milliarden Tonnen) CO2 pro Jahr aus der Atmosphäre entfernt. Zur Erreichung der Klimaziele müsste bis 2030 30 mal so viel entnommen werden, bis Mitte des Jahrhunderts sogar 1.300 mal so viel. Zum Vergleich: Schätzungen zufolge betrug der globale CO2-Ausstoß im Jahr 2022 40,6 Gigatonnen.
Erdgasverbrauch senken per 3-D-Druck – Jens te Kaat, Bernd-Henning Feller und Dan-Adrian Moldovan
Die drei nominierten Forschenden aus Dortmund von der Kueppers Solutions GmbH haben ein System entwickelt, das als Rekuperatorbrenner für die Bereitstellung von Prozesswärme in industriellen Anwendungen dient. Dieses System ermöglicht es, den Bedarf an Erdgas zur Erzeugung der notwendigen Wärme in vielen Industriezweigen erheblich zu reduzieren. Die Verwendung dieser Technologie führt zu einer drastischen Verringerung der Emissionen von klimaschädlichem CO2 und gesundheitsschädlichen Stickoxiden, zeigten sich die Forschenden am Mittwoch in München überzeugt.
Darüber hinaus biete die Innovation die Flexibilität, verschiedene Brennstoffe, einschließlich Erdgas, in beliebiger Kombination oder alternativ zu nutzen. Dies eröffnet den Weg weg von umweltschädlichen fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Energiequellen, insbesondere der Verwendung von "grünem" Wasserstoff.
Die Verwendung "grüner" Kraftstoffe war zuletzt auch beim Heizungsgesetz der Ampel-Koalition ein Thema. So dürfen zum Beispiel Gasheizungen weiterhin in Häuser eingebaut werden, sofern es möglich ist, sie später auf grünen Wasserstoff umzurüsten.
Laut Fraunhofer-Gesellschaft handelt es sich dann um grünen Wasserstoff, wenn erneuerbare Energien wie Wasser- oder Windkraft genutzt werden, um mittels Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen. Die Gesellschaft weist darauf hin, dass dieser Wasserstoff auch als Speichermedium dienen kann. Denn bei dieser Technologie wird elektrische Energie zu chemischer Energie umgewandelt ("Power-to-Gas"). Dieses Verfahren ermögliche es, überschüssigen Ökostrom mit einem Wirkungsgrad von über 70 Prozent zu speichern.
Der Deutsche Zukunftspreis wird teilweise aus öffentlichen Mitteln, teilweise durch private Geldgeber aus der Industrie finanziert.
cle
