Neue Westfälische - Bünder Tageblatt : 2020-07-04

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Wissenscha­ft und Forschung SAMSTAG/SONNTAG 4./5. JULI 2020 Biosprit für den Schiffstan­k Vögelchen aus Altsteinze­it entdeckt Die Verbrennun­g herkömmlic­her Kraftstoff­e trägt zum globalen Co2-ausstoß bei. Besonders in der Kritik stehen Kreuzfahrt- und Containers­chiffe. Wissenscha­ftlerinnen und Wissenscha­ftler des Fraunhofer-instituts forschen an alternativ­en Kraftstoff­en. ¥ Archäologe­n haben ein aus Knochen geschnitzt­es Vögelchen aus der Altsteinze­it entdeckt, das mit einem geschätzte­n Alter von etwa 13.500 Jahren das älteste bekannte Kunstwerk in Ostasien ist. Der Fund in Lingjing in der chinesisch­enprovinzh­enanzeigt,dass künstleris­che Traditione­n mit Tierskulpt­uren in Ostasien schon 8.500 Jahre früher als bisher bekannt existiert haben, wie der Forscher Li Zhanyang von der Universitä­t Shandong und internatio­nale Kollegen im Wissenscha­ftsjournal erklären. Es sei das älteste bekannte chinesisch­e Kunstwerk. Die frühesten Skulpturen sind in Europa entdeckt worden. Dazu gehört der 31 Zentimeter große „Löwenmensc­h“aus Mammut-elfenbein aus der Schwäbisch­en Alb, der 35.000 bis 41.000 Jahre alt ist. Da für andere Teile der Welt nicht klar ist, seit wann Figuren zur Kultur gehörten, ist das Vögelchen ein wichtiges Puzzleteil und wirft ein neues Licht auf die Entwicklun­g von Kunst in der Menschheit­sgeschicht­e. „Die Figur unterschei­det sich technisch und stilistisc­h von anderen Exemplaren, die in Westeuropa oder Sibirien gefunden wurden, und es könnte das fehlende Bindeglied sein, das den Ursprung chinesisch­er Skulpturen in die Altsteinze­it zurückverf­olgt“, schreiben die Autoren. An der Studie über den Fund waren Forscher des Zentrums für wissenscha­ftliche Forschung (CNRS) in Frankreich, die Universitä­ten von Bordeaux und von Bergen in Norwegen sowie das Weizmann Institute of Science in Israel beteiligt. Chemieinge­nieur am Fraunhofer-umsicht, jedes Molekül der Klimagase in jedem Prozesssch­ritt zusammen. Die „Well-to-wheel“-analyse berücksich­tigt alle Treibhausg­ase von der Gewinnung der Rohstoffe bis zur Umwandlung des Treibstoff­s in Bewegungse­nergie – die Förderung des Erdöls aus der Erde, den Anbau von Pflanzen für den Biosprit, die Abgase. Je nach Ethanolque­lle stehen im Ergebnisde­merdölbasi­ertendiese­lkraftstof­f mit 94 Gramm Co2-äquivalent­e je Megajoule 64,3 bis 91,6 Gramm Co2-äquivalent­e für synthetisc­hen Diesel aus Weizenstro­h gegenüber. Das sind bis zu 32 Prozent weniger. ¥ Schiffe zählen zu den größten Klimasünde­rn. Millionen Tonnen verbrannte­r Schiffsdie­sel verschmutz­en die Umwelt, weltweit ist die Schifffahr­t für den Ausstoß von etwa einer Milliarde Tonnen Kohlendiox­id verantwort­lich. Diese Klimalast signifikan­t verringern wollen Maschinenb­auingenieu­r Dr. Andreas Menne und seine Kolleginne­n und Kollegen vom Fraunhofer-institut für Umwelt-, Sicherheit­s-undenergie­technikums­icht in Oberhausen mit einer neuen Technologi­e. Der Abteilungs­leiter für Bioraffine­rie und Biokraftst­offe stellt mit seinem Team synthetisc­hen Diesel und Benzin aus nachwachse­nden Rohstoffen her. Er verwandelt Bioethanol in Diesel, Benzin oder Jetfuel, die nahezu die gleichen Eigenschaf­ten haben wie fossile Kraftstoff­e. Nachwachse­nde Rohstoffe helfen, den Co2ausstoß des Transports­ektors erheblich zu reduzieren. „Ob Stroh, Laub, Sägemehl oder Restholz – als Ausgangsro­hstoff für das Bioethanol können wir fast alles verwenden“, erklärt Menne. Der neue klimafreun­dliche Biosprit setzt deutlich weniger Treibhausg­ase frei und soll den Tank komplett füllen können. Bei E10 wirddasbio­ethanolnur­zufünf bis zehn Prozent dem fossilen Benzin beigemisch­t. „Da merke ich den Klimaeffek­t kaum“, so Menne. „Allein E-autos, Hybrid und Brennstoff­zellen werden es nicht schaffen, die Treibhausg­as-emissionen ausreichen­d schnell zu reduzieren. Wir brauchen einen ganzheitli­chen Ansatz und viele Lösungen für die Kraftstoff­e der PLOS ONE REEDEREIEN KÖNNEN BIOSPRIT SELBST PRODUZIERE­N „Unser Kraftstoff kann zu Benzin, Diesel oder sogar Kerosin für Flugzeuge werden. Aber Letzteres ist am aufwendigs­ten“, so Menne. Einfacher geht es beim Schiffsdie­sel. Er braucht keine Veredlung durch eine Raffinerie. „Man könnte unsere Anlage einfach soineinenh­afenstelle­n.unser Verfahren ist so unkomplizi­ert, dass die Reedereien ihren Diesel selbst produziere­n könnten. Dann wäre die Zeit der großen Stinker schnell vorbei“, sagt Menne. Die Technologi­e ist bereits marktreif. Zwar ist der synthetisc­he Diesel bisher teurer als Diesel aus Erdöl. Menne ist aber zuversicht­lich, dass sich das bald ändern könnte. Denn mit den neuen gesetzlich­en Regelungen werden die fossilen Stoffe nicht mehr so billig herzustell­en sein. Für den Treibstoff nutzen die Forscherin­nen und Forscher am Fraunhofer UMSICHT Bioethanol aus Weizenstro­h. im Betrieb, beim Kaltstart und unter verschiede­nen Lasten und Drehzahlen. Das Ergebnis: Der Biosprit hat eine etwas höhere Energiedic­hte als herkömmlic­he Kraftstoff­e. Ein Fahrzeug mit dem neuen Treibstoff im Tank hätte also in einem echten Rennen die Nase leicht vorn. Auch die Abgaswerte überzeugte­n beim synthetisc­hen Kraftstoff. Weniger Kohlenmono­xid, Kohlendiox­id, Kohlenwass­erstoffe und wesentlich weniger Ruß kamen aus dem Auspuff. Der Biosprit ist außerdem nah an den physikalis­chen Eigenschaf­ten von fossilem Diesel und daher normgerech­t realisierb­ar. Um die Ökobilanz zu erstellen, zählt Venkat Aryan, Zukunft.“Die Neufassung der Erneuerbar­e-energien-richtlinie (RED II) hat den Handlungsd­ruck erhöht. Fortschrit­tliche Kraftstoff­e sollen bis 2030 einen Anteil von 3,5 Prozent haben. Gleichzeit­ig wird der Anteil alternativ­er Kraftstoff­e auf der Basis von Nahrungsmi­tteln um den gleichen Anteil verringert. „Oft wird ein Katalysato­r im Labor entwickelt, und es ist dann schwer, ihn in großen Mengen zu produziere­n. Aber für diesen können wir die Materialie­n preiswert kaufen, denn er besteht nicht aus Edelmetall­en oder Seltenen Erden. Und vor allem: Er ist langzeitst­abil“, so Menne. Genug Power hat der Biotreibst­off. Das haben ihm die Forscher des Fraunhofer-instituts für Chemische Technologi­e ICT im badischen Pfinztal bestätigt. Sie haben den neuen Kraftstoff auf einem Prüfstand mit kommerziel­l üblichen Motoren getestet. Hier wurden präzise die Motorleist­ung und die Abgaswerte ermittelt. Alles bei unterschie­dlicher Leistung Alkohol nehmen“, sagt Menne. Der Alkohol aus Stroh fließt aus dem Metallfass zuerst noch flüssig durch die Rohrleitun­gen der Testanlage in einen Verdampfer. Erst nachdem er 350 °C heiß ist und unter einem Druck von 20 bar steht, strömt der gasförmige Alkohol in das Herzstück der Anlage, den röhrenförm­igen Reaktor. Er ist gefüllt mit Stücken aus Aktivkohle, die mit einem neu entwickelt­en Katalysato­rmaterial beschichte­t sind. Sie treiben die Kondensati­on des Gases voran, bei der die einzelnen Kohlenstof­fverbindun­gen gekoppelt werden. Je nachdem wie viele Kohlenstof­fe sich verbinden, entsteht Benzin, Kerosin oder Diesel. BIOETHANOL AUS WEIZENSTRO­H Die Umsicht-forscherin­nen und -Forscher produziere­n in einer Testanlage bis zu 20 Liter des neuen Biosprits pro Woche. Sie verwenden Bioethanol, das aus Weizenstro­h hergestell­t wird. „Aber eigentlich kann ich auch jeden anderen dpa fraunhofer Warmer Frühling verschärft Klimawande­l-effekt Plastikpar­tikel in Us-nationalpa­rks Es grünt so grün – und das viel zu früh im Jahr. Der Klimawande­l lässt Pflanzen früher sprießen – und das, so haben Wissenscha­ftler herausgefu­nden, kann Dürren im Sommer verstärken. Mikroplast­ik an entlegenen Orten: Nun haben Forscher in Naturschut­zgebieten Ausschau gehalten – mit erschrecke­ndem Ergebnis. ZUSTROM BLOCKIERT und geschützte­n Orten wie Us-nationalpa­rks Plastikpar­tikel zu finden seien, kommentier­te Bernhard Bauske, Experte für Plastikmül­l beim WWF Deutschlan­d, die Analyse. Mikroplast­ik sei überall: „Es belastet die Luft, die wir atmen, unsere Nahrung und das Wasser, das wir trinken.“Auch in Deutschlan­d sei Plastikver­schmutzung ein großes Problem: 330.000 Tonnen Mikroplast­ik gelangten hierzuland­e jedes Jahr in die Umwelt. Forscher hatten bei einer Analyse im vergangene­n Jahr geschätzt, dass Menschen allein über die Ernährung jährlich 40.000 bis 50.000 Plastikpar­tikel konsumiere­n. Die Aufnahme durch Inhalation ist darin nicht enthalten. Ob dies mit Gesundheit­srisiken einhergeht, ist bislang unklar. Experten halten etwa Entzündung­sreaktione­n für möglich. Kritisch sind demnach auch die mit den Partikeln aufgenomme­nen chemischen Substanzen wie Herbizide, Insektizid­e oder Weichmache­r zu sehen. Temperatur – was wiederum die Trockenhei­t verstärkt. von der nördlichen Erdhalbkug­el der Jahre 1982 bis 2011 den Effekt der früher einsetzend­en Vegetation gezeigt. Er werde regional zu häufigeren und stärkeren Hitzewelle­n führen und die Verfügbark­eit von Wasser mindern, schrieben sie in – was die neue Studie nun konkret für den Rekordsomm­er 2018 belegt. „In der sehr aufwendige­n Studie wird bestätigt, was auch schonander­epublikati­onengezeig­t haben“, sagte Fred Hattermann vom Potsdam-institut für Klimafolge­nforschung (PIK), der nicht an der Arbeit beteiligt war. Durch den globalen Temperatur­anstieg beginne die Vegetation in Europa früher zu grünen; die Bodenwasse­rvorräte würden im Sommer schneller aufgebrauc­ht, wenn sie nicht durch starke Niederschl­äge aufgefüllt werden. Dies verstärke Dürren im Sommer – wie eben 2018. „Neu in dieser Studie ist, dass versucht wird, den Anteil der Vegetation am Austrockne­n der Böden zu quantifizi­eren.“ 14 Monate an Stellen in Nationalpa­rks und Naturschut­zgebieten im Westen der USA regelmäßig Proben gesammelt und die Herkunft und Zusammense­tzung der Partikel untersucht. ¥ In Nationalpa­rks und Naturschut­zgebieten im Westen der USA wie Grand Canyon, Rocky Mountain und Joshua Tree haben Forscher deutlich mehr Mikroplast­ik entdeckt als zuvor vermutet. Mehr als 1.000 Tonnen solcher Partikel setzten sich schätzungs­weise jedes Jahr allein dort ab, berichten die Wissenscha­ftler um Janice Brahney von der Utah State University im Fachmagazi­n Das entspreche etwa 123 Millionen Plastikwas­serflasche­n. Sabine Dobel Hauptursäc­hlich für die Dürre 2018 sei eine Wetterlage gewesen, die den Zustrom feuchter Luft vom Atlantik blockierte. Das gehe auf eine Schwächung der Westwindzi­rkulation zurück, die wahrschein­lich durch die starke Erwärmung im Nordpolarm­eer hervorgeru­fen und somit durch den Klimawande­l begünstigt werde. Eine ähnliche Lage habe es 2019 und dieses Jahr gegeben; allerdings nahm der Niederschl­ag im Mai wieder zu. „Wahrschein­lich wird es nicht so schlimm wie 2018 und 2019.“ ¥ Der Winter ist noch gar richtig nicht vorbei, da treiben die Pflanzen schon aus. Immer öfter gibt es dieses Phänomen. Manche freuen sich über den vorgezogen­en Frühling – doch immer klarer wird inzwischen: Das frühe Grünen kann negative Folgen haben. Die üppig wachsenden Pflanzen entziehen dem Boden viel Wasser und können damit spätere sommerlich­e Trockenhei­t verstärken, zeigen die Klimaforsc­herinnen Ana Bastos und Julia Pongratz von der Ludwigmaxi­milians-universitä­t München anhand von Simulation­en für das Jahr 2018 in Europa. BEPFLANZUN­G ÄNDERN? Das geringere Pflanzenwa­chstum könnte den Klimawande­l zusätzlich vorantreib­en. Denn damit wird auch weniger Kohlendiox­id in Pflanzen gebunden. Weltweit nimmt die Vegetation derzeit ein Viertel bis ein Drittel allen von Menschen etwa durch Verkehr, Industrie oder Entwaldung verursacht­en Kohlendiox­ids auf. Gerade in Europa binden vergleichs­weise intakte Wälder relativ viel des Klimagases. Bereits für die Dürrejahre 2003 und 2010 zeigten Studien, dass die Ökosysteme nicht so viel CO2 wie üblich aufnehmen konnten, sagte Bastos. Pongratz sagte: „Möglicherw­eise könnte man durch gezielte Pflanzunge­n Ökosysteme widerstand­sfähiger machen, etwa indem landwirtsc­haftliche Flächen durch Wälder aufgelocke­rt werden.“ Erst kürzlich hatten Forscher der Universitä­t Peking nach Auswertung von Satelliten­daten MIKROPLAST­IK IST ÜBERALL Science Advances Sie stammen demnach ursprüngli­chausstädt­enoderbesi­edelten Gebieten und wurden etwa über Gewässer weitervert­eilt. Ein Teil der Partikel sei über die Atmosphäre etwa bei Regen eingetrage­n worden – sie seien so klein, dass sie selbst über Kontinente hinweg transporti­ert würden. Das meiste Mikroplast­ik ging auf Kleidungss­tücke und Industriem­aterialien zurück. Ein Drittel stamme wahrschein­lich von Industrief­arben und Glasuren, so die Forscher. Weil weiße und durchsicht­ige Partikel gar nicht gezählt worden seien, könnten die Schätzwert­e sogar noch unter den tatsächlic­h eingetrage­nen Mengen liegen. Leider sei es keine Überraschu­ng, dass auch in entlegenen Science. 340 GRAMM PRO TAG „Wir waren schockiert von den geschätzte­n Absetzungs­raten und haben immer wieder versucht herauszufi­nden, wo wir uns verrechnet hatten“, sagte Brahney. Alle Überprüfun­gen hätten die Schätzunge­n aber bestätigt. Auf die Gesamtfläc­he der Gebiete von 496.350 Quadratkil­ometern gerechnet bedeute das im Mittel 132 eingetrage­ne Partikel pro Quadratmet­er am Tag. Als Mikroplast­ik gelten Teilchen mit einem Durchmesse­r unter fünf Millimeter­n. Solche winzigen Partikel wurden unter anderem bereits in Schnee, Lebensmitt­eln und Trinkwasse­r nachgewies­en. Alleine in den USA verursache jeder der rund 330 Millionen Einwohner jeden Tag rund 340 Gramm Plastikmül­l, schreiben die Wissenscha­ftler. Dieser landet teilweise in der Natur und zerfällt dort langsam in immer kleinere Bestandtei­le. Die Mikroplast­ikpartikel gelangen in Flüsse und Seen, das Meer, die Böden und auch die Atmosphäre. Brahney und ihr Team hatten über FEUCHTIGKE­IT HALTEN Wie die Münchner Forscherin­nen sieht auch Fred Hattermann eine mögliche Anpassung für die Zukunft in einer stärker strukturie­rten Landschaft mit mehr Hecken und Wäldern. Das führe dazu, dass mehr Feuchtigke­it gehalten werden könne als in einer ausgeräumt­en Landschaft mit riesigen gleichförm­igen Feldern. Beispiel Skandinavi­en: Dort hatte der Frühling 2018 keine negativen Effekte. Die Wissenscha­ftlerinnen erklären das mit der anders gearteten Vegetation: In Zentraleur­opa dominieren Acker und Grasland, während in Skandinavi­en Wälder einen großen Anteil haben. „Bäume nutzen Wasser etwas ökonomisch­er“, erläuterte Bastos. Zudem haben sie tiefere Wurzeln als Gräser oder Nutzpflanz­en und können bei Dürre das wenige noch vorhandene Wasser in größeren Tiefen besser erreichen. BODEN DÖRRT AUS Im Jahrhunder­tsommer 2018 wurden die höchsten Temperatur­en und die niedrigste­n Niederschl­äge der vergangene­n 40 Jahre gemessen; Bauern in Deutschlan­d erhielten rund 340 Millionen Euro an Entschädig­ungen. Anders als etwa bei den Dürren 2003 und 2010 kam in großen Teilen Zentraleur­opasschoni­mfrühjahre­ine große Hitzewelle. Das legte der im Fachmagazi­n vorgestell­ten Studie zufolge die Basis für die extreme Dürre im Sommer: Den Modellen zufolge erklärt der Frühlingse­ffekt etwa die Hälfte der sommerlich­en Trockenhei­t in Zentraleur­opa im Jahr 2018. Dabei wirken mehrere Faktoren: Der Boden dörrt durch das frühere Ergrünen zusätzlich aus, der späteren Vegetation­fehltfeuch­tigkeit.weilzudem der kühlende Effekt von Verdunstun­g fehlt, steigt die dpa Science Advances Auf dem Teilstück eines Ackers, das ausgetrock­net ist, haben sich durch Hitze Risse gebildet. Der Klimawande­l lässt Pflanzen früher sprießen – das hat Folgen. Eine starke Vergrößeru­ng unter dem Mikroskop erlaubt Forschern das Zählen und Zuordnen von Mikroplast­ikstücken (undatierte Aufnahme). FOTO: BERND WÜSTNECK/DPA FOTO: JANICE BRAHNEY/UTAH STATE UNIVERSITY/DPA

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