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Wissenswertes rund um Kunststoff und Kautschuk

Kunststoff und Kautschuk begegnen uns überall im Alltag. Entdecken Sie spannende Geschichten, überraschende Fakten und interessante Hintergründe – von historischen Entwicklungen und bekannten Produkten bis hin zu wichtigen Persönlichkeiten und Innovationen der Branche.

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  • Den Umgang mit Kunststoff kann man lernen

    Thema des Monats Möglichkeit zur Ausbildung und Studium in einem spannenden Berufsfeld Von Guido Deußing Quelle: istock / iszusek In wenigen Wochen beginnt in den Berufsfachschulen ein neues Ausbildungsjahr, für tausende Studenten das Wintersemester 2017. Obgleich die vielen jungen Menschen, die sich in die Ausbildung oder ins Studium stürzen, vermutlich nicht in ganzer Tiefe auszuloten wissen, was sie erwartet, haben sie eine Sorge weniger als jene, die sich nach ihrem Schulabschluss in einer Blase der Orientierungslosigkeit befinden und die im Zweifel „nichts machen“, als sich mit ihrer beruflichen Existenz zu beschäftigen. Dabei gibt es zahlreiche Stellen- und Studienangebote in interessanten und spannenden Arbeitsbereichen, die nur darauf warten, mit Begeisterung ergriffen zu werden – unter anderem im Bereich der Kunststoff- und Kautschukbranche. Unser Thema des Monats Juni/Juli 2017 steht daher ganz in dem Zeichen, dem Nachwuchs bei der Ausbildungs- und Studienplatzsuche ein wenig Anregung und Orientierung zu bieten. Wenn das Ende der Schulzeit naht, spätestens dann, wünschen Eltern, möge die Tochter oder der Sohn doch wissen, welchen Beruf sie oder er zu ergreifen gedenkt. Nun sollte man nichts übers Knie brechen. Es ist klug, lieber einmal mehr kühlen Kopf zu bewahren, als sich Hals über Kopf in ein Unternehmen zu stürzen, dessen Ausgang völlig im Dunkeln liegt. Dennoch, so ganz falsch ist der Gedanke, der manchem Elternteil quälend und windend in der Hirnschale liegt, nicht. Wer seine Zukunftsgestaltung nicht dem Zufall überlassen will, ist gut beraten, die Dinge in die Hand zu nehmen und aktiv zu werden. Eine gute Position auf einem zukunftssicheren Arbeitsmarkt bedingt eine fundierte Ausbildung in einem Ausbildungsbetrieb beziehungsweise ein fachspezifisches Studium an einer Universität oder anderen Hochschule – Ausnahmen bestätigen die Regel. Ausbildungsgrad definiert den Startpunkt Der erste Schritt, die erste Überlegung: Welchen Schulabschluss können Sohn oder Tochter vorweisen? Für ein Studium braucht es das Abitur beziehungsweise die Fachhochschulreife. Mit einem mittleren Schulabschluss kommt eine Ausbildung in einem anerkannten Ausbildungsberuf in Frage. Unter gewissen Voraussetzungen lässt sich auch ohne Abitur studieren. Wer sein Abitur bereits in der Tasche hat, der hält – abgesehen von zugangsbeschränkten Studienfächern – theoretisch den Passierschein zum gesamten Arbeitsmarkt in der Hand. Interessen und Neigungen klären Damit sind die Hürden allerdings nicht genommen: Während manch junger Mensch bereits im zarten Alter von zehn Jahren sehr genau weiß, das er Arzt oder Schifffahrtskapitän werden will, fehlt den meisten Schülerinnen und Schülern auch noch am Ende ihrer Schulzeit ein klares Bild von ihrer beruflichen Zukunft. Was ist zu tun? Selbstreflexion ist angesagt, um Potenzial zu erkennen und den Weg zu ebnen: Eine Vorliebe für dieses oder jenes Schulfach könnte eine erste Orientierung für ein geeignetes Berufsbild bieten. Es ist nie verkehrt, in beruflichen Angelegenheiten Auskunft über persönliche Fähigkeiten, Neigungen und Talente geben zu können. Das Wissen darum spielt dem Suchenden bei der Berufswahl in die Karten. Praktika liefern ergänzende oder erweiternde Informationen über diesen oder jenen Beruf. Wenn alles gut läuft, erhält der Praktikant überdies eine qualifizierte Bewertung seiner Leistungen durch einen Vorgesetzten, die er seinen persönlichen Eindrücken und Erfahrungen gegenüberstellen und mit ihnen vergleichen kann. Sollten berufsorientierende Praktika, die Fächerwahl, das Urteil Dritter und auch die Selbstreflexion keine Orientierung bieten und sich der Beruf nach Maß nicht konfektionieren lassen, können öffentliche oder private Initiativen beziehungsweise Agenturen, Eignungs- und Berufswahltests anbieten, bei der Berufswahl unterstützen. In Deutschland könnte die Bundesagentur für Arbeit einen ersten Anlaufpunkt darstellen. Arbeitsmarkt im Blick, Bedarf erkennen Auf jeden Fall gilt: Langfristig denken. Wer gut informiert ist und ein Auge auf die Entwicklungen in der Welt hat, ist klar im Vorteil, denn: alles ist in Bewegung. Es kann sein, dass schon morgen nichts mehr so sein wird wie es gestern war und heute ist. Die zunehmende Spezifizierung der Arbeit und der Bedarf nach interdisziplinären Fähigkeiten, Kenntnissen und Erfahrungen prägt die Arbeitswelt nachhaltiger als man glauben mag und kreiert aus sich heraus mehr oder weniger oft ganz neue Berufe. Ein Beispiel: Wer hätte sich vor 40 Jahren träumen lassen, dass die natürlichen Vorkommen seltener Erdmetalle, die wichtig sind für die Herstellung elektronischer Geräte (Smartphones etwa) absehbar zu versiegen drohen und stattdessen Müllhalden zum Eldorado der industrialisierten Welt werden. Will sagen, der Beruf der Berg- und Grubenarbeiters ist nicht passé. Doch wenn wir von Berufen mit Zukunft sprechen, gilt: Gibt der Boden nicht mehr genug her, sind Experten gefragt, die in der Lage sind, Verfahren und Techniken zu entwickeln und anzuwenden, um die Versorgung der Menschheit mit essentiellen Rohstoffen durch Recycling sicherzustellen. Es braucht den Menschen Bei allen sich zum Teil selbst überholenden Trends lässt sich eine gewisse Kontinuität erkennen, und ein Aspekt ist dabei ganz wesentlich: Es braucht Menschen, die die Arbeit verrichten beziehungsweise die dafür Sorge tragen, dass sie verrichtet wird, und zwar richtig. Gleichwohl Begriffe wie „Industrie 4.0“ – und das damit verbundene Ziel einer immer stärkeren Digitalisierung der Arbeitsprozesse – Gegenteiliges denken lassen. Es braucht Menschen, die im Job machen, was sie am besten können; die Freude empfinden, an dem, was sie tun; die den Blick für das Notwendige haben; die gewillt sind, anzupacken, zuzugreifen, anzuleiten, Verantwortung zu übernehmen. Basta! Welche Funktion jemand auszufüllen in der Lage ist, hängt von der jeweiligen Persönlichkeit ab, dem Willen, sich einzulassen und nicht zuletzt davon, sein Bestes zu geben. Persönliche Neigungen und Fähigkeiten können ein wichtiger Eckpfeiler sein auf dem Weg zum beruflichen Erfolg. Eine qualifizierte und fundierte Ausbildung und nicht zuletzt ein gerüttelt Maß Erfahrung tun ihr Übriges. Das Geheimnis der Motivation Wer ein Herz für Zahlen hat, wird vielleicht erfolgreich einen kaufmännischen Beruf ausüben können. Wer mathematisch-technisch interessiert ist, der neigt vielleicht eher dazu, Maschinen, Prozesse oder Verfahren zu entwickeln und herzustellen. Die Freunde an der Chemie, Biologie oder Physik könnten ein Indiz dafür sein, erfolgreich in der chemischen Industrie, der Materialwissenschaft, Medizin oder Forschung sein zu können. Wer der Umgang mit Menschen in seinem Arbeitsumfeld für wichtig und notwendig erachtet, dem bieten vielleicht Pflege- oder Heilberufe eine gute Perspektive – oder die Rolle des Personalchefs, der über Weitsicht und die richtigen Instrumente verfügt sowie die Fähigkeit ihres sinnstiftenden Einsatzes, um die Menschen in einem Unternehmen auf die denkbar beste Weise zu befähigen, ihren Job zu machen. Wer komplizierte Sachverhalte selbst einem Grashalm beibiegen kann, der findet möglicherweise Erfüllung als Pädagoge in Schule, Hochschule oder Berufsfachschule. Wer wiederum als Schüler schon Apps programmiert und sich mit Leichtigkeit durch die digitale Welt manövriert hat, der befriedigt seine Begeisterung wohlmöglich am ehesten im weiten Feld der Informatik. Ob es für jeden „die Lösung“, „den Beruf“ gibt, ist eine Frage, die sich nur schwer mit ja oder nein beantworten lässt. Vermutlich existieren immer mehrere probate Wege, die zu einer von mehreren individuell passenden Lösung führen: Wer bei aller fachlichen Begeisterung für den Maschinenbau obendrein Verkaufstalent besitzt, für den könnte nicht nur die Entwicklung und Herstellung von Maschinen und Anlagen, sondern auch deren Vertrieb ein Zuhause bieten. Wer ein talentierter Chemiker oder Pharmakologe ist und gleichzeitig auf anderen Ebenen analytisch brillant denken oder kreative Ideen entwerfen kann, wird absehbar vielleicht sein Herz ans Marketing verlieren. Den eigenen Weg für sich entdecken Nichts gegen Vorbilder. Im Gegenteil, wir alle brauchen Vorbilder, weil sie uns grundlegend Orientierung bieten können. Die Idealisierung eines anderen kann indes den Blick auf das eigene Selbst verklären. Eine Herausforderung wird es sein, Pfadfinder in eigener Sache zu sein: Finde den eigenen Weg – sein mutig und überlasse Begriffen wie „falsch“ und „richtig“ anderen. Kein Weg gleicht einem anderen, obgleich sie ans selbe Ziel führen können. Indes können verschiedene Wege ganz einfach auch zu unterschiedlichen Zielen und Resultaten führen. Mut deshalb, weil kein Weg immer geradeaus und durch ebenes und überschaubares Gelände führt; nicht immer ist das Ziel im Blick, allenfalls eine Idee dessen. Manchmal braucht es Beharrlichkeit und Geduld. Und Selbstvertrauen: Wer gut vorbereitet ist, sich selbst etwas zutraut, sich seiner Stärken und Schwächen bewusst ist, motiviert und gewillt, nicht bei der kleinsten Niederlage aufzugeben, Neuem freundlich und vorurteilsfrei begegnet sowie achtsam und aufmerksam sein nahes und fernes Umfeld beobachtet, der wird absehbar auch der Möglichkeiten ansichtig, die jeder Weg für sie und ihn bereithält. Manchmal liegen die Chancen und Möglichkeiten auch links und rechts des Weges. Manchmal gebietet es die Situation; innezuhalten, um die eigene Position neu zu bestimmen, drei Schritte zurück zu gehen; um Anlauf zu nehmen und die Hürde im Weg mit Schwung zu überwinden. Auch können Kurskorrekturen von Zeit zu Zeit erforderlich sein, weil sich das Ziel verändert hat. Eine gewisse Flexibilität im Denken und Handeln kann dem persönlichen Fortschritt zuträglich sein. Berufe im Bereich der Kunststoffbranche und der Zugang Werfen wir nun einen Blick auf die Berufswahlmöglichkeiten im Bereich der Kunststoff- und Kautschukbranche. Die Kunststoff- und Kautschukbranche boomt – nicht zuletzt beflügelt durch den Trend zum Leichtbau in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, das Verlangen nach hochleistungsfähigen funktionalen Polymeren in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen, die zunehmende Substitution klassischer Werkstoffe wie Metall, Holz und Glas durch Kunststoffe. In puncto Innovationskraft sind Polymerwerkstoffe schlichtweg unübertrefflich. So vielseitig der Werkstoff, so breit gefächert ist das Arbeitsfeld in der Kunststoff- und Kautschukindustrie. Die Entwicklung, Herstellung und Produktion von Polymeren sowie deren Weiterverarbeitung und Rückgewinnung erfordern unterschiedlichste Fertigkeiten und Kompetenzen; dazu braucht es Laboranten, Industriemechaniker, Mechatroniker, Kunststofftechniker, Ingenieure, Maschinenbauer, Anlagenelektroniker, Werkstoffexperten, Chemiker, Informatiker, Software-Experten, Designer, Forscher, Entwickler, Konstrukteure und andere Berufe mehr. Der Weg zum Ziel Der Einstieg in die Branche gelingt in der Regel sowohl über die Schiene der Ausbildung als auch mit einem Studium. Wie bereits oben angedeutet: Es gibt nicht „den Berufsweg“ in die Branche, sondern immer viele. Die Ausbildung zum „Verfahrensmechaniker/in für Kunststoff-/Kautschuktechnik, Fachrichtung Mehrschichtkautschukteile“ macht auf eine sehr unmissverständliche Weise den Bezug zum Werkstoff deutlich. Anders bei der Berufsbezeichnung Laborant, Chemikant, Werkstoffprüfer, Maschinenbauer, Chemiker, Kaufmann/frau, Konstrukteur, IT-Spezialist, Programmierer, Designer – und dennoch finden diese Berufe in der Kunststoff- und Kautschukbranche statt. Wer auf der Suche nach einem auf Maß geschneiderten Beruf ist, der langfristig Freude und Erfolg generiert, ist gut beraten, sich zu informieren. Die deutsche Bundesagentur für Arbeit bietet unter www.arbeitsagentur.de die Möglichkeit einer individuellen Orientierung – in puncto Ausbildung und Studium gleichermaßen. Das Gute an der Seite ist: Sie bietet Unterstützung in mehreren Sprachen: In Deutsch, Englisch und Französisch sowie in einer sehr vereinfachte Sprache und in Gebärdensprache. Finde Deinen Ausbildungsberuf respektive Dein Studium – eine kurze Hinführung Wer unter www.arbeitsagentur.de das Feld „Schule, Ausbildung und Studium“ betätigt, gelangt per Mausklick zur Erkenntnis, welche Ausbildung beziehungsweise welches Studium – unter Berücksichtigung einer Vielzahl individueller Aspekte – in Frage kommt. Entlang einer roten Linie wird der interessierte Besucher der Seite Schritt für Schritt zum Wunschberuf beziehungsweise Wunschstudium geführt. Die Menüführung ist simple und übersichtlich. Berufsfelder lassen sich nicht nur erkunden (für Kunststoff interessant sind: Metall, Maschinenbau; Produktion, Fertigung; Technik, Technologiefelder; Naturwissenschaften); die Seite leitet an, wie man sich vertiefend über ein Berufsbild informiert, wie man seine Entscheidung fundiert, wie man einen Ausbildungsplatz findet und ebenso, wie das mit der Bewerbung ganz praktisch funktioniert. Wichtig Hilfestellungen am Anfang des Berufsweges. Der Blick auf die Seite lohnt in jedem Fall! Kai – Kunststoff-Ausbildungs-Initiative Nicht zuletzt setzt sich auch die Kunststoff- und Kautschukbranche selbst intensiv für den Nachwuchs ein. Sie hat zu diesem Zweck mit „Kai“ eine eigene „Kunststoff-Ausbildungs-Initiative“ gegründet, in der Verbände und Organisationen der Branche eng verbunden miteinander kooperieren. Mit von der Partie sind der Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie (GKV), der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), der Verein Deutscher Ingenieure (VDI), PlasticsEurope, das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) der RWTH Aachen, das Kunststoffland NRW, die Messe Düsseldorf und die Dr. Reinold Hagen Stiftung. Sie allen habe es sich auf die Fahne geschrieben, den Nachwuchs zu fördern und zu unterstützen. Was einer Aufforderung an den Nachwuchs gleichkommt, aktiv zu werden. Die Zeit ist günstig, sich für einen interessanten und spannenden Beruf in der Kunststoff- und Kautschukbranche zu entscheiden.

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  • Polymeres 3D-Rüstzeug stabilisiert schwaches Organ

    Quelle: istock / Alex_Utovko In den USA wurden aus bioabbaubaren Polymermaterialien maßgeschneiderte Implantate im 3D-Druckverfahren gefertigt, dank derer sich das Leben von Geburt an schwer an den Atemwegen erkrankter Kleinkinder retten lässt [1]. Statistisch gesehen leidet eines von 2200 Kindern von Geburt an Tracheomalazie [2]; diese Erkrankung ist gekennzeichnet von einer Erschlaffung der Luftröhre infolge unzureichender Knorpelspannung. Aufgrund der Gewebeschwäche droht die Luftröhre bei der Einatmung aber auch im Verlauf der Ausatmungsphase durch den sich im Organ bildenden Unterdruck zu kollabieren. Die Konsequenz ist, der Atemwiderstand steigt; der Patient kann ersticken. Von diesem Schicksal betroffen waren der nicht ganz zwei Lenze zählende Kaiba Gionfriddo und der nur wenige Wochen alte Garrett Peterson [3, 4]. Der Fall Kaiba Gionfriddo Dr. Scott Hollister und Dr. Glenn Green. (Foto: University of Michigan) Um das Überleben von Kaiba zu sichern, entschied sich der behandelnde Arzt Glenn Green, Professor für pädiatrische Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde an der Universität von Michigan, zu einer bislang noch nicht erprobten Therapie. Er überlegte, die labilen Bronchialäste des Kindes im Verlauf eines operativen Eingriffs unter Einsatz röhrenartiger Stützschienen zu stabilisieren und so Kaibas Überleben zu sichern. Bei der Ausformulierung seiner Idee und der Entwicklung eines Implantats erfuhr Green Unterstützung durch seinen Kollegen Scott Hollister, Professor für biomedizinische Technik und Maschinenbau und außerordentlicher Professor für Chirurgie an der Universität von Michigan. Bei der Frage nach dem Material, aus dem das Implantat gefertigt werden sollte, fiel die Wahl auf Polycaprolacton, einen auf Erdöl basierenden thermoplastischen Kunststoff, der über Eigenschaften verfügt, die ihn für medizinische Anwendung in besonderer Weise prädestinieren. Blicken wir auf einige Materialeigenschaften von Polycaprolacton. Materialeigenschaften von Polycaprolacton Das Implantat auf einem Modell der Hauptbronchie des Kindes. (Foto: University of Michigan) Polycaprolacton besteht aus einer Abfolge von Methylen-Einheiten, zwischen denen Estergruppen ausgebildet sind. Der sehr einfache Aufbau des Polymers ermöglicht eine beinahe uneingeschränkte Rotation der einzelnen Kettenglieder; die Glas-Übergangstemperatur (TG), also die Aushärtetemperatur, ist sehr niedrig. Bei Raumtemperatur ist kurzkettiges, amorphes (molekular ungeordnetes) Polycaprolacton weich und gummiartig. Aufgrund der gleichmäßigen Struktur ist es jedoch gut kristallisierbar – was das Gegenteil des amorphen Zustands beschreibt; hierdurch tritt eine Verstärkung des Materials auf. [5] Obendrein ist Polycaprolacton biologisch abbaubar. Der Abbau erfolgt durch Mikroorganismen, im Regelfall unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob). Diese durchaus bemerkenswerte Tatsache dürfte sich für Green und Hollister als höchst interessant herausgestellt haben. Ferner ist das Material gut mischbar; es verbindet sich mit anderen Kunststoffen sowie mit Lignin [6], Gelen, Stärke und weiteren Materialien. Außerdem haftet es an einer Vielzahl von Oberflächen, ist leicht zu verarbeiten, gut schmelzbar und nicht toxisch, was von übergeordneter Bedeutung ist, soll das Material im menschlichen Organismus eingesetzt werden. Die Weichen waren gestellt, und nachdem auch noch die US-amerikanische „Food and Drug Administration“ (FDA) dem Vorhaben die Zulassung und damit ihren Segen erteilt hatte, ging es für Green und Hollister an die praktische Umsetzung. 3D-Druck als Herstellungsprozess der Wahl Quelle: istock / NorthernStock Anhand eines Models der Bronchialäste, entwickelt unter Zuhilfenahme bildgebender Verfahren, ging es darum, einen Prozess zu finden, der es erlaubte, hinreichend schnell, effizient und präzise wenige Zentimeter lange, rohrartige Stützschienen aus Polycaprolacton herzustellen. In allen Punkten erwies sich der 3D-Druck als besonders geeignet – auch zur Herstellung eines maßstabsgetreuen Modells der Bronchien. Unter einem 3D-Druck versteht man einen Fertigungsprozess des Urformens, was bedeutet, das aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt wird, wie es etwa auch beim Gießen, Sintern oder Extrudieren der Fall ist. Der Aufbau dreidimensionaler Werkstücke im 3D-Drucker erfolgt computergestützt aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD) [7]. Letzten Endes resultierten aus dem Prozess ein bis zwei Zentimeter stentartige, über die Länge hin partiell geöffnete Ringschlüsse, die operativ über die kollabierenden Bronchien gestülpt und mit ihnen vernäht werden konnten. Die Stützten schlossen sich um die Bronchien wie ein von außen anliegendes Gerüst oder Skelett und ermöglichten Kaiba eine barrierefreie Atmung und ein ordnungsgemäßes Wachstum der Atemwege. „Es war erstaunlich“, erinnert sich Glenn Green. „Nachdem die Schiene platziert war, begann sich die Lunge tüchtig mit Luft zu füllen; wir wussten, alles wird gut.“ Und was das verwendete Material betrifft, fügt Scott Hollister hinzu: „ Es dauert etwa zwei bis drei Jahren, bis sich Luftröhre regeneriert hat und in einem gesunden Zustand gewachsen ist. Bis dahin hat sich das Polycaprolacton aufgelöst.“ Der Fall Garrett Peterson Quelle: istock / NicoElNino Die Meldung von der erfolgreichen Therapie des 20 Monate alten Kaiba Gionfriddo machte seine Runde und erreichte auch die Eltern des erst wenige Wochen alten Garrett Peterson. Dieses Kind litt ebenfalls von Geburt an unter den Folgen der Tracheomalazie, und die Eltern befürchteten, ihr Sohn würde vermutlich nie ohne Beatmungsgerät leben können. Da hörten sie die Neuigkeit von Kaiba ... Hollister erstellte ein 3D-Modell von Garretts Atemwegen und passte entsprechende Stützschienen aus Polycaprolacton an. Am 31. Januar 2014 wurde Garretts Brustkorb geöffnet und die heilbringende Operation von Richard G. Ohye, dem Leiter der Kinderherzchirurgie an der Universität von Michigan, durchgeführt. Der erste Einblick war jedoch alles andere als ermutigend. Eine Luftröhre war bereits kollabiert, ein Lungenflügel so weiß und mangeldurchblutet wie der einer Leiche. Ohye befestigte eine Schiene an linkseitigen Bronchienweg, eine weitere an der rechten Seite. Mit Spannung wurde beobachtet, was dann geschah. Erleichterung machte sich breit. Die Luftröhre blieb offen, kollabiert nicht, und Luft blähte die Lunge. Das Warten hatte ein Ende. Garrett würde in den kommenden drei Jahren, während sein kleiner Organismus die Schienen aus Polycaprolacton langsam zersetzt und resorbiert, genügend Atemluft bekommen. Seine Organe werden die Möglichkeit haben, wie die eines gesunden Kindes, zu wachsen und sich zu entwickeln. Dank kluger Köpfe, moderner Medizin, ausgefeilter Technik und nicht zuletzt innovativer Polymermaterialien. GD

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  • Materialforschung gegen Ölverschmutzung

    Öl in Wasser. Quelle: istockphoto Wird Öl mit Wasser vermischt oder gelangt es in ein Gewässer, erweisen sich herkömmliche Methoden zur Trennung dieser ungleichen Medien beziehungswiese die Reinigung des Wassers von Ölrückständen als aufwendig, anspruchsvoll, kostspielig und mitunter auch gefährlich. Wissenschaftler der Cockrell School of Engineering an der University of Texas in Austin sind der Auffassung, eine Methode entwickelt zu haben, die an dieser Stellen neue Maßstäbe setzt und alles konventionellen Vorgehensweisen in den Schatten stellt. Dabei setzten die Forscher auf die Möglichkeiten der Nanotechnologie und Material- beziehungsweise Polymerwissenschaft. In einer unlängst im Journal of Nanoparticle Research veröffentlichten Studie berichten die Wissenschaftler davon, magnetische Nanopartikel zu verwenden, um Öl und Wasser zu trennen und zwar mit Hilfe eines Magneten. Die Ingenieure Universität von Texas in Austin sind überzeugt, ihre neue Technik verbessere die Wasseraufbereitung in der Öl- und Gasproduktion und helfe, Ölverschmutzungen und Bleikontaminationen effizient aus Wasser zu entfernen. Winzig kleine Nanopartikel werden heute in vielen Bereichen eingesetzt, etwa in der Medizin, in der Energie- und Elektronikindustrie. Die Vielseitigkeit der Nanopartikel inspirierte die Forscher an der Cockrell School of Engineering, zu untersuchen, ob sich Nanopartikel nicht auch nutzen lassen, um Umweltbelastung durch ausgetretenes Öl zu bekämpfen. Ebenso existierte die Vorstellung, Nanopartikel ließen sich nutzen, um auf effiziente Weise kontaminiertes Wasser aufzubereiten. Mit moderen Methoden gelingt es, etwa 95 Prozent des Öls aus kontaminiertem Wasser herauszuholen. Zurückbleiben meist kleine Öltröpfchen, die schwer zu extrahieren sind, die aber das weitere Prozedere der Wasseraufbereitung erschweren; ungeachtet dessen, dass diese fünf Prozent immer noch ein nicht zu unterschätzendes Umweltproblem darstellen. Die neue Extraktionstechnik der Forscher aus Austin/Texas zielt darauf ab, "dieses kleine bisschen Öl zu entfernen", sagt Saebom Ko, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Department of Petroleum und Geosystems Engineering und Erstautor der hier genannten Studie. "Der Vorteil der Verwendung magnetischer Nanopartikel ist, dass sich die Öltröpfchen, hängen sie einmal an den Nanopartikeln, viel schneller vom Wasser abtrennen lassen, als auf andere herkömmliche physikalische Weise, schließlich sei die magnetische Kraft deutlich größer als die Gravitation. Auf den Punkt gebracht: Was haben Ko und sein Team gemacht? Im Grund haben die Wissenschaftler auf eine Technik zurückgegriffen, die bereits seit geraumer Zeit, etwa im Bergbau oder auch in der Lebensmittelindustrie, angewendet wird, um mit Hilfe von Magnetismus um Metalle zu extrahieren oder störende metallische Partikel aus einer Matrix abzutrennen. Eine der wichtigsten Aufgaben der Wissenschaftler war es, die Oberfläche der Nanopartikel zu gestalten und mit einer gewissen Funktionalität zu versehen, so dass sie in der Lage sind, Öltröpfchen zu halten. Das Team beschichtete die magnetischen Nanopartikel mit Polymeren, deren Oberflächenladung positiv ist. Die positiv geladenen magnetischen Nanopartikel verriegeln sich dann durch die elektrostatische Anziehungskraft auf die negativ geladenen Öltröpfchen, ähnlich wie ein Staubfängertuch Staub aufnimmt. Der Prozess - der Sekunden in Labortests einnimmt - könnte auch umgekehrt auftreten. Wenn die Zielsubstanzen positive Oberflächenladungen haben, könnten die magnetischen Nanopartikel mit negativ geladenen Polymeren beschichtet werden, um das Ziel zu erreichen. Im Grunde sei es ganz einfach, sagt Daigle. "Wir nutzen die magnetischen Eigenschaften dieser Nanopartikel, um sie an die Öltröpfchen zu kleben und im Wesentlichen die Öltröpfchen zu magnetisieren, damit sie mit einem Magneten herausgezogen werden können." Die Leichtigkeit der Technik und die Flexibilität der magnetischen Nanopartikel motivieren die Forscher dazu, andere weitere Anwendungsfelder ihrer Nanotechnik zu denken. "Die Anwendungen können weit über das Ölfeld hinausgehen, denn mit einem passenden Oberflächendesign können Sie Ihren Magnetkern mit unterschiedlichen Chemikalie überziehen", sagt Daigle. Ein Ziel der Forscher ist es, ihre Nanopartikel einzusetzen, um mit Ölverschmutzungen im Ozean aufzuräumen. Derzeit prüfen sie auch, ob es möglich ist, mit magnetischen Nanopartikeln Bleirückstände und andere Verunreinigungen aus Trinkwasser zu entfernen. Die Überlegungen sind weit vorangeschritten, dass in diesem Sommer erste Versuche unternommen werden sollen. Für die Öl- und Gasproduktion plant das Team ein Behandlungssystem zu entwickeln, das die Fähigkeit hat, schnell ein hohes Öl- und Wasservolumen zu bewältigen, was für Onshore- und Offshore-Ölbohranlagen wichtig und sinnvoll wäre. Zudem arbeiten sie derzeit an einem chemikalienfreien Regenerationsprozess zur Wiederverwendung von Nanopartikeln. "Andere Regenerationsmethoden verwenden Chemikalien, um das Öl zu extrahieren, was zur Herstellung gefährlicher Abfällen führt", sagte Ko. "Wir glauben, dass durch Recycling und Wiederverwendung von Nanopartikeln nicht nur die Betriebskosten gesenkt werden könnte, sondern der Prozess gleichzeitig umweltfreundlicher wird und die Menge an gefährlichem Abfall reduziert wird."

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  • Highlight am schönsten Tag: Im EPS-Kleid vor den Traualtar

    Alyssa Hertz, links im Bild, hat für Ihre Freundin Annie Miller (r.) ein Hochzeitskleid kreiert, das es in dieser Form nicht noch einmal gibt: Der "Stoff" des Brautkleids ist expandiertes Polystyrol (EPS). (Bild: Plastics News) Einer Gymnasiastin aus dem US-Bundesstaat Ohio ist es gelungen, die Aufmerksamkeit von heiratswilligen Frauen zu erregen, die auf ausgefallene Kleider stehen, ebenso wie die von Akteuren der Kunststoffszene: Alyssa Hertz stellt Brautkleider aus expandiertem Polystyrol-Hartschaum (EPS) her – sprich: aus Styropor. Alyssa Hertz bei der Arbeit an ihrem Brautkleid aus EPS. (Bild: Plastics News) Eine Meldung unter anderem im bekannten US-Magazin People sowie auf der Webseite der NBC’s Today Show wird zur Sensation in der Kunststoffwelt: Wenn einer einmal etwas Ausgefallenes aus Kunststoff macht, was man überhaupt nicht mit Kunststoff in Verbindung bringt … Alyssa Hertz besucht die Copley High School in der Nähe von Akron im US-Bundesstaat Ohio. Eine Leidenschaft der Oberstufenschülerin ist es, Kleider aus ungewöhnlichen Materialien herzustellen. Sie hat bereits ein Cocktail-Kleid aus Zeitungspapier hergestellt und jüngst nun, für ihre Freundin Annie Miller, ein Hochzeitskleid aus expandiertem Polystyrol-Hartschaum, sprich: aus Styropor. Anfangs, berichtete Alyssa Hertz, habe es sich das Projekt „EPS-Hochzeitskleid“ als Herausforderungen dargestellt: Mehr als 500 unterschiedlich große und geformte EPS-Teile habe sie herstellen und für das Kleid verkleben müssen. Sie habe viel Materialbruch erlebt, manches Teil sei im Zuge der Wärmebehandlung geschmolzen. Dann aber nach einer Weile hätte sie den Dreh herausgehabt und sei richtig in den Fluss geraten. Und das Ergebnis ist überwältigend – schön und einzigartig (siehe Foto). Alyssa Hertz plant nun, mit ihrem EPS-Brautkleid beim „Cleveland IngenuityFest“ teilzunehmen. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, bei dem die Arbeit lokaler Künstler und Erfinder ausgestellt und prämiert werden. Wenige Woche danach wechselt Alyssa Hertz an die Kent State University, um dort zu studieren und zwar Modedesign. K-Online wünscht viel Erfolg. GD (Quelle: F. Esposito, Plastics News)

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  • Kunststoff – der perfekte Reisebegleiter

    Thema des Monats Von Guido Deußing Quelle: istock / Cloud-Mine-Amsterdam Die Hitze Ende Mai hat bei den Menschen in weiten Teilen Europas nicht nur die Schweißproduktion angekurbelt, sondern auch das Bedürfnis nach Urlaub geweckt: Sich der Hitze hingeben – daheim oder unterwegs – und nichts tun. Sich in fernen Gestaden im Sand rekelnd in der Sonne banden. Oder: der Hitze fliehen und in kühleren Gefilden aktiv werden. Ungeachtet aller persönlichen Vorlieben: Ob allein, zu zweit oder mit ganz vielen – wenn der Sommer naht, wächst bei vielen das Verlangen zu reisen. Und es gibt einen, der Sie auf ihrer Reise überall hin begleitet – garantiert! Wer sich bewusst einmal auf die Suche macht, wird feststellen: Gleich, wo man steht, sitzt oder hingeht – Kunststoff ist einer der treuesten Reisebegleiter. Es beginnt bereits bei der Planung des Urlaubs: Wohin soll die Reise gehen? Die Antwort erhalten Reiselustige oft schon durch einem Blick ins Internet. Die Hülle und Fülle an dort angepriesenen Reisezielen, Flugangeboten, Schnäppchenangeboten ist schier unermesslich; jeder findet etwas für seinen Geschmack: Meer und Strand, Wüste und Sand, Berge und eiskalte Höhen. Bereits im Umfeld der Planung wird, wer sich seines Tuns bewusst wird, klar: Ohne Kunststoff geht es nicht: Die Computertastatur und die Computermaus, die den Weg ins Internet ebenen und die virtuelle Reise durch das World Wide Web ermöglichen, bestehen aus – Kunststoff. Quelle: istock / Andy445 Es soll eine Flugreise werden – viele Urlaubsziele lassen sich nur mit dem Flieger erreichen? – Ohne Kunststoff undenkbar! Das wird bereits durch einen kurzen Blick in das Innere eines Flugzeugs deutlich. Ob Türen, Fenster, Sitze, Innenverkleidung oder Ausstattung – beim Entwurf eines Flugzeugs zählt jedes Gramm. Gewicht macht Flüge teuer, weniger Gewicht reduziert den Treibstoffverbrauch oder erlaubt den Transport von mehr zahlenden Passagieren. Nicht zuletzt lassen sich die strengen Sicherheitsanforderungen, die auf Flügen eine wichtige Rolle spielen, nur unter Einsatz von Kunststoffen erfüllen. Sensible Teile wie Ruder, Höhenflosse, Tragflächen, Landeklappen, Wingtips und nicht zuletzt Reifen, werden aus Kunststoffen gefertigt. Airbus 380 – ein Weltrekord aus Kunststoff A380. Quelle: istock / iwikoz6 Der Airbus A380-800, als Beispiel angeführt, kann bis zu 853 Passagiere transportieren (555 in der Standardversion) und avanciert damit zum weltweit größten Passagierflugzeug. Faserverbundwerkstoffe mit einem hohen Anteil aus Kunststoff machen etwa 25 Prozent des Materials aus, das beim Bau dieses Flugzeugs verwendet wird. Kunststoffen und technologischen Innovationen ist es zu verdanken, dass ein voll belegter A380 eine Reichweite von 14.800 km hat und dabei nur 3,3 Liter Kerosin pro Passagier auf 100 km verbraucht – da kommt kaum ein Auto mit! Doch der A380 ist noch nicht das Ende der Innovationsskala im Luftverkehr. In Zukunft, prognostizieren Experten, werden Großraumflugzeuge aus bis zu 40 Prozent kunststoffbasierter beziehungswiese karbonfaserverstärkter Verbundstoffe hergestellt. Ausgestattet mit einem Rumpf und Tragflächen aus Kunststoff, bieten diese Flugzeuge überlegene Stärke und Aerodynamik. Und Dank der Gewichtsreduzierung werden die Kunststoffflieger weniger Kohlendioxid und Stickstoff emittieren, als es heute Flugzeuge tun. Unterwegs oder doch lieber daheim? Globetrotter haben meist viel zu erzählen: von fernen Ländern und fremden Gestaden, von Erlebnissen in, auf oder unter Wasser, von Abenteuern in tropischen Gefilden, von flirrender Hitze in Wüsteneien oder erfrischen Bädern in klaren Bergseen, von beschwerlichen Aufstiegen in eisige Höhen und dem atemberaubenden Blick in die Welt vom Gipfelkreuz aus. Topp, die Wette gilt: Im Kontext der unzähligen daheim erstatteten Urlaubsberichte kommt selten bis gar nicht das Wort „Kunststoff“ vor, obgleich die Urlaubsfreude wohl nur halb so groß wäre und manches ferne Urlaubsziel sich nicht oder nur unter erschwerten Bedingungen erreichen ließe ohne Zuhilfenahme polymerer Materialien und synthetischer Fasern. Stellen Sie sich vor: Der Himmel ist blau und wolkenlos, die mediterrane Luft über Land 31 Grad warm. Das Mittelmeer bietet unter hochsommerlichen Bedingungen eine willkommene Abkühlung. Doch nur um Abkühlung zu finden, fahren Urlauber nicht an den Badestrand. Kühles Nass bietet auch die Dusche daheim. Badeurlaubern geht es vor allem um die Freude, die ein Tag an der Küste verheißt und die sich vermittels einiger Kunststoffe durchaus ins Erquickliche steigern lässt. Am Strand: Familie Mustermann, Mutter, Vater und zwei Kinder (Junge und Mädchen) im Teenageralter. Bepackt mit den typischen Strandutensilien bahnen sie sich ihren Weg gen Wasserfront entlang bunt beschirmter, mit Badetüchern, Bastmatten und Decken hergerichteter Liegeinseln im heißen Sandmeer. Quelle: istock Die Dame trägt ein in dezenten Rottönen gehaltenes, aus 100 Prozent Viskosefasern hergestelltes knöchellanges Kleid, das sich in seiner ebenso schulterfreien wie taillenlosen Luftigkeit just in dem Moment eng an die Rundungen ihres Körpers schmiegt, als eine frische Brise vom Meer her einsetzt und die Hitze am Strand für einen Augenblick vergessen macht. Ihr gelocktes blondes Haar hat sie mit einem farblich passenden Tuch am Hinterkopf zu einem Pferdeschwanz gebunden. Durch eine Sonnenbrille, zwei übergroße braune Gläser aus Polyacryl, blickt sie versonnen zum Horizont, der sich in der Ferne als klare Grenzscheide von tiefblauer Wasser- und zartblauer Himmelslinie abzeichnet. In ihrer Bewunderung für die Weite des Meeres übersieht die Gute die Sandburg eines etwa vierjährigen Nackedeis. Mit ihrem linken Fuß zertrümmert sie einen Eckturm, den der Vater des Kleinen mit verbissener Beherztheit errichtet hat und dessen Spitze bis dahin eine aus Eisverpackung und Plastiktrinkhalm gezimmerte Fahne krönte. Infolge der Karambolage verliert die Badenixe einen Schlappen, das linke Pendant eines in schwarz gehaltenen und mit Perlen auf dem Zehensteg verzierten Flipflops aus Polyvinylchlorid. Da sie sich beugt, um ihre Sandale zu greifen wieder in Position zu bringen, verrutscht ihr das Kleid, sodass der im Sande hockende Vater des Vierjährigen kurz von seiner Rolle als Kindströster abgelenkt wird und des unter dem Kleid verborgenen Bikinioberteils ansichtig wird: einer für die üppigen physischen Verhältnisse doch sehr knappen, knallroten Textilmischung aus Baumwolle und Elastan. Der Partner der Dame trägt eine Sonnenbrille im Pilotenlook, an den Füßen schwarze Flipflops und im Hüftbereich knielange türkisfarbene Badeshorts im Karodesign mit Netzinnenhose aus 100 Prozent Polyester; der bare Oberkörper ist voluminös und im Brustbereich stark behaart. Sohnemann zur Rechten trägt vatergleiche Bardeshorts in kleinerer Konfektionsgröße und tiefergelegt, sprich: mehr so in den Kniekehlen. Oberhalb des Bundes lugt der Gummibund einer blauen Unterhose hervor. Seine mit großen Schritten voraneilende, vier Jahre ältere Schwester neigt zur Naturverbundenheit und liebt die Fitness: Sie läuft barfuß durch den heißen Sand, blinzelt unbebrillt in die Sonne und trägt einen figurbetonten, hochgeschlossenen, sportlichen Badeanzug mit Reißverschluss auf der Rückseite, gewebt aus 80 Prozent Polyamid und 20 Prozent Elastan. Am Liegeplatz angelangt breitet die Familie auf dem Strand großräumig türkisfarbene Badetücher aus hergestellt aus synthetischen Mikro- beziehungsweise Chemiefasern, die feiner gesponnen sind als die feinste Naturfaser, namentlich Spinnenseide: Ein Gramm Spinnenseide erreicht eine Länge von 10.000 Metern; die gleiche Länge erreichen bereits 0,5 Gramm Mikrofasern. Mit Kraft und Spucke schraubt das männliche Familienoberhaupt das Unterteil eines Sonnenschirms in den Sand und pflanzt darauf einen knallgelben Schirm. Bei dessen Einkauf hatte Vater Wert auf Design und Qualität gelegt, um den Schirm auch bei starkem Wind im sandigen Boden fest verankert zu wissen. Die Entscheidung bestimmte aber nicht allein das vorhandene Schraubgewinde, den Ausschlag gab das spinndüsengefärbte Acrylgewebe, das selbst bei intensiver Sonnenbestrahlung seine Eigenschaften bezüglich Diffusion und Luftzirkulation behält und auch seine Farbe nicht einbüßt. Quelle: istock / NinaMalyna Die Sonne hat den Zenit überschritten und brennt vom Himmel hernieder. Vater und Mutter schwitzen, die Kinder auch. Aus der über die Schulter mitgeführten, praktisch zusammenlegbaren, aus Nylon gefertigten und mit rückwärtiger Beschichtung aus Polyvinylchlorid versehenen Kühltasche zaubert der Vater wie aus dem Nichts vier 0,5-Liter-Polyethylen-Flaschen mit Sprudelwasser hervor und reicht sie der Gattin und dem dürstenden Nachwuchs, bevor er sich selbst einen großen Schluck aus der Pulle gönnt. Mutter lehnt dankend ab – sie steht auf stillen Quellen – und schnappt sich, kaum entkleidet, die einzige Luftmatratze, poppig gelb, ultraleicht und aus rutschfestem Non-Slip-Polyester. Mit einem kleinen spitzen Schrei wirft sie sich gleich darauf in die Fluten. Die Tochter greift sich ihre rote Schwimmhaube aus antiallergischem Silikon, versehen mit speziellen Ausbuchtungen für die Ohren und inwendigen Vertiefungen, um Haareziepen zu vermeiden. Mit geschickten Fingern zieht sie die Haube über ihren – ganz die Mutter! – Wuschelkopf. Die Nase mit einer Nasenklammer geschützt, die Augen mit einer Profichlorschwimmbrille bewehrt – Antibeschlag, 100-prozentiger UV-Schutz, Lamellenabdichtung und breites, elastisches Silkon-Kopfband – setzt der kecke Teenager, nach Akklimatisierung an das kühle Salzwasser, zu einer ebenso anmutigen wie stilistisch einwandfreien Crawl-Einheit an. Ihr Bruder hat am Rande der Bucht mehrere Buddy-Teams Sporttaucher erblickt, von Kindern umringt im Wasser stehend und sich gegenseitig Stabilität gewährend, was für die Balance beim Anziehen der Flossen aus Technopolymer und thermoplastischem Gummi nützlich ist. Die Taucher schwitzen unter der Sonne und schmoren im Neopren schon im eigenen Saft; dicke Schweißperlen kullern über die vor Anstrengung erröteten Gesichter. Die Männer tragen mehrere Millimeter dicke Anzüge aus wasserdichtem Chloropren (Neopren), dazu Kopfhaube und Füßlinge aus dem gleichen Material, dem Zwecke dienlich, auch in größerer Wassertiefe nicht zu frieren. Der Junge beobachtet mit Interesse, die angelegten Tarierwesten aus schwarzen Nylon bieten nicht alleine Halt für die Pressluftflaschen, sondern ebenso die Möglichkeit, durch das Ein- und Auslassen von Luft unter Wasser ab- beziehungsweise aufzusteigen und das Tauchniveau zu halten. Über Gummischläuche und Gummidichtungen wird die Versorgung des Tauchers mit Luft sichergestellt. Damit der Blick unter Wasser nicht getrübt wird, tragen beide Taucher Masken aus bruchsicherem Sicherheitsglas, hypoallergenem, ultraflexiblem Silikon und einem Rahmen aus Technopolymer. Achtung, jetzt geht es ans Abtauchen. Um das Spektakel besser beäugen zu können, verlässt der Junge sein badehandtuchgroßes Areal und nähert sich den Tauchern. Der Vater sieht sich, die Beine der Länge nach ausgestreckt, die Ellebogen aufgestützt und zufrieden in die Gegend lächelnd, von allen verlassen. Er atmet tief durch und genießt sichtbar die vorübergehende Abwesenheit seiner Familienmitglieder und die undefinierbare Geräuschkulisse des Strandes. Seinen Augen gewährt er hingegen keine Ruhe und lässt seinen Blick unstet umherschweifen. Er sieht Kinder mit einem Wasserball aus Polyvinylchlorid spielen, Strandgäste den Inhalt von Sonnencremetuben aus Plastik auf nackte Rücken entleeren, Leiber im Sand liegen oder im Wasser stehen. Ein Badegast versucht ungelenk, ein Surfbrett aus einem Carbon-Kevlar-Verbund in der Flaute zu steuern – und scheitert kläglich. Der Surfer stürzt rücklings ins Wasser, der Segelmast aus glasfaserverstärktem Kunststoff – oder war es doch Carbonfaser? samt Segel aus durchsichtiger PVC-Folie über ihn. Zum Glück trägt der Schiffbrüchige eine Schwimmweste aus einem Polyester-Neopren-Mischgewebe. Ein Glück, der Sturz sah schlimmer aus, als er tatsächlich war. Es bedarf keiner Rettung aus Seenot. Der Bademeister kehrt, mit einem Kopfschütteln zurück an seinen Beobachtungsposten. In etwas größerer Entfernung in offenem Gewässer versucht sich ein anderer Sportler auf einem vergleichsweise kurzen Surfbrett und der Lenkstange eines Drachens in der Hand in der neuen olympischen Disziplin des Kite-Surfens. Toll, denkt sich unserer Familienvater, würde ich auch gerne machen, und rollt unter einem Hyänengähnen mit den Augäpfeln. Sein letzter Blick gilt einem weißen 14-Meter-Segelboot mit einem Rumpf aus glasfaserverstärktem Kunststoff – oder doch vielleicht mehr der barbusigen Badenixe, die sich am Bug in der Sonne rekelt –, das unversehens Kurs nimmt auf die kleine Bucht und den Tauchern die Vorfahrt nimmt. Wie es wohl wäre, denkt sich der Mann, ohne zu wissen, was ihm gerade jetzt dieses Bild vors geistige Auge gebracht hat, als Teil einer Seilschaft den 8.848 Meter hohen Mount Everest zu erklimmen, und sinkt in einen traumerfüllten Schlaf. In eisigen Höhen: Wenn der Berg ruft Apropos: Wer seinen Urlaub in alpinen Regionen verbringt und sich dem Bergsport verschrieben hat, weiß um die Notwendigkeit maßgeschneiderter Materialien. Schließlich können sie sogar Leben retten! Es stimmt zwar, dass der Mensch schon in früher Zeit Berge bestiegen hat, und zwar ohne Hightech-Materialien aus dem Chemielabor, ausgerüstet nur mit dem, was Mutter Natur zur Verfügung stellte, sprich: Holz, Hanf, Flachs, Leder oder Wolle. Hannibal etwa gelang 218 v. Chr. eine der wohl legendärsten Alpenüberquerungen. Während des Zweiten Punischen Krieges machte sich der Anführer der Karthager mit rund 50.000 Soldaten, 9.000 Reitern und 37 Kriegselefanten im tiefsten Winter auf zum Ritt über das verschneite Gebirge, um einem römischen Angriff auf Spanien zuvorzukommen. Hannibal mag wie die Elefanten buchstäblich ein dickes Fell gehabt haben, trotzdem ließen die Hälfte seines Heeres und sämtliche Elefanten bei jenem Gewaltmarsch ihr Leben. Wanderer und Bergsteiger sind gut beraten, sich nicht blindlings ins alpine beziehungsweise hochalpine Abenteuer zu stürzen. Es ist zu keiner Witterung gefahrlos, doch lassen die Risiken der Klettertouren sich wohlkalkuliert auf ein unaustilgbares Minimum reduzieren. Das setzt eine Prise Erfahrung voraus, eine ordentliche Portion Planung, jede Menge gesunden Menschenverstand und, nicht zuletzt, eine adäquate Ausrüstung. Quelle: istock / kapulya Outdoor-Aktivitäten bringen es mit sich, dass man über einen mehr oder weniger langen Zeitraum unweigerlich den Unbilden der Natur ausgesetzt ist. Solange die Sonne scheint und die Luft wärmt und nicht auskühlt, mag das Wandern und Bergsteigern uneingeschränkt Vergnügen bereiten. Wenn sich aber das Wetter blitzartig ändert, wie es in den Bergen an der Tagesordnung sein kann, Regen vom Himmel herniederprasselt, Matsch, Schnee oder Eis jeden Schritt erschweren, Wanderlust ganz schnell umzuschlagen droht in Wanderfrust, braucht es zu allererst eine adäquate Bekleidung – das A und O des Alpinismus. Um sich vor Wind und Wetter zu schützen, verwendete man früher mit Öl getränktes Leinzeug. Es war wasserdicht, von außen und innen. Regen konnte einem zwar nichts anhaben, aber man schmorte in der Dampfbremse auch im eigenen Saft. Das gehört zum Glück der Vergangenheit an – dank der heute verfügbaren wasser- und winddichten sowie atmungsaktiven Funktionsbekleidung, einschließlich Unterwäsche, Handschuhen und Kopfbedeckung. Hergestellt wird Funktionsbekleidung zum Beispiel durch Einweben einer hauchdünnen, mit mikroskopisch kleinen Poren versehenen Teflonfolie (Polytetrafluorethylen) in die Textilien. Die Poren dieser Folie sind etwa 20.000-mal kleiner als ein Wassertropfen, was zur Folge hat, das Regen sie nicht durchdringen und überwinden kann. Schweiß und Körperausdünstungen hingegen lassen die Poren mühelos passieren. Qualitativ gute Funktionsbekleidung hält innen und außen trocken und schützt vor Überhitzung. Zudem ist sie bequem und angenehm zu tragen. Funktionsbekleidung ist aber nicht gleich Funktionsbekleidung. Sie lässt sich zum Beispiel auf unterschiedliche Art herstellen, etwa durch das Auftragen einer Polyurethanschicht auf die Textilien. Die Schicht ist entweder porös und lässt den Wasserdampf passieren, oder es handelt sich um eine Mischung aus Polyester und Polyether, die eine Diffusion von Wasser in Form von Dampf von innen nach außen zulässt, Regen aber wirkungsvoll abhält. Alles Wandern und Bergsteigen wird zur Qual mit dem falschen Schuhwerk. Die Anforderungen, die ein Bergschuh beziehungsweise -stiefel zu erfüllen hat, sind mannigfaltig. Ein guter Schuh zeichnet sich durch eine hohe Sohlensteifigkeit aus, bei gleichzeitig gutem Grip und angenehmen Tragekomfort – möglich macht’s die Kautschukforschung und wartet mit besten Gummisohlen auf. Spezielle Ausführungen, etwa unter Einsatz von Fiberglas, erlauben das Anbringen von Steigeisen, wenn der Anstieg durch Eis und über Gletscher führt. Der Bergschuh/-stiefel ist idealerweise leicht am Fuß und wasserdicht, was wiederum den Einsatz funktionaler Polymermaterialien voraussetzt. Auch wenn der Schaft über die Knöchel reicht: Gamaschen aus Synthesefasern schützen obendrein die Unterschenkel, wenn es einmal durch tiefen Matsch und Schneefelder geht. Wer sich für längere Zeit ins Gebirge aufmacht, führt Gepäck mit sich, zumindest das Lebensnotwendige: Essen, Trinken, Wechselkleidung, Schlafsack, Isoliermatte, Zelt. Nicht am langen Arm, sondern im Rucksack. Auch hier spielen Polymermaterialien eine (ge)wichtige Rolle: Sie sorgen dafür, dass der Rucksack leicht und robust allen Widrigkeiten trotzt und das Gepäck trocken bleibt. Zahlreiche Bänder, Schnallen und Schlaufen aus Kunststoff sorgen für den notwendigen Tragekomfort und die Möglichkeit zu expandieren, sprich: Eispickel und Seile zu befestigen. Apropos: Früher wurden fürs Bergsteigen vor allem Hanf- oder Flachsseile verwendet, um Seilschaften zu sichern. Nachteil des natürlichen Materials war seine mangelnde Robustheit. Bei Regen sog es sich voll, wurde schwer und ließ sich schlecht handhaben, sobald das Wasser bei Minusgraden gefror. Keine Seltenheit, wenn eines dieser Hanf- oder Flachsseile unter Belastung riss; stürzte ein Bergsteiger, war es mitunter um ihn geschehen. Heute sorgen Seile und Körpergeschirr aus Polyamid für Sicherheit am Berg. Kunststoffseile sind robuster, sprich: scheuerfester, lassen sich besser verknoten, saugen nur wenig Wasser auf und machen selbst bei Minusgraden keine Probleme – all das bei deutlich geringerem Durchmesser und Gewicht. Ein gutes Gefühl. Wenn sich nach einem schwerem Aufstieg am Berg der Tag zum Ende neigt, freut der Bergsteiger sich über eine Unterkunft, die inmitten von Eis und Schnee für Behaglichkeit sorgt. Etwa ein geräumiges Tunnelzelt, das sich schnell aufbauen lässt und über einen hinreichend großen Innenbereich verfügt, etwa für eine kleine Seilschaft von drei Personen. Funktionalität steht beim Zeltmaterial im Vordergrund: Das Außenzelt besteht aus wasserabweisendem, das Innenzelt aus atmungsaktivem Nylon. Die Bodenwanne ist ebenfalls aus Nylon gefertigt, jedoch versehen mit einer Beschichtung aus wasserfestem und schmutzabweisendem Polyurethan. Wenn der Untergrund einigermaßen eben, die Isomatte aus geschäumten Polyurethan, beschichtet mit Polyamid, ausgebreitet ist, man dann in seinen Mumienschlafsack, gefüllt mit einer Gänsedaunen-Nylon-Mischung schlüpft, ist ganz gewiss, dass auch bei minus 18 Grad in heimeliger Atmosphäre ein jeder in erholsamen Schlaf findet. Denkst an Kunststoff in der Nacht, wirst zum Träumen du gebracht! Am Strand neigt sich der Tag dem Ende entgegen. Die Zahl der Handtuchinseln ist rückläufig, an der Strandbude erreicht die Stimmung einen Alkohol geschwängerten Höhepunkt und unter der Sonne, die sich am Horizont der Meereslinie nähert, setzen die in der Bucht vor Anker liegenden Schiffe ihre Segel und nehmen Kurs auf den Hafen. Der Vater ist inzwischen aus seinem Tiefschaf erwacht, Sand im linken Mundwinkel und Schmerzen in der Lendenwirbelsäule, und findet sich überraschend allein vor. Er entdeckt seine Liebste an der Strandbude inmitten zahlloser angeheiterter männlicher Gäste, die sich, mit meterlangen Kunststofftrinkhalmen in Hand und Mund, um einen Eimer mit Alkoholika scharen. Paps kommt das Bild einer, um eine Wasserstelle versammelte Elefantenherde in den Sinn. Von Sohnemann fehlt jede Spur, hat der sich doch schon vor Stunden ins Hotel zurückgezogen, um mit seinem Smartphone zu spielen. Das Töchterchen wiederum sieht er im Wasser mit einem braungebrannten jungen Mann herumturteln. Was für ein schönes Pärchen, kommt es ihm in den Sinn – hoffentlich denken sie daran, Gummis zu benutzen ...

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  • Tausendsassa Kunststoff: Plastikfilm erkennt Krankheitsmarker im Atem

    Forscher entwickeln Sensoren auf Basis dünner und poröser leitfähiger Kunststoffen mit dem Ziel, tragbare Einweganalysengeräte für die medizinische und umweltbezogene Überwachung herzustellen. Foto: L. Brian Stauffer Von wegen einfache Folie: Dieses transparente Stück Plastik könnte sich zu einem wertvollen weil unvergleichlich handlichen und höchst sensitiven Diagnoseinstrumente entwickeln … Diese Stück Plastik kommt direkt aus dem Drucker. Hineingedruckt wurden winzige Poren sowie leitfähige und sensorisch selektive Anteile. Ziel von Professor Ying Diao von der Universität in Illinois (Urbana-Champaign) war es, einen einfachen zu handhabenden und gleichsam höchst sensitiven Sensor zu entwickeln, mit dem sich unter anderem in der Ausatemluft Marker für spezielle Erkrankungen der inneren Organen bestimmten lassen. Wenn etwa vermehrt Ammoniak über den Atem ausgeschieden wird, deutet das auf eine Erkrankung der Niere hin. Derzeit haben die Wissenschaftler nur eine begrenzte Anzahl unterschiedlicher selektiver Plastik-Sensoren entwickelt, neben jenem, der Rückschlüsse auf eine Erkrankungen der Niere zulässt, auch einen, mit dem sich Formaldehyd detektieren lässt. In Zukunft sollen weitere Sensortypen folgen, mit denen sich einerseits weitere Einzelstoffe und andererseits zeitgleich eine größere Schar unterschiedlicher Stoffe höchste selektiv und sensitiv bestimmen lassen. Damit will man sich dem Ziel annähern, die bislang in der Praxis zu Diagnosezwecke üblicherweise eingesetzten zum Teil höchst unhandlichen Diagnosewerkzeuge erfolgreich zu miniaturisieren und es möglich zu machen, bereits über die nichtinvasive Analyse der Atemluft ein umfangreiches, Fingerabdruck-artiges Bild von Gesundheitszustand des Patienten zu erhalten. Kunststoff spielt bei diesem Vorhaben eine zentrale Rolle. GDeußing

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  • Von Elektronik, die sich nach Gebrauch einfach verdünnisieren

    Der neue Polymer-basierte Halbleiter lässt sich sogar auf einem Haar befestigen (Foto: Bao lab) Elektronische Bauteile die flexibel einsetzbar und auch am Körper zu tragen sind und die nach dem Gebrauch spurlos verschwinden – der Einsatz leistungsfähiger und biologisch abbaubarer Kunststoffe macht's möglich. Wissenschaft an der Stanford University im US-Bundesstaat Kalifornien haben in Ansätzen eine Weg aufgezeigt, wie sich der Umgang mit Elektronikschrott in Zukunft besser gestalten lässt. Mit einem Griff in die Kunststoff-Kiste entwickeln Wissenschaft der Stanford University Halbleiter, die unvergleichbar flexibel und robust im Einsatz sind – auch unmittelbar am menschlichen Körper – und die sich nach Gebrauch biologisch abbauen lassen und die sich schlichtweg in Luft auflösen: Bereits wenige Tropfen einer schwach sauren Essiglösung genügen, um das leitfähige Polymermaterial zu zersetzen und sich auflösen zu lassen. Heute schon arbeite man an interessanten Anwendungen des neuen Kunststoffs, berichtet Projektleiterin Zhenan Bao aus der Abteilung für Chemieingenieurwesen (Department of Chemical Engineering). Vor allem könnte ihre Entwicklung dazu beitragen, das globale Problem mit dem Elektroschrott besser in den Griff zu bekommen. Immer mehr Elektronikmüll Unser Leben wird mehr und mehr von Elektronik durchdrungen: Mobiltelefone und Smartphones sind für uns zu ständigen Begleitern geworden; viele können die kleinen Dinge kaum mehr aus der Hand legen. Autos fahren von selbst, ohne Eingreifen des Menschen – dank intelligenter Elektronik. Das Haus wird zur digitalen Burg, in der jeder Schritt und Tritt und jede Aktivität sensorisch überwacht und gesteuert wird. Und, nicht zuletzt, die zunehmende Nutzung alternativer Energiequelle, namentlich vor allem der Sonnenenergie, fördert den Einsatz von Elektronik in hohem Maß. Einsatz von Elektronik doppelt problematisch Der Einsatz von Elektronik ist uns Fluch und Segen zugleich. Es ist gut, wo auch immer man sich befindet, im Notfall Hilfe herbeirufen zu können. In früheren Zeiten war man darauf angewiesen, einen Münzfernsprecher ausfindig zu machen. Heute hat jeder ein Telefon direkt am Körper und es bleibt abzuwarten, wann uns die Kommunikationstechnik buchstäblich unter die Haut geht. Auf der anderen Seite birgt der Nutzen komplexer Elektronik Herausforderungen, über die sich zwar Wissenschaftler bereits seit geraumer Zeit Gedanken machen, deren Folgen allerdings noch nicht wirklich ins kollektive Bewusstsein gesickert sind: Die Herstellung erfordert den Einsatz zum Beispiel seltener Erdmetalle. Deren natürliche Vorkommen schwinden dramatisch. Schon heute zeichnen sich Mangelzuständen ab. Was nicht mehr funktioniert oder nicht mehr gebraucht wird, landet auf dem Müll. Einem Bericht der Vereinten Nationen (UN) für Umweltprogramme zufolge, fielen in 2017 rund 50 Mio. Tonnen Elektronikabfälle an – 20 Prozent mehr als noch im Jahr 2015. Wie geht man damit um? Im letztgenannten Punkt schwingt mehr oder weniger ein Lösungsansatz für den Umgang mit schwindenden Ressourcen mit: Wenn natürliche Rohstoffe fehlen, lässt sich idealerweise auf Ressourcen zurückzugreifen, die bereits verbaut wurden und inzwischen auf Mülldeponien ruhen. Klingt so plausibel und simpel – ist es aber nicht. Bislang fehlen nämlich Verfahren und Methoden, die verbrauten Rohstoffe aus elektronische Geräten auf effiziente und wirtschaftliche Weise rückzugewinnen. Es steht zu vermuten, Recyclingexperten, die eine passable Lösung finden, werden sich absehbar eine goldene Nase verdienen. Deponierung kann keine Lösung sein Bilder gingen um die Welt, die Berge und riesige Flächen in Afrika zeigen, voller Elektronikschrott aus Europa und wo vielen Hände von dunkler Hautfarbe Elektronikschrott auszuschlachten – auf eine nicht weniger gesundheitsbedenklich wie auch umweltbeeinträchtigende Weise. Hinzukommt kommt die Herausforderung des Umgangs mit Kunststoffen: Nahezu jedes elektronische Gerät enthält mehr oder weniger große Mengen Kunststoff, der sich nicht so ohne Weiteres entfernen und recyceln lassen. Kurze Rede langer Sinn: Elektronikschrott erweist sich absehbar als wichtig Ressource für dringend benötigte Materialien. Doch bislang fehlt es an bezahlbaren technischen Möglichkeiten und der Initiative einer effizienten und nachhaltigen Auswertung. Nicht Umdenken ist gefragt, sondern Neudenken Wäre es in diesem Zusammenhang nicht sinnig und klug, über eine neue Art der Elektronik nachzudenken, eine, bei der sich die verbauten Metalle auf leichte Weise aus der Kunststoffmatrix herauslösen lassen und ohne das problematischer Müll zurückbleibt? Wissenschaftler der Stanford University im US-Bundesstaat Kalifornien haben hier durch Zufall einen Weg aufgezeigt: Lösungswege aufzeigen Und an diese Stelle kommen Zhenan Bao und ihr Team von Wissenschaftlern ins Spiel. Bei genauer Betrachtung mehr oder minder rein zufällig. Auf experimentellen Weise haben die Materialforscher versucht, die Funktionen menschlicher Haut nachzuahmen. Dabei gingen Überlegungen auch dahin, wie sich künftige elektronische Geräte entwickeln lassen. Initiiert wurde der Gedankenansatz durch das Eigenschaftsprofil von Haut, die dehnbar, selbstheilend und biologisch abbaubar ist. Und nicht zuletzt ist die Haut elektronisch leitfähig. Im Rahmen früherer Studien gelang es der Chemieingenieurin und Materialwissenschaftlerin und ihrem Team, Halbleiter auf Basis leitfähiger Polymere herzustellen: Das Material ließ sich biegen und verdrehen und erlaubte es auch, mit der Haut oder inneren Organen des Menschen verbunden zu werden. Allerdings, von einer biologichen Abbaubarkeit konnte zu keiner Zeit die Rede sein. Das scheint heute anders... Neuere Studien haben den Ansatz zu einer biologischen Abbaubarkeit des verwendeten Material aufgezeigt. Inzwischen ist dieser auch Schritt gelungen: unter Einsatz eines speziellen kunststoffs, der durch Modifikation auf molekularer Ebene die Beweglichkeit von Elektronen erlaubt – und damit leitfähig ist – und sich in Kontakt mit einer leichten Essigsäure, wie sie zur Zubereitung eines Salates verwendet wird, vollständig und rückstandslos auflöst. Auf dem Weg zum kompletten elektronischen Bauteil Leitfähigkeit ist die Voraussetzung für den Fluss elektrischer Ströme. Elektronik setzt allerdings auch und vor allem den Einsatz elektronischer Bauteile voraus. Die Bauteile, häufig aus Gold gefertigt, stellten Bao und Kollegen statt aus Gold aus Eisen her, das nicht nur kostengünstiger ist, sondern sich obendrein als umweltfreundlich und für den Menschen als ungefährlich herausstellt. Bao und Kollegen verankerten die Bauteile und das vernetzte leifähige Polymer auf einem Cellulose-haltigen Trägermaterial (Substrat). Die Wissenschaftler modifizierten das Papier allerdings, sodass es transpartent und flexibel wurde. Das resultierende Produkt ist so dünn und beschaffen, dass es ohne Weiteres auf der Haut getragen werden kann, um dort zum Beispiel sensorische Aufgaben zu erfüllen, den Blutdruck, den Glykosewert oder den Schweißgehalt zu messen. Ihre Art der Einweg-Elektronik könne sich dazu eignen, schlussfolgern die Wissenschaftler, weitreichende Funktionen am und implantiert im Körper zu erfüllen, ohne den Organismus zu belasten - auch dann nicht, wenn sich die Polymer und Papier beginnen aufzulösen oder vollständig aufgelöset zu haben. Die biologische Abbaubarkeit ihrer Entwicklung besitze erhebliches Potenzial für die Elektronik der Zukunft, sind die Wissenschaftler überzeugt. In diesem Zusammenhang: Würde es gelingen, Mobiltelefone, Fernsehgeräte, andere polymerhaltige elektronische Produkte aus einem ähnlichen leicht auflösbaren Material herzustellen, genügt es künftig vielleicht, Altgeräte in eine Essiglösung zu tauchen, um den Kunststoff rückstandfrei zu entfernen und die verbauten elektronischen Bestandteile sauber und rein zurückzugewinnen ... Guido Deußing

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  • Leben und Sterben von Wallace Hume Carothers, dem Erfinder des Nylons und Entdeckers des Neoprens

    Wallace Hume Carothers (1896-1937). Quelle: DuPont Wenn man die Namen bedeutender Wissenschaftler der Polymerchemie aufzusagen hätte, er wäre dabei: Wallace Hume Carothers, den Entdecker des Neoprens und Erfinder des Nylons. Von sich selbst hatte Wallace Hume Carothers allerdings ein ganz anderes Bild ... Wallace Hume Carothers wurde am 27. April 1896 in Burlington im US-Bundesstatt Iowa als ältestes von vier Kindern geboren. Nach seiner Schulzeit erlernt er den Beruf des Buchhalters, studierte dann aber ab 1915 Naturwissenschaften und spezielle Chemie. Bereits als Student stach Carothers aus der Masse der Kommilitonen hervor, und übernahm, noch bevor er seinen Bachelor in der Tasche, die Kurse seines Professors, der als Soldat in den Ersten Weltkrieg zog. 1920 machte Carother seinen Bachelor, 1921 erwarb er seinen Master-Abschluss an der University of Illinois. Ein kurzes Gastspiel als Dozent an der University of South Dakota folgte, bevor wieder zurück an die Uni nach Illinois wechselte, wo 1924 promoviert. 1926 wurde Carothers Dozent an der Harvard University, die er allerdings bereits drei Jahre später wieder verließ, um für die Firma DuPont als Forschungsleiter im Bereich der Entwicklung künstlicher Materialien und Kunststoffe zu arbeiten. Für das Unternehmen machte Carothers einige bis heute bahnbrechende Entwicklungen, unter anderem entdeckten er und sein Team 1930 mit Neopren den ersten synthetischen Kautschuk. Fünf Jahre später folgte die nächste Polymersensation, als Carothers mit Polyesterfasern und Polyamid experimentierte und das Nylon erfand – den Stoff, aus dem lange Zeit Frauenträume gesponnen waren. Weder hat Wallace Hume Carothers erfahren, welchen Namen seine Faser bekam, noch hat er ihren Siegeszug miterlebt. Der chronisch depressive Wissenschaftler nahm sich am 29. April 1937, zwei Tage nach seinem 41. Geburtstag, in einem Hotelzimmer in Philadelphia das Leben. Der geniale Kopf hatte schon während seines Einstellungsgesprächs bei DuPont vor „einer immer wiederkehrenden neurotischen Beeinträchtigung meiner Leistungsfähigkeit“ gewarnt. Seinem Mitarbeiter Julian Hill hatte er Jahre vor seinem Selbstmord eine Kapsel mit Zyankali gezeigt, die er an der Uhrkette befestigt mit sich herumtrug. Carothers’ melancholisch-morbide Ausstrahlung konnte niemandem verborgen bleiben, doch an Selbstmordneigungen wollte niemand ernstlich glauben, schließlich befand er sich auf der Höhe seines Schaffens und seines persönlichen Ruhms. Am 30. April 1936, fast auf den Tag genau ein Jahr vor seinem Freitod, war Carothers in die angesehene Nationale Akademie der Wissenschaften berufen worden; keinem für die Industrie forschenden Wissenschaftler war diese Ehre jemals vorher zuteilgeworden. Sich im Erfolg zu sonnen entsprach jedoch nicht Carothers’ Naturell, zumal er im Zenit schon die Dämmerung anbrechen sah: Synthetischer Kautschuk und Kunstseide seien genug für ein Menschenleben, soll er einem Freund anvertraut haben. Kolportiert wird auch, ihn habe die Furcht geplagt, niemals wieder einen guten Einfall zu haben. Guido Deussing Profil von Wallace Hume Carothers Wallace Hume Carothers bei DuPont

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  • Paradies in Gefahr

    Thema des Monats Mikroplastik verschmutzt und bedroht das Inselreich der Malediven Von Guido Deußing Quelle: istock / Jag_cz Selbst ein entlegenes Atoll bleibt von der Verschmutzung der Meere durch Plastikmüll nicht verschont. Studierende und Wissenschaftler der Universität Bayreuth haben auf einer Insel im Indischen Ozean angespültes Treibgut analysiert und Bedenkliches herausgefunden. Die Folgen unserer Zivilisationsgesellschaft werden auch dort offenkundig, wo die Zahl der Menschen nur von geringer Größe ist und die Natur – aus der Ferne betrachtet – die Oberhand zu haben scheint und eine geradezu paradiesische Dimensionen besitzt. Wie etwa auf Vavvaru, ein zu den im indischen Ozean gelegenen Atoll des Inselstaates Malediven. Täglich spült das Meer Müll an den Strand von Vavvaru, darunter jede Menge Plastik. Zwischen 40 und 1.000 Plastikteile wurden pro Quadratmeter gefunden. Tag für Tag kommen neue hinzu. Wissenschaftler der Universität Bayreuth haben auf Vavvaru Quartier bezogen, um die Folgen der Verschmutzung mit Plastikmüll genauer unter die Lupe zu nehmen. Die von ihnen gezogene Bilanz macht das unverantwortlichen im Umgang mit der Ressource Kunststoff deutlich: Die globale Verteilung des Plastikmülls habe besorgniserregende Ausmaße erreicht, berichten Hannes K. Imhof et al. Der Müll gefährdet nicht allein industrialisierte und stark bevölkerte, sondern auch weit von den Ballungsräumen entfernte, wenig besiedelte Regionen. Im Marine Pollution Bulletin veröffentlichten die Wissenschaftler jüngst ihre Forschungsergebnisse. Wissenschaftliche Auswertung von Strandgut Lage der Malediven im Indischen Ozean. Abbildung: NASA Grundlage ihrer Publikation bildete eine von Professor Christian Laforsch geleitete Studie über Meeresökologie, die als Teil des Masterstudiums 'Molekulare Ökologie' auf der Vavvaru durchgeführt wurden. Die Malediven-Insel liegt im Südwesten des Lhaviyani-Atolls und hat eine Fläche von rund 31.000 Quadratmetern. Die wenigen Menschen, die hier leben, arbeiten in den Laboratorien einer Station für Meeresforschung. „Von den rund 1.200 Inseln der Malediven ist Vavvaru für die Wissenschaft besonders interessant, weil die landschaftlichen Gegebenheiten hier auf kleinem Raum sehr unterschiedlich sind und die Insel nur von wenigen Touristen und Einheimischen betreten wird. Es kann ausgeschlossen werden, dass der Plastikmüll von der Insel und seinen Bewohnern stammt“, erklärt Hannes Imhof. Das Bayreuther Wissenschaftlerteam hatten an ausgewählten Stellen auf Vavvaru an unterschiedlichen Stellen Strandgut gesammelt, die gefundenen Kunststoffpartikel von organischem Material befreit, vorsortiert und ins Labor nach Bayreuth geschickt. Das Lhaviyani Atoll in den Malediven. Abbildung: Wikipedia Dort brachten spektroskopische Analysen der polymeren Fundstücke Aufschluss über die große Bandbreite der Kunststoffe, die das Meer an den Strand der Insel gespült hat. Darunter waren Plastikbehälter, Bruchstücke größere Gegenständen, Folienreste, Kunstfasern, Plastikpellets, kleine Styroporkugeln oder ganze Styroporstücke. Zu den am häufigsten gefundenen Polymerrückständen zählten Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol, berichten Hannes K. Imhof et al. Diese Kunststoffe werden besonders oft für die Herstellung von Verpackungen, Kosmetika und Reinigungsmitteln sowie als Dämmstoffe verwendet. Als bemerkenswert habe sich die Festellung erwiesen, dass 60 Prozent der eingesammelten Plastikteile zwischen einem und fünf Millimetern groß waren, was schlussfolgern ließe, dass es sich bei den Teilchen um Fragmente von Plastikmüll handelt, der schon eine ganze Weile auf den Weltmeeren unterwegs war. Es sei frustrierend mit ansehen zu müssen, wie unser Zivilisationsmüll auf den Malediven lande, resümiert Lena Löschel, Studentin im Masterstudiengang 'Molekulare Ökologie'. Umfassende und langfristige Forschungskonzepte gefordert Am Strand der Insel Vavvaru sieben Bayreuther Studierende den Sand aus. Nur Partikel, die größer als ein Millimeter sind, werden später im Labor auf der Insel untersucht. Foto: Christian Laforsch Christian Laforsch und sein Team haben sich in den letzten Jahren bereits intensiv mit dem Team des Vorkommens von Plastikrückständen in süddeutschen und oberitalienischen Gewässern beschäftigt [Link]. Überrascht zeigten sich die Wissenschaftler, wie sehr sich die Menge und die Art der am Strand von Vavvaru angespülten Kunststoffe von Tag zu Tag und von Ort zu Ort unterscheide – abhängig von den Formen des Strandes und den sich ständig änderenden Meeresströmungen, Windrichtungen und Windstärken. „Wir haben die Plastikteile in verschiedenen Küstenregionen der Insel untersucht. Die Ergebnisse haben uns in der Annahme bestärkt, dass es wenig sinnvoll ist und sogar irreführend sein kann, wenn man die Belastung durch Plastikmüll nur an einem einzigen Standort und nur zu einzelnen Zeitpunkten erfasst“, sagt Christian Laforsch. Um das Ausmaß und die Ursachen der Meeresverschmutzung richtig einschätzen zu können, benötige man umfassende und langfristig angelegte Forschungskonzepte und ebenso auch moderne Forschungstechnologien, ist der Wissenschaftler überzeugt. Kleine Plastikteilchen gelangen in die Nahrungsketten Beispiele für Mikroplastik am Strand der Insel Vavvaru: ein rotes und ein blaues Fragment aus Polyethylen und Polyurethan (A, B); ein Pellet aus Polyethylen, wie es als Rohmaterial verwendet wird (C); ein Stück Folie aus Polypropylen (D). Fotos: Hannes Imhof „Unsere Forschungsergebnisse zeigen deutlich, dass die globale Verschmutzung der Weltmeere mit Marine Litter auch die einsamsten Inseln erreicht hat“, schildert Hannes Imhof. Die tägliche Belastung durch Plastikmüll sei zwar erheblich geringer als an den Küsten dicht besiedelter Regionen in Asien – wie zum Beispiel an manchen Stränden in Südkorea oder Indien, wo neueren Messungen zufolge täglich mehr als 1.000 Kunststoff-Partikel pro Quadratmeter angeschwemmt würden. Dieser Unterschied gebe jedoch keinen Grund zur Entwarnung. „Vermutlich wären unsere Forschungsdaten für Vavvaru noch dramatischer ausgefallen, wenn wir auch Mikroplastik unterhalb einer Größe von einem Millimeter erfasst hätten. Denn unsere Forschung von anderen Gebieten zeigt, dass mit abnehmender Größe die Menge der Teilchen stark zunimmt. Speziell diese kleinen Teilchen aber gelangen besonders leicht in die Nahrungsketten“, erklärt der Bayreuther. Mehr Informationen zum Thema ... Mikroplastik im Fokus Mikroplastik in Binnengewässern Mikroplastik in der Diskussion Mikroplastik in Wasser: Buch fasst aktuellen Stand der Wissenschaft zusammen Was am Ende zu sagen übrig bleibt Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten derzeit daran, Informationen über die Belastung der Weltmeere mit Kunststoff zusammenzutragen, auszuwerten und zu harmonisieren. Ein Mammutprojekt. Detaillierte Erkenntnisse lassen noch auf sich warten. Was allerdings offenkundig ist: Der Verschmutzung der Umwelt und insbesondere der Gewässer ist Einhalt zu gebieten. Das gelingt nur in einem gesamtgesellschaftlichen Kontext, wenn jeder Einzelne Verantwortung übernimmt für sein Handeln. Wer fordert, Kunststoffe zu verbieten, verkennt die Lage, in der sich die Menschheit befindet, die nicht ohne Polymerwerkstoffe auskommt. Worauf es ankommt, ist der nachhaltige Umgang mit Kunststoffen: Plastik ist kein Müll, sondern ein Roh- und Wertstoff, dessen Herstellung Energie und Ressource kosten und der sich nach seinem Gebraucht werkstofflich oder energetisch wiederverwenden lässt. Wer achtlos mit Kunststoffen umgeht und billigend in Kauf nimmt, dass sie in die Umwelt eingetragen werden, trägt seinen Anteil an der Belastung der Umwelt. Es gilt umzudenken und nachhaltig zu handeln. Und vielleicht ab und an eine herumfliegende Plastikfolie oder PET-Flasche aufzuheben und sachgerecht zu entsorgen. Es ist nur eine Handgriff, der, würde jeder Menschen auf Erden ihn tun, seinen Beitrag zum Wohle von Mensch, Natur und Umwelt beitragen... Literatur Hannes K. Imhof et al., Spatial and temporal variation of macro-, meso- and microplastic abundance on a remote coral island of the Maldives , Indian Ocean, Marine Pollution Bulletin (2017), doi: 10.1016/j.marpolbul.2017.01.010. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X17300103)

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  • Elektronische Schaltkreise malen leicht gemacht: Neue Hybrid-Tinten ermöglichen gedruckte, flexible Elektronik ohne Sintern

    Neue Hybrid-Tinten ermöglichen Schaltkreise direkt aus dem Füller. Quelle: INM Forscher am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien haben Hybrid-Tinten entwickelt, mit denen sich Schaltkreise direkt aus dem Füller zum Beispiel auf Papier oder Folie auftragen lassen. Sie sind nach dem Trocknen ohne weiteres Sintern einsatzfähig. Biegsame Schaltkreise auf Folien oder Papier können günstig durch Druckverfahren hergestellt werden und erlauben futuristische Designs mit gekrümmten Leucht- oder Eingabeelementen. Das erfordert druckbare elektronische Materialien, die während der Verarbeitung keinen Schaden nehmen und deren Leitfähigkeit trotz gebogener Oberflächen hoch bleibt. Forscher am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien haben Hybrid-Tinten entwickelt, mit denen sich Schaltkreise direkt aus dem Füller zum Beispiel auf Papier oder Folie auftragen lassen. Sie sind nach dem Trocknen ohne weiteres Sintern einsatzfähig. In diesen Tinten kombinieren die Entwickler die Vorteile von Polymeren und metallischen Nanopartikeln: Gold- oder Silber-Nanopartikel werden mit organischen, leitfähigen Polymeren umhüllt und in wässrig-alkoholische Suspensionen übergeführt. „Metall-Nanopartikel mit Liganden werden auch heute schon zu Elektronik verdruckt“, erläutert der Materialwissenschaftler Kraus. Die Hüllen müssten aber meist durch Sintern entfernt werden, weil sie zwar die Anordnung der Nanopartikel steuern, aber nicht leitfähig sind. Das sei bei temperaturempfindlichen Trägermaterialien wie Papier oder Polymerfolien schwierig, da diese während des Sinterns Schaden nähmen. „Unsere neuen Hybrid-Tinten sind sofort nach dem Eintrocknen leitfähig, mechanisch besonders flexibel und kommen ohne Sintern aus“, fasst Kraus die Ergebnisse seiner Forschung zusammen. In den neuen Tinten übernehmen die organischen Verbindungen drei Funktionen: „Einerseits sorgen die Verbindungen als Liganden dafür, dass die Nanopartikel in der flüssigen Tinte suspendiert bleiben; ein Verklumpen von Partikeln würde beim Drucken stören. Gleichzeitig sorgen die organischen Liganden dafür, dass sich die Nanopartikel beim Trocknen gut anordnen. Schließlich wirken die organischen Verbindungen wie „Scharniere“: Biegt man das Material, erhalten sie die elektrische Leitfähigkeit aufrecht. In einer Lage von Metallpartikeln ohne die Polymer-Hülle wäre die elektrische Leitfähigkeit beim Biegen rasch verloren“, fährt der Kraus fort. Durch die Kombination beider Materialien sei die elektrische Leitfähigkeit beim Biegen deshalb insgesamt höher als bei einer Schicht rein aus leitfähigem Polymer oder einer Schicht rein aus Metall-Nanopartikeln.

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  • Kein Seemannsgarn: Ein Kapitän und ein Chemiker machen aus Plastikmüll an Bord Dieseltreibstoff

    James Holm (im Bild) und Dr. Swaminathan Ramesh haben gemeinsam einen mobilen Reaktor entwickelt (im Bild), der Plastikabfall auf effiziente Weise auch an Bord eines Schiffes in Dieseltreibstoff umwandeln. Foto: Claudia Rocha Auf einem Segelturn durch den Panamakanal kamen James Holm die Tränen. Fassungslos stand der Kapitän an Bord seines Schiffes: Er konnte es einfach nicht mehr mit ansehen, wie die Ozeane und die Küstenabschnitte der Meere verschmutzen – „selbst in entlegensten Regionen, die fernab der Zivilisation liegen, findet man meinen, unseren Müll“, sagte James Holm auf der 253. Tagung der American Chemical Society (ACS) vergangenen Monat in San Francisco. In den 40 Jahren, die er zu See fahre, habe er beobachten können, wie die Menge an Marine Litter größer und größer wurde. Für den erfahrenen Seemann und bekennenden Umweltaktivisten war es an der Zeit, etwas dagegen zu tun – und ihm kam eine Idee, mit der er sich an den Experten für organische Chemie Dr. Swaminathan Ramesh wandte. Der hatte sich nach den Jahren der Berufstätigkeit bei der BASF nicht mit dem wohlverdienten Ruhestand abgefunden und kurzerhand das Unternehmen EcoFuel Technologies in Michigan, USA, gegründet, das sich mit der Herstellung von Treibstoff aus Plastik beschäftigt. Auf der 253. Tagung der ACS stellten die Partner das Resultat ihrer gemeinsamen Arbeit, bei der es sich um die Möglichkeit handelt, aus Kunststoffrückständen aus dem Meer (Marine Litter) Dieseltreibstoff herzustellen. Diese Technik ist nicht neu, wurde aber von James Holm und Dr. Swaminathan Ramesh verbessert. Der Kern ihrer Lösung bildet ein Reaktor, in dem bestimmte Kunststoffe wie Polyethylen und Polypropylen sowie Polystyrol – alles Kunststoffe, die sich vielfach als Müll und an Küstenabschnitten im Meer finden lassen – unter Ausschluss von Sauerstoff (Pyrolyse) zersetzt und depolymerisiert und – ohne weiter raffiniert zu werden – in einen dieselartige Treibstoff umgewandelt wird. Möglich wird das durch den Einsatz einer speziellen, patentierten Katalysatortechnik. Sie sei kostengünstig und effizient im Betrieb und liefere im kleinen Maßstab und bei niedrigeren Temperaturen gute Resultate. Der Prototyp ihrer Entwicklung, sagte Dr. Ramesh, sei in der Lage, unterschiedliche Mengen an Kunststoffen in einer kontinuierlichen Weise zu Treibstoff umzusetzen. Der Wissenschaftler spricht von 100 bis 5000 Kilogramm pro Zehn-Stunden-Tag. Nicht nur die Technologie sei interessant, sondern auch die Handhabung ihres Systems: Aufgrund der geringen Größe ihrer Maschine – sie lasse sich ohne Mühe in einem üblichen Schiffscontainer oder mit einem Lkw transportieren – ist es möglich, an Bord eines Schiffes Treibstoff aus dem Plastikmüll herzustellen, den man aus dem Wasser fischt oder am Strand einsammelt. Ihre Entwicklung helfe folglich dabei, nicht nur Kosten einzusparen, sondern vor allem auch, aktiv etwas gegen das Problem „Marine Litter“ zu unternehmen. Weiterer Mehrwert: Der Rückstand, der bei der Pyrolyse anfalle, dabei handele es sich um ein weißes kohlenstoffhaltiges Pulver, lasse sich nutzbringend einsetzen. Derzeit arbeiten die Wissenschaftler an Anwendungsmöglichkeiten. Weitere Informationen James Holm und Dr. Swaminathan Ramesh im Interview auf dem 253. ACS-Meeting in San Francisco Fernsehbericht über die von Holmes und Ramesh entwickelte neue Technik zum Umwandlung von Plastikmüll in Dieseltreibstoff

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  • Autoreifen aus Essensresten – klingt abgefahren, ist es aber nicht

    Quelle: istock / mevanus Jahr für Jahr fallen weltweit Millionen Tonnen Eier- und Tomatenschalen an, der überwiegenden Teil bei industriellen Verarbeitungsprozessen. Bislang landen die Schalen im Abfall. Wissenschaftler der Ohio State University (USA) haben sich gefragt, ob sich aus den Naturstoffen nicht doch etwas Besseres machen lässt als Müll. Die Antwort erfreut und verblüfft gleichermaßen: Mit der richtigen Technologie lassen sich aus Eier- und Tomatenschalen wichtige erdölbasierte Füllstoffe, wie sie bei der Herstellung von Autoreifen eingesetzt werden, mit vielversprechenden Resultaten substituieren. Forscher eine Methode entwickelt, um Lebensmittelabfälle – getrocknete und gemahlene Tomatenhäute (oben) und Eierschalen (unten) nach grober, mittlerer und feiner Verarbeitung – in Gummi für Reifen zu additivieren. Foto: Kenneth Chamberlain, Ohio State University. Es geht an dieser Stelle nicht um die Verwendung natürlichen oder synthetischen Kautschuks für die Herstellung von Autoreifen. In diesem kleinen Beitrag hier geht es einzig und allein um eine erdölbasierte Ingredienz, die dem (natürlichen oder synthetischen) Kautschuk beigemischt wird, um die Abriebfestigkeit und Alterungsbeständigkeit des Reifens zu erhöhen. Bekanntlich ist die Ressource Erdöl nur in endlichen Mengen und damit nicht unbegrenzt vorhanden. Es besteht die Einsicht in die Notwendigkeit, frühzeitig für Ersatz zu sorgen, und die fossile Ressource frühzeitig zu durch ein idealerweise nachwachsende beziehungsweise nachhaltige Ressource zu ersetzen. Interessante Kandidaten für die Rolle des Substituenten wollen Wissenschaftler der Ohio State University ausgemacht haben: In Versuchen, die Katrina Cornish und ihr Team durchgeführt haben, erwiesen sich Eier- und Tomatenschalen als Füllstoffe mit verblüffend guten Eigenschaften; die Resultate waren besser als es die Vorgaben industrieller Standards forderten. Nachhaltiger Kautschuk hergestellt mit Additiven aus Lebensmittelabfällen, entwickelt an der Ohio State University. Foto: Kenneth Chamberlain, Ohio State University Ursächlich hierfür sei vermutlich die besonderen Beschaffenheit des Materials: Aufgrund ihrer porösen Mikrostrukturen weisen Eierschalen eine größere Oberfläche als Russpartikel auf, was offensichtlich zu einem besseren Verbund beider Materialien, was wiederum zu ungewöhnlichen Reifeneigenschaften führt. Tomatenschalen wiederum blieben auch bei hohen Temperaturen sehr stabil und könnten als Additiv die Leistung eines Autoreifens deutlich verbessern. Würden verschiedene Teile von Ruß durch gemahlene Eier- und Tomatenschalen ersetzt, führte dies zu synergistischen Effekten, etwa jenem, das sonst abriebfestes Gummi, dass von eher starrer Natur sei und eine eher ungünstigere Asphalthaftung aufweise, mit einem Mal über mehr Flexibilität verfüge und damit besser auf der Fahrbahn hafte. Noch stehen Katrina Cornish und ihr Team am Anfang ihrer Arbeit. Dennoch zeichnet sich ab, dass sich neben der nachhaltigen Reifenproduktion weitere Anwendungsfelder erschließen lassen. Davor aber gilt es jedoch noch ein zentrales Designproblem zu lösen – nämlich das der Farbgestaltung: Während herkömmliche Autoreifen aufgrund der Verwendung erdölbasierten Russ schwarz aussehen, führt der Einsatz von Eier- und Tomatenschalen zu einer eher rötlichbraunen Farbgebung. GD

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