Themenspecials

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.

Beiträge (471)

  • AgBB

    Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) Der Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) wurde 1997 von der Länderarbeitsgruppe „Umweltbezogener Gesundheitsschutz“ (LAUG) der Arbeitsgemeinschaft der Obersten Landesgesundheitsbehörden (AOLG) ins Leben gerufen. Vertreten sind im AgBB neben den Landesgesundheitsbehörden auch das Umweltbundesamt (UBA), das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt), die Bauministerkonferenz, die Konferenz der für Städtebau, Bau- und Wohnungswesen zuständigen Minister und Senatoren der Länder (ARGEBAU), die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) und der Koordinierungsausschuss 03 für Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz des Normausschusses Bauwesen im DIN (DIN-KOA 03). Die Geschäftsstelle des AgBB ist im Umweltbundesamt im Fachgebiet II 1.3 (Gesundheitsbezogene Exposition, Innenraumhygiene) angesiedelt.

    Mehr erfahren
  • Grundlagen der Emissionsprüfung von Bodenbelägen

    Grundlagen der Emissionsprüfung von Bodenbelägen • DIN EN ISO 16000-9 Emissionsprüfkammerverfahren • DIN EN ISO 16000-11 Probennahme, Lagerung der Proben und Vorbereitung der Prüfstücke • DIN ISO 16000-6 Bestimmung von VOC in der Innenraumluft und in Prüfkammern, Probennahme TENAX TA®, Thermodesorption-(TDS)-GC/MS • DIN ISO 16000-3 Messen von Formaldehyd und anderen Carbonylverbindungen; Probennahme • Schema zur gesundheitlichen Bewertung von VOC- und SVOC-Emissionen aus Bauprodukten (AgBB) • DIBt-Zulassungsgrundsätze

    Mehr erfahren
  • MAK-Werte

    MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatzkonzentration) beschreiben die höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Luft am Arbeitsplatz, die auch nach täglicher achtstündiger Exposition, jedoch bei Einhaltung einer durchschnittlichen Wochenarbeitszeit von 40 Stunden, im Allgemeinen die Gesundheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigt und diese nicht unangemessen belästigt.

    Mehr erfahren
  • NIK-Werte

    NIK-Werte NIK-Werte sind die niedrigsten toxikologisch interessierenden Konzentrationen (engl.: LCI = Lowest Concentration of Interest) für Innenräume im privaten und öffentlichen Bereich; sie beziehen sich nicht auf Arbeitsplatzbelastungen.

    Mehr erfahren
  • Baustoffbewertung - damit Heim und Büro nicht krank machen

    Von Guido Deußing Produkte für den Haus- und Wohnungsbau können verantwortlich sein für die Belastung von Innenräumen durch leicht- und schwerflüchtige organische Verbindungen, sogenannte volatile organic compounds (VOC/SVOC). Um die Gesundheit der Bewohner und Beschäftigten beziehungsweise Gebäudenutzer zu schützen, ist gemäß geltender Vorschriften das Emissionsverhalten im Innenraum eingesetzter Werkstoffe zu untersuchen. Für die Vorgehensweise grundlegend sind hierzulande die Vorgaben des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB). PVC, Linoleum, Teppich, Laminat, Parkett, Kork – die Wahl der richtigen Auslegeware, des passenden Bodens für den Wohn- oder Arbeitsbereich, kann ob der großen Bandbreite der am Markt verfügbaren Produkte aus den unterschiedlichsten Materialien durchaus Kopfzerbrechen bereiten. Ähnlich verhält es sich im ungünstigen Fall, ist die Entscheidung längst getroffen und etwa der Bodenbelag schon fest mit dem Untergrund verklebt. Dann nämlich, wenn sich aus dem Bodenbelag beziehungsweise Bodensystem leicht- und/oder schwerflüchtige organische Verbindungen, sogenannte Volatile Organic Compounds / Semi-volatile Organic Compounds (VOC/SVOC), verdünnisieren und die Innenraumluft verschmutzen. Zu den ingfrage kommenden VOC/SVOC werden unterschiedliche Verbindungen gezählt, etwa klassische Lösungsmittel wie Butanol, Toluol oder Hexanal oder auch Chemikalien oder Weichmacher, die zur Herstellung von u. a. Kunststoffen verwendet werden wie Styrol, Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) oder Dibutylphthalat (DBP). Hartgesottene mögen an dem Ausstoß keinen Anstoß nehmen, anderen Bewohnern oder Raumnutzern hingegen kann diese Art der Luftbelastung das Leben zur Hölle machen: Treten nach Bezug eines neuen, renovierten oder sanierten Gebäudes mit einem Mal Symptome wie Kopfschmerzen, Schleimhautreizungen, Müdigkeit, allergische Reaktionen, Abwehrschwäche, häufige Infektionskrankheiten, Verschlechterung von Asthma bronchiale, akute Atembeschwerden, depressive Zustände, allgemeines Unwohlsein oder verminderte Leistungsfähigkeit auf, zieht der versierte Mediziner bei seiner Diagnose auch das sogenannte Sick-Building-Syndrom als Ursache mit in Betracht, hervorgerufen unter anderem von VOC- und SVOC-Emissionen aus Bauprodukten. Wenn Zimmerluft krank macht Da der Mensch die meiste Zeit seines Lebens in Innenräumen verbringt, abhängig von der Jahreszeit rund 80 bis 90 Prozent des Tages, übt das Klima in der Wohnung und am Arbeitsplatz einen entscheidenden Einfluss auf sein Wohlbefinden und seine Gesundheit aus. Wesentliche Faktoren sind vor allem die herrschende Temperatur und die relative Luftfeuchte im Raum. Allerdings spielt die Qualität der Luft beziehungsweise ihre Belastung mit VOC, hierbei handelt es sich um Kohlenwasserstoffverbindung mit sechs bis 16 Kohlenstoffatomen im Molekül, und SVOC (16 - 22 Kohlenstoffatomen im Molekül) eine nicht unerhebliche Rolle. Viele Bauprodukte kommen als potenzielle Emissionsquellen in Betracht, neben Bodenbelägen unterschiedlichster vor allem synthetischer Materialien auch Verlegewerkstoffe wie Kleber sowie Farben, Lacke, Holzschutzmittel, Holzwerkstoffe, Wand- und Deckenverkleidungen, Abdichtungen, Putz, Mauersteine, Zement und Beton. Indes sind bauliche Anlagen gemäß der Landesbauordnungen so zu errichten und instandzuhalten, dass „Leben, Gesundheit und die natürliche Lebensgrundlage nicht gefährdet werden“ (§ 3 Musterbauordnung [MBO], 2002). In einer Stellungnahme des Umweltbundesamtes heißt es: „Bauprodukte, mit denen Gebäude errichtet oder die in solche eingebaut werden, haben diese Anforderung in besonderer Weise zu erfüllen, nämlich dadurch, dass durch chemische, physikalische oder biologische Einflüsse keine Gefahren oder unzumutbaren Belästigungen entstehen (§16 MBO).“ Die Europäische Union trägt der herausragenden Bedeutung der Bauprodukte für das Wohl und Weh des Menschen durch die europäische Bauprodukten-Richtlinie Rechnung, die 1989 in Kraft trat und u. a. die Gesundheit der Gebäudenutzer im Fokus hat. In Deutschland wurde sie 1992 durch das Bauprodukte-Gesetz (BauPG) und die Novelle der Landesbauordnung in nationales Recht umgewandelt. Einheitliches Bewertungsschema So weit, so gut. Doch der Gesetzgeber wäre schlecht beraten, würde er sich darauf verlassen, dass nicht sein kann, was nicht sein darf. Getreu dem Motto „Verbraucherschutz hat Vorrang“ gilt: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser! Wie aber lässt sich die Qualität von Bauprodukten in einheitlicher und reproduzierbarer Weise überprüfen? Der Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) hat ein Schema zur Bewertung flüchtiger organischer Substanzen (VOC/SVOC) entwickelt. „Die Prüfkriterien des AgBB für Bodenbeläge sehen eine erstmalige Zulassungsprüfung vor, deren Ergebnisse in einer jährlichen Überwachungsprüfung des Bauprodukts kontrolliert werden“, sagt Gerd Bittner vom Textiles & Flooring Institute (TFI) in Aachen, das Emissionsprüfungen u. a. von Bodensystemen vornimmt. VOC-Prüfungen werden am TFI mittels Prüfkammern u. a. auf Grundlage der Normen DIN EN ISO 16000-9, DIN EN ISO 16000-11 und DIN ISO 16000-6 durchgeführt. Diese Normen legen die Testbedingungen für unterschiedlichste Bodenbeläge in Prüfkammern sowie die analytische Bestimmung der flüchtigen organischen Verbindungen nach drei sowie 28 Tagen durch aktive Probenahme auf geeigneten Adsorbentien, in der Regel Tenax, fest; die Bestimmung der Analyten erfolgt gemäß AgBB nach Thermodesorption (TDS) mit anschließender Gaschromatographie und massenselektiver Detektion (GC/MS). „Für die Zuordnung der Einzelstoffe zu den Retentionsbereichen C6-C16 beziehungsweise >C16-C22 ist die Analytik auf einer unpolaren Säule zugrunde zu legen“, heißt es im „AgBB – Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten; Stand 2010“. Ferner sieht das AgBB-Schema für alle Substanzen „grundsätzlich eine einheitliche Nachweisgrenze von 1 µg pro Kubikmeter Raumluft vor, um das Emissionsspektrum zunächst nach der Art der Verbindungen, sprich: qualitativ, möglichst vollständig zu erfassen. Je nach Anforderung sind alle Einzelstoffe weiterhin zu quantifizieren und ab einer Konzentration von 5 µg pro Kubikmeter Raumluft sowohl als Einzelstoff als auch in der Summe zu berücksichtigen. Ausnahmen gelten für kanzerogene Stoffe der EU-Kategorie 1 und 2. Die Quantifizierung der identifizierten Substanzen mit NIK-Werten und der Kanzerogene hat substanzspezifisch zu erfolgen. Die Quantifizierung der identifizierten Substanzen ohne NIK-Werte und die der nicht-identifizierten (‚unbekannten‘) Substanzen erfolgt jeweils gegen Toluol-Äquivalente.“ Thermoextraktion als Schnellverfahren Der vom AgBB geforderte Prüfzeitraum von rund einem Monat eigne sich hervorragend, um ein umfangreiches Emissionsprofil zu erhalten, befindet Gerd Bittner. Die Auswertung erfolgt dabei anhand typischer Peakmuster, die sich aufzeichnen und vergleichen lassen; es ließen sich Substanzen qualitativ vergleichen, Leitkomponenten identifizieren und eine Quantifizierung durch Zugabe eines internen Standards realisieren. Die Prüfkammermessung sei überdies nicht nur zeit-, sondern auch arbeits- und kostenintensiv. Für die Industrie stelle die Prüfkammermessung, insbesondere bei Neuentwicklungen, die eine frühzeitige beziehungsweise produktionsnahe Bewertung oder Optimierung des Produkts erforderten, ein Problem dar (time to market). Daher führe das TFI seit Jahren im Zuge der Produktentwicklung, zur Produktions- und Chargenkontrolle sowie zum Zwecke der Reklamationsuntersuchung und Identitätsprüfung im Auftrag Schnelltests mittels Thermoextraktion durch. Zum Einsatz komme dabei u. a. ein Thermalextractor (TE), der aufgrund seines groß dimensionierten Extraktorrohres (ID: 14 mm, L: 177 mm, davon 75 mm Probenraum) die Aufnahme unterschiedlicher Probearten und -mengen erlaubt: „Wir untersuchen damit textile wie elastische Bodenbeläge, Mehrschichtensysteme wie auch unterschiedlich konsistente beziehungsweise adäquat präparierte Verlegewerkstoffe, also Kleber“, berichtet Gerd Bittner. Die Proben werden ausgeheizt und die extrahierten Analyten auf Tenax angereichert. Die TDS-GC/MS-Analyse erfolgt schließlich gemäß den Richtlinien der AgBB. „Durch Anpassung der unterschiedlichen Testbedingungen der Thermoextraktion an die Emissionsprüfkammer zeigt das ausgetestete Thermoextraktionsverfahren unter den Aspekten einer Vergleichbarkeit der Emissionen bzw. der typischen Peakmuster qualitativ eine zufriedenstellende Übereinstimmung“, bemerkt Gerd Bittner und ergänzt: „Nach unseren bisherigen Erfahrungen lassen sich mit dem TE-System für ein Kurzzeitverfahren die VOC aus den unterschiedlichsten Bodenbelägen, Verlegewerkstoffen und Fußbodenaufbauten unter den Aspekten der Vergleichbarkeit und des Emissionspotenzials effizient und sicher bestimmen. Damit erweist sich die Thermoextraktion als wertvolle Ergänzung zur Prüfkammeruntersuchung.“ Weitere Informationen: [1] www.umweltbundesamt.de/bauprodukte/agbb.htm [2] Gerd Bittner, Textiles & Flooring Institute (TFI), Charlottenburger Allee 41, 52068 Aachen, Telefon 0241-9679-00, Telefax 0241-9679-200, www.tfi-online.de Relevante Links NIK-Werte MAK-Werte AgBB Gundlagen der Emissionsprüfung

    Mehr erfahren
  • Zurück zur Natur: Folienbeschichtung aus Molke

    Mit Molkeprotein beschichtete Folien verbessern die Barrierewirkung und die Nachhaltigkeit einer Verpackung. © Fraunhofer IVV Fertigprodukte erfreuen sich einer wachsenden Beliebtheit. Geschützt werden die Lebensmittel meist durch Folien, die auf fossilen Rohstoffen basieren. Forscher haben jetzt nicht nur ein Biomaterial aus Molkeprotein entwickelt, sondern auch ein wirtschaftliches Verfahren, mit dem sich Multifunktionsfolien industriell herstellen lassen. Ob abgepackter Camembert oder eingeschweißter Leberkäse: Ohne die richtige Verpackung geht heute nichts mehr. Die Lebensmittel müssen geschützt werden – vor Sauerstoff, Wasserdampf und chemischen sowie biologischen Einflüssen. Und natürlich sollen sie möglichst lange frisch bleiben. Oft schützen transparente Mehrschichtfolien Nahrung vor externen Einflüssen. Damit möglichst wenig Sauerstoff an das Nahrungsmittel gelangt, werden häufig petrochemisch basierte und teure Polymere wie Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) als Barrierematerial verwendet. Die Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung schätzt, dass im Jahr 2014 in Deutschland mehr als 640 Quadratkilometer an Verbundmaterialien mit EVOH als Sauerstoffbarriere-Schicht produziert und verbraucht werden – das entspricht in etwa der Fläche des Bodensees. Da liegt es auf der Hand, ein nachhaltiges Verpackungsmaterial zu entwickeln, das Ökonomie mit Ökologie verbindet. In dem EU-Projekt »Wheylayer« nutzen Forscher Molkeprotein statt petrochemisch basierter Kunststoffe. Die in der Molke natürlich vorkommenden Inhaltsstoffe verlängern die Haltbarkeit von Lebensmitteln, und die Molkeproteinschicht lässt sich biologisch abbauen. Die Forschungsergebnisse sind vielversprechend. »Es ist uns gelungen, eine Formulierung aus Molkeprotein als Basis für die Folienbeschichtung zu gewinnen. Und wir haben einen Prozess entwickelt, mit dem sich die Multifunktionsfolien im industriellen Maßstab wirtschaftlich herstellen lassen«, resümiert Markus Schmid vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising. Herstellung Aber lässt sich aus Molke überhaupt eine Barriereschicht fertigen? Zunächst haben die IVV-Wissenschaftler Süß- und Sauer-Molke aufgereinigt und hochreine Molkeprotein-Isolate hergestellt. Um geeignete Proteine mit herausragenden filmbildenden Eigenschaften zu erhalten, haben sie unterschiedliche Modifikationswege geprüft. Damit die gewonnenen Proteine den gewünschten mechanischen Beanspruchungen standhalten, wurden sie mit verschiedenen, ebenfalls biobasierten Weichmachern und anderen Zusätzen in unterschiedlichen Konzentrationen formuliert. »Diese Zusätze sind allesamt zugelassene Substanzen«, sagt Schmid. Die Suche nach der optimalen Formulierung gestaltete sich für die Freisinger Forscher aufwändig: Verwendet man beispielsweise zu viele Weichmacher, sinkt die Barriereeigenschaft gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff – das Lebensmittel wäre nicht ausreichend geschützt. Am Ende haben die Freisinger aber nicht nur die optimale Formulierung entwickelt, sondern auch das entsprechende Verfahren, um im industriellen Maßstab wirtschaftlich Molkeproteinfilme auf Kunststofffolien aufzubringen und diese durch andere Technologien mit anderen Folien zu verbinden. So entstehen Mehrschichtstrukturen mit Barrierefunktionen, die in flexiblen, transparenten Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. »Am IVV haben wir erstmals einen solchen Mehrschichtaufbau im Rolle-zu-Rolle-Verfahren realisiert – eine Weltneuheit«, erklärt Schmid. Unternehmen, die künftig auf Molkeproteine umsteigen wollen, müssen ihre Anlagen nur geringfügig umrüsten. Das entsprechende Patent ist eingereicht. Die IVV-Forscher sind von der Zukunft der Molkeproteine als alternatives Verpackungsmaterial so überzeugt, dass sie ein eigenes Projekt initiiert haben, das einen Schritt weiter geht: Denn laut einer Umfrage der Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung (GVM) steigt nicht nur die Nachfrage nach Folienverbunden, sondern auch der Bedarf an Verbunden, die sich durch Wärme verformen lassen. Deren Volumen wird sich in Deutschland aufgrund der steigenden Nachfrage an Fertigprodukten in Schalen von 76 497 Tonnen im Jahr 2009 auf 93 158 Tonnen im Jahr 2014 erhöhen. Die Wissenschaftler arbeiten mit Hochdruck daran, in thermogeformten Verbunden die EVOH-Schicht durch eine auf Molkeprotein basierende Barriereschicht zu ersetzen. Auch diese alternative Anwendung schont die Ressourcen und verringert den Eintrag von Kohlendioxid in die Atmosphäre.

    Mehr erfahren
  • Mannhaft gegen den Mainstream: Das Leben des Hermann Staudinger

    Das Leben des Hermann Staudinger Hermann Staudinger (23. 3. 1881 – 8. 9. 1965) hat der Kunststoffchemie das theoretische Fundament gegossen. Obwohl die Bilderbuchkarriere des Wissenschaftlers – Promotion mit 22, Habilitation mit 26 Jahren – im Nobelpreis für Chemie gipfelte, ist Staudinger auch als öffentliche Person für viele ein „großer Unbekannter“ geblieben und seine Vita heute nur Spezialisten geläufig. Ein wenig Abhilfe schafft ein Porträt, das hiermit auf www.k-online.de in Serie geht. Es zeichnet Staudinger als produktiven Querdenker, der auf wissenschaftlichem und überdies auf politischem Terrain dem Mainstream Paroli bot – bis er ihn schließlich selbst anführte. Teil 1: Die Jahre 1881-1919. „Pionier der Polymerforschung“, „Begründer der Kunststoffchemie“, „Vater der Makromoleküle“: Kein Lehrbuch der Chemie, das nicht den gewohnt nüchternen Ton ablegte, wenn die Rede auf Hermann Staudinger kommt. Seinen Tod überdauert die Erinnerung an seine Verdienste bereits im 47. Jahr. Der Name „Staudinger“ ist noch heute nahezu jedem Chemiker geläufig, bildet in der Geschichte des Fachs keine Fußnote, sondern nimmt einen Ehrenplatz ein. Rückblende: Stockholm, 10. Dezember 1953. Als Emeritus, 72-jährig, empfängt Staudinger aus der Hand von Schwedens König Gustav Adolf den Nobelpreis für Chemie. Unüberbietbare Krönung des Staudinger’schen Lebenswerks, das der Grundlagenforschung gewidmet gewesen war, der theoretischen Fundierung des Fachs, gepaart mit unermüdlicher experimenteller Arbeit, die der gebürtige Wormser vorwiegend am Chemischen Laboratorium der Universität Freiburg betrieb, dem er ein Vierteljahrhundert als Direktor vorstand. Frucht und Ausdruck Staudingers wissenschaftlicher Akribie sind über 500 Veröffentlichungen aus seiner Feder. Drei Universitäten (Mainz, Turin und Salamanca) und drei Technische Hochschulen (Karlsruhe, Zürich und Straßburg) ernannten ihn zum Ehrendoktor, nicht zu reden von ungezählten Ehrenmitgliedschaften in diversen Fachgesellschaften. Nachholbedarf für Biographen Abseits der Gelehrtenwelt hingegen ist Staudinger nur wenigen ein Begriff geworden bzw. ein Begriff geblieben. Ein Schicksal, das er mit anderen Koryphäen der Kunststoffchemie teilt, sogar mit jenen, die es zu Erfinderruhm brachten, deren Namen aber alsbald hinter ihre Schöpfungen zurücktraten und in Vergessenheit gerieten: Wer bringt heute Nylon noch mit Wallace Hume Carothers (1896-1937) in Verbindung, PVC mit Fritz Klatte (1880-1934) oder Plexiglas mit Otto Röhm (1876-1939)? Prominent ist der Chemie-Nobelpreisträger von 1953 nie wirklich gewesen, obwohl er, wovon noch zu reden sein wird, die Öffentlichkeit nicht scheute. Auch hat sich bis heute kein Biograph gefunden, der Staudingers 1961 erschienenen „Arbeitserinnerungen“ (siehe Literaturhinweise) eine ausführliche, historisch ambitionierte Lebensbeschreibung zur Seite gestellt hätte – weder wurde die Vita des Wissenschaftlers in den zeitgeschichtlichen Kontext gestellt noch von hier aus ein Licht auf die Persönlichkeit geworfen. Dieser Befund ist umso erstaunlicher, als Staudingers Wirken in wissenschaftlicher wie politischer Hinsicht die bewegtesten Jahrzehnte der neueren Geschichte umspannte, bestimmt von jähen Paradigmen- bzw. Regimewechseln, vor allem erschüttert von zwei Weltkriegen. Kaiserreich, Weimarer Republik, Nazidiktatur, Bonner Republik: Umbrüche von Staat und Gesellschaft machen vor dem Wissenschaftsbetrieb nicht halt, auch nicht vor den vermeintlich unpolitischen Chemikern. Es galt sich zu positionieren, erst recht in herausgehobener Stellung, sei es stromlinienförmig oder die Stirn bietend, opportunistisch-geschmeidig oder konfrontativ. Staudinger zog sich als Grundlagenforscher nicht wie andere seiner Zunft in den Elfenbeinturm zurück, sondern bekannte auch auf außerwissenschaftlichem Terrain Farbe, wenn ihm sein Urteil gefordert, Schweigen nicht vertretbar erschien. Wie alles begann Mit Chemie hat Staudinger erst mal noch gar nichts im Sinn, als er anno 1899 als frischgebackener, altsprachlich erzogener Abiturient die Weichen für seine berufliche Zukunft zu stellen beginnt. Seine Neigung gilt der Pflanzenkunde, doch bevor er ein akademisches Studium aufnimmt, gibt er zunächst einer herkömmlichen Berufsausbildung den Vorzug, um ein weiteres Eisen im Feuer zu haben: Da das Handwerk bekanntlich goldenen Boden hat, geht Staudinger in seiner Heimatstadt Worms bei einem Tischler in die Lehre. Ein Beruf, den er zeitlebens nicht ausüben wird, denn seine Bestimmung erweist sich als die eines Wissenschaftlers und Forschers. Schon bald nachdem er sich an der Universität Halle/Saale für Botanik eingeschrieben hat, wendet er sich auf Anraten seines Vaters, des Gymnasialprofessors und Philosophen Franz Staudinger (1849-1921), der Chemie zu, „um besser in die Probleme der Botanik eindringen zu können“ (Staudinger 1961, 1). Nach dem Umzug der Familie nach Darmstadt schreibt er sich an der dortigen Technischen Hochschule ein und sagt damit nicht nur Halle, sondern auch der Botanik Ade – der junge Staudinger sattelt komplett auf Chemie um. Nach zwei Semestern legt er in Darmstadt das erste Verbandsexamen ab, begibt sich dann, um zu promovieren, wieder nach Halle und hat mit nur 22 Lenzen den Doktortitel in der Tasche (Titel der Dissertation: „Anlagerung des Malonesters an ungesättigte Verbindungen“; Doktorvater: Daniel Vorländer, 1867-1941 ( Link ). Nach der Promotion verbringt Staudinger als wissenschaftlicher Privatassistent ein weiteres Semester in Halle, bevor er im Herbst 1903 an die Universität Straßburg wechselt, dort Unterrichtsassistent von Johannes Thiele (1865-1918); wird und bei diesem schließlich im Frühling 1907 auch habilitiert – mit einer Arbeit über die sehr reaktionsfreudigen, dimerisierenden Ketene . Noch im selben Jahr wird Staudinger Professor: Die Technische Hochschule Karlsruhe beruft ihn auf ein planmäßiges Extraordinariat für organische Chemie. Hier macht er die Polymerforschung endgültig zu seinem Hauptgebiet und wendet sich insbesondere dem Isopren und dem Butadien zu, um die Arbeit an einem synthetischen Kautschuk voranzutreiben, den zu entwickeln es allerdings weitere 20 Jahre brauchen und einem anderen Chemiker vergönnt sein wird. Karrieresprung in die Schweiz Fünf Jahre bleibt Staudinger dem Badischen treu, dann folgt er einem Ruf in die Schweiz: Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich lockt ihn im Sommer 1912 mit einem Ordinariat. Als Nachfolger von Richard Willstätter (1872-1942), den es ans neu gegründete Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie nach Berlin zieht, wird Staudinger mit 31 Jahren ordentlicher Professor und forciert seine Forschungen an Cellulose und Kautschuk. Vierzehn Jahre lang, von 1912 bis 1926, wird Staudinger sich an Zürich binden, widersteht Rufen der Universitäten Graz und Hamburg. „Aus gutem Grund“, urteilt der Journalist Siegfried Heimlich, denn „vom Boden der neutralen Schweiz kann er die unsäglichen Verstrickungen seiner deutschen Heimat im Ersten Weltkrieg beobachten, ohne selbst dabei aktiv mit hineingezogen zu werden“ (Heimlich 1998, 82). Doch Staudingers Schweizer Jahre sind keine Zeit des Versteckspiels oder teilnahmslosen Wegschauens. Staudinger verharrt nicht im Windschatten der Kämpfe, die andernorts in der Politik und auf den Schlachtfeldern toben. Im Gegenteil: Die räumliche Distanz begünstigt unabhängiges, eigenständiges Urteilen; Staudinger reift zu einer Persönlichkeit heran, die sich in Frontstellung gegen den politischen wie den wissenschaftlichen Mainstream begibt. Unbeeindruckt vom nationalistischen Rausch, der seine deutsche Heimat erfasst hat, sieht er die militärische Niederlage voraus und plädiert schon 1917 für einen Verständigungsfrieden. Und nicht lange nach dem Kriege löckt er als Wissenschaftler gegen den Stachel, schneidet ab 1920 mit seinem Makromolekülkonzept in der organischen Chemie alte Zöpfe ab. Fünf Jahre bleibt Staudinger dem Badischen treu, dann folgt er einem Ruf in die Schweiz: Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich lockt ihn im Sommer 1912 mit einem Ordinariat. Als Nachfolger von Richard Willstätter (1872-1942), den es ans neu gegründete Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie nach Berlin zieht, wird Staudinger mit 31 Jahren ordentlicher Professor und forciert seine Forschungen an Cellulose und Kautschuk. Vierzehn Jahre lang, von 1912 bis 1926, wird Staudinger sich an Zürich binden, widersteht Rufen der Universitäten Graz und Hamburg. „Aus gutem Grund“, urteilt der Journalist Siegfried Heimlich, denn „vom Boden der neutralen Schweiz kann er die unsäglichen Verstrickungen seiner deutschen Heimat im Ersten Weltkrieg beobachten, ohne selbst dabei aktiv mit hineingezogen zu werden“ (Heimlich 1998, 82). © Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich Kassandrarufe im Krieg Doch der Reihe nach: 1917, im dritten Jahr des Zweifrontenkrieges, den die sogenannten Mittel- oder Zentralmächte Deutschland, Österreich-Ungarn, das Osmanische Reich und Bulgarien gegen eine Entente aus über 30 Staaten, allen voran Russland, Frankreich, England und die Vereinigten Staaten, führen, veröffentlicht Staudinger in der in Zürich erscheinenden Zeitschrift „Friedens-Warte“ den Aufsatz „Technik und Krieg“ (wieder abgedruckt in Staudinger 1947, 20-40). Darin erklärt er die „übermenschlichen“ technischen Kräfte für kriegsentscheidend. Je mehr Kohle und Eisen ein Staat zur Verfügung habe, um mit ihnen seine Rüstungsproduktion anzuheizen, desto größer die Aussicht zu siegen: „Bei früheren Kriegen hat die Technik nicht diese Rolle gespielt […]. Doch sehen wir schon bei einigen Kriegen des letzten Jahrhunderts, daß der Sieger immer die technische Überlegenheit hatte, daß also das an Kohle und Eisen reichere Land als Sieger hervorging. So hatte zur Zeit des deutsch-französischen Krieges (1870-1871, Anm. d. Red.) Deutschland eine weit stärkere Kohlen- und Eisenproduktion als Frankreich.“ (ebd., 29) Auch diesmal hätten die Chancen Deutschlands gut gestanden (vgl. ebd., 48), bis der Eintritt Amerikas in den Krieg im April 1917 die Kräfteverhältnisse so stark zugunsten der Entente verschoben habe, dass „die Chancen des Sieges für Deutschland entsprechend gering“ geworden seien (ebd., 34): „Ein Separatfrieden mit Rußland, auf den jetzt weite Kreise in Deutschland hoffen, dürfte in dieser Hinsicht von geringer Wirkung sein, da hierdurch die technische Überlegenheit der Entente nur wenig abgeschwächt wird. Gerade für die Zentralmächte wäre es deshalb von großer Bedeutung, den Krieg nicht als Machtfrage zur Entscheidung zu bringen“ (ebd.), mit anderen Worten: Anstrengungen zu unternehmen, schnellstmöglich einen Waffenstillstand und einen Verständigungsfrieden herbeizuführen. Friedensappell bleibt fruchtlos Staudinger belässt es nicht bei diesem einen Vorstoß. Ende 1917 wendet er sich direkt an die Führung des deutschen Heeres und fordert die Einstellung der Kampfhandlungen, weil durch den Eintritt Amerikas in den Krieg „jetzt eine starke Überlegenheit auf seiten der Gegner Deutschlands liegt“. Neue militärische Siege wären in zweifacher Hinsicht für Deutschland verderblich: „Sie werden einmal die Intensität des Widerstandes der Amerikaner vergrößern, und dann werden sie das deutsche Volk von seiner eigentlichen Aufgabe ablenken, den Frieden auf der einzig möglichen Grundlage, auf dem Boden der Verständigung zu suchen.“ (Sachsse 1984, 975) Das 20-seitige Schreiben an das Oberkommando der Wehrmacht, aus dem hier zitiert wurde, trägt die Überschrift „Zur Beurteilung Amerikas“; das Manuskript ist im Nachlass Staudingers erhalten geblieben, der vom Deutschen Museum in München verwahrt wird. Sachsse 1984, 976, kommentiert: „Die Aktionen Staudingers waren angesichts der in Deutschland herrschenden Mentalität etwas Ungeheuerliches. Die offizielle Meinung lehnte jede Verständigung ab. Deutsche Hochschullehrer hatten sich mehrfach für unbedingtes Durchhalten ausgesprochen.“ So ließen sich Kaiser und Reichskanzler erwartungsgemäß nicht auf das im Januar 1918 ergangene Friedensangebot des US-Präsidenten Woodrow Wilson (1856-1924), die berühmten „14 Punkte“ , ein. Über den Ausgang des Krieges sollten Sieg oder Niederlage auf dem Schlachtfeld entscheiden und so täuschten die Verantwortlichen, geblendet durch militärische Einzelerfolge, sich weiter über die schwindende Kampfkraft hinweg. Rückblickend markiert Staudinger den Juli 1918 als „Wendepunkt“. In seiner Betrachtung „Der erste Weltkrieg unter technischen Gesichtspunkten“ (1919) heißt es: „Die letzten Kraftanstrengungen hatten selbst gegen Frankreich zu keinen entscheidenden Schlägen geführt, wohl aber hatte […] die amerikanische Hilfe mit besonderer Intensität eingesetzt, so daß jetzt die Übermacht der Entente klar zu Tage trat.“ (Staudinger 1947, 53) Der Politik macht er den Vorwurf, taub für seine Warnung gewesen zu sein, durch die „Gegnerschaft Amerikas“ werde die deutsche Niederlage „unausbleiblich“: „Im Frühjahr 1917 und nicht im Herbst 1918 wurde über das Geschick Deutschlands entschieden.“ (ebd., 53) Denn führe man sich die technischen Kräfteverhältnisse und die wachsende Übermacht der Entente vor Augen, erschienen im Nachhinein „der Kriegsverlauf und das Kriegsende als eine große Gesetzmäßigkeit“, sodass „auch das größte Feldherrentalent das Geschick nicht abwenden konnte“ (ebd., 46). Staudinger belässt es nicht beim Ruf nach Waffenruhe, sein Friedensplädoyer ist radikaler. In Anbetracht des Zerstörungspotenzials moderner Waffentechnik scheidet für ihn der Krieg als Mittel der Politik gänzlich aus, denn er brächte, ebenso mörderisch wie selbstmöderisch, fortan nur Besiegte hervor: „Ein Zukunftskrieg könnte […] ungeahnte Vernichtung und Zerstörung bringen, und bei dieser Situation erscheint die Frage nach einem wirklich dauernden Frieden als eine Aufgabe der gesamten Menschheit, die […] gerade heute gelöst werden muß, wenn nicht die Kulturvölker vom Untergange bedroht sein sollen. Ein Friede, der nur eine Art Waffenstillstand brächte, wäre das Schlimmste, das Europa treffen könnte.“ (ebd., 40; vgl. 38) Staudinger redet hier indirekt der Entmilitarisierung das Wort, während die Siegermächte den Versailler Vertrag aushandeln und in Deutschland nationalistische Kreise schon mit einem erneuten Waffengang liebäugeln, um Revanche für die Niederlage 1918 zu nehmen. Gaskrieg-Disput mit Fritz Haber Staudinger führt die „zerstörende Wirkung des heutigen Krieges“ auf „die ungeheuren Energien“ zurück, „welche die heutige Technik in den Kampf führen kann“ (ebd., 38). An den Pranger stellt er in diesem Zusammenhang neben den Sprengstoffen (ebd., 40: „furchtbare Wirkung“) in einem für die in Genf erscheinende Internationale Zeitschrift des Roten Kreuzes verfassten Aufsatz vor allem die Kampfgase und fordert damit Fritz Haber (1868-1934), den Chemie-Nobelpreisträger des Jahres 1918, heraus. Haber leitet das – heute nach ihm benannte – Kaiser-Wilhelm-Institut für physikalische Chemie und Elektrochemie in Berlin. Während des Weltkriegs war er am ersten Masseneinsatz von Giftgas bei Ypern in Belgien beteiligt, sein Institut wurde finanziell vom deutschen Heer unterstützt. Er verteidigt die Gaskampfmittel, sie seien „nicht grausamer als die fliegenden Eisenteile“, zumal sie keine Verstümmelungen zufügten (Vortrag „Die Chemie im Kriege“; zit. nach Klee 2005, 214). Staudingers Aufsatz für das Rote Kreuz erzürnt Haber, er greift zur Feder und schreibt dem Kollegen einen geharnischten Brief mit dem Vorwurf, die durch den Gaskrieg verursachten Leiden zu dramatisieren, dadurch gegnerische Verleumdungen zu fördern und so dem Deutschen Reiche zu schaden (siehe Sachsse 1984, 976). Als Irrglaube, ja als weltfremder Idealismus erscheint Haber das Ansinnen, von der technischen Seite her den Frieden zu sichern; es komme vielmehr auf die Gesinnung, den Friedenswillen, an. Staudingers Entgegnung ist höflich, in der Sache aber ohne Entgegenkommen: Dass die „Gesinnung“ wesentlich sei für die Verständigung auf ein friedliches Zusammenleben der Völker, räumt er unumwunden ein, hatte zuvor selbst an anderer Stelle „geistige Gegenkräfte“ (Staudinger 1947, 38) beschworen, ein nicht minder „notwendiger Aspekt“ aber seien „die materiellen Voraussetzungen“ (Sachsse 1984, 976). In dieser Beleuchtung nimmt nicht Staudinger, sondern Haber selbst sich als Idealist aus, wenn nicht gar als politischer Romantiker. Hingegen offenbart Staudingers auf mathematischen Berechnungen beruhende Analyse des Zerstörungspotenzials moderner Waffentechnik eher den nüchternen Wissenschaftler. Auch den Vorwurf der Parteinahme zugunsten von Deutschlands Kriegsgegnern weist Staudinger von sich, seine Mahnung war schließlich an die Adresse aller Staaten gerichtet. Als parteiisch entpuppt sich vielmehr Haber – mit überlieferten Sätzen wie „Im Frieden für die Menschheit, im Krieg für das Vaterland“ (zit. nach Klee 2005, 214). Kein lupenreiner Pazifist Aus der These von der Sinnlosigkeit des Krieges im technischen Zeitalter spricht hier nicht die Glut des Apostels, sondern das Kalkül des Pragmatikers – ein lupenreiner Pazifist ist Staudinger nicht. „Unsere Vorfahren hatten zur Erweiterung ihres Lebensspielraums keine andere Möglichkeit, als den Nachbar zu verdrängen und sich auf diese Weise mehr Land und damit neue Lebensgrundlagen zu verschaffen“, schreibt er anno 1917 in dem erwähnten Aufsatz „Technik und Krieg“ (Staudinger 1947, 35; vgl. 101). Die Rede ist sogar vom „Recht“ früherer Generationen, „einen blutigen Kampf um den Platz an der Sonne zu führen“ (ebd., 35). „Das technische Zeitalter erfordert dagegen eine Abkehr von diesen alten Vorstellungen über die Notwendigkeit von Kriegen, die Europa in dieses maßlose Unglück gestürzt haben.“ (ebd., 101) Staudinger stemmt sich der fatalistischen Haltung entgegen, „daß es immer Kriege gegeben hat und daß auch in Zukunft bei der Natur des Menschen Kriege wohl nicht aufhören würden“ (Staudinger 1947, 101), denn wer so argumentiere, nehme in der Welt von morgen die „Vernichtung der Völker“ (ebd., 101) in Kauf. Die „Hoffnung auf eine kriegsfreie Zukunft“ nähren für ihn gerade jene zeitgenössischen „Prophezeiungen“, die besagen, „daß wir […] einer Zeit besonders erbitterter Kämpfe entgegengehen“ (ebd., 38). Kein Paradox – Staudinger hofft darauf, das Vernichtungspotenzial hochtechnisierter Armeen werde abschreckende Wirkung haben. Dahinter verbirgt sich die Zuversicht, die Menschheit werde vernünftig genug sein, sich den Blick in den Abgrund der Selbstvernichtung zu ersparen. Der Zweite Weltkrieg fügt solchem Optimismus schweren Schaden zu, belegt aber zugleich die bleibende Aktualität der Mahnungen Staudingers. Diesem schwante schon 1919, dass seine Aufrufe zu einer stabilen Friedensordnung wohl nur wenig fruchten würden: „Tragik ist es […], zu sehen, daß Deutschland, das nach seiner Lage wie nach seinen Bodenschätzen so sehr auf eine Politik der Völkerversöhnung angewiesen gewesen wäre, am festesten auf die Politik der gepanzerten Faust vertraute, daß dagegen Amerika, das einzige Land, das sich infolge seines Reichstums eine solche Politik hätte gestatten können, schon seit Jahrzehnten – leider vergeblich – im Sinne der Völkerverständigung arbeitete.“ (ebd., 54) Gute Technik, böse Technik Wenn es, wie Staudinger darlegt, die moderne Technik ist, die den Krieg eskalieren lässt, ist dann nicht auch sie selbst von Übel und ihr ebenfalls der Kampf anzusagen? Nein, denn dann brächte man sich um die Früchte ihrer friedlichen Nutzung. Staudinger stellt sich allen Technikfeinden entgegen mit der Vision einer „beherrschten“ Technik, die jetzt und in Zukunft beste „Lebens- und Entwicklungsmöglichkeiten“ biete (ebd., 101): „Dank der Technik können heute auf begrenzter Bodenfläche mehr Menschen leben und können ein leichteres Dasein führen als in der ‚guten alten Zeit‘ eine geringere Menschenzahl auf derselben Fläche.“ (ebd.; vgl. 103) Nicht die Technik als solche, sondern ihr Missbrauch sei das Übel; zwar verleihe sie Kriegen ein unermessliches Zerstörungspotenzial, mache ihnen aber gerade dadurch jede Legitimation streitig: „Kriege haben […] ihre Berechtigung verloren“ (ebd., 101). Vom Echo auf seine politischen Schriften sei Staudinger enttäuscht gewesen, schreibt Sachsse 1984, 976: „Sie sind trotz ihrer hochgradigen Aktualität wenig bekannt geworden und haben kaum Beachtung gefunden.“ Anders die bahnbrechenden Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Polymerchemie, die ab 1920 aufhorchen ließen und heftige Kontroversen auslösten – mehr dazu im nächsten Teil dieser kleinen Staudinger-Serie. Hermann Staudinger„Pionier der Polymerforschung“, „Begründer der Kunststoffchemie“, „Vater der Makromoleküle“: Kein Lehrbuch der Chemie, das nicht den gewohnt nüchternen Ton ablegte, wenn die Rede auf Hermann Staudinger kommt. Seinen Tod überdauert die Erinnerung an seine Verdienste bereits im 47. Jahr. Der Name „Staudinger“ ist noch heute nahezu jedem Chemiker geläufig, bildet in der Geschichte des Fachs keine Fußnote, sondern nimmt einen Ehrenplatz ein. Teil 2 der Serie erfolgt im "Thema des Monats April 2012" Das Leben des Hermann Staudinger - Teil 2 Copyright: Guido Deußing / Dr. Markus Weber Redaktionsbüro Guido Deußing Presse Text Kommunikation Uhlandstraße 16 41464 Neuss E-Mail guido.deussing@pressetextkom.de

    Mehr erfahren
  • Mit elektronischem Kunststoffpflaster Organfunktionen drahtlos überwachen

    Quelle: UNIVERSITY OF ILLINOIS, USA Kunststoff- und Elektrotechnik waren niemals zwei Welten. Doch weil Kunststoff sich für elektrischen Strom stets als Hürde darstellte, ergab sich eine klassische Rollenverteilung, die Kunststoffe auf ihre isolierenden Eigenschaften festlegte. Das hat sich geändert, seit es leitfähige Polymere gibt: Die einstigen Gegenspieler erschließen einander neue Funktionen und begründen den Forschungszweig Kunststoffelektronik, auch organische Elektronik oder Polytronik genannt. Zu den prominenten Vertretern der neuen Kunststoffgeneration zählt Polydimethylsiloxan, abgekürzt PDMS, eine langkettige organische Siliziumverbindung aus der Familie der Silikone – farblos, transparent, ungiftig und reaktionsträge (chemisch inert). PDMS fungiert als Trägermaterial für mikroelektronische Bauelemente, z. B. Sensoren oder Prozessoren, die entweder selbst aus Kunststoff bestehen oder, das ist die Regel, konventionell aus Metall. Schon die Hybridvariante ist spektakulär; insbesondere in der medizinischen Anwendung bricht sie vielversprechenden Innovationen Bahn – überall dort, wo superleichte, mechanisch flexible Lösungen gefragt sind. Paradebeispiel ist das sogenannte Electronic Epidermal System (EES), entwickelt von einem internationalen Team aus Materialforschern und Ingenieuren rund um John A. Rogers und Dae-Hyeong Kim von der University of Illinois in Urbana/USA. EES steht für ein elektronisches Pflaster, das zwecks medizinischer Diagnostik und Überwachung von Organfunktionen (Health Monitoring) auf der Haut getragen wird, z. B. um Pulsfrequenz, Hirnströme und Blutdruck zu messen, die Daten aufzuzeichnen und zu übermitteln. Das Pflaster besteht aus drei Schichten: Zwischen zwei Lagen PDMS-Folie wurde eine aus Metall laminiert. Hier befinden sich u. a. die hochempfindlichen Sensoren, ein Sender und – anstelle einer Batterie – Solarzellen als Energielieferanten. Diese elektronischen Bauteile sind extrem miniaturisiert und spiralförmig gewunden wie Maschendraht, sodass sie sich ebenso wie der Kunststoffmantel flexibel jeder Körperbewegung anpassen, ohne Schaden zu nehmen. „Konventionelle Elektronik besteht im Kern aus einem Siliziumchip. Der ist normalerweise sehr brüchig und passt gar nicht auf diese weiche, elastische Oberfläche. Je dünner aber der Silizumchip, desto besser lässt er sich beugen“, sagt John A. Rogers. Das elektronische Pflaster ist nur ungefähr halb so dick wie ein menschliches Haar und mit kaum 100 Milligramm Gewicht federleicht. Es ist transparent, luftdurchlässig und hält auf der Haut, ohne dass Klebstoff benötigt wird. Die Folie wird lediglich mit etwas Wasser benetzt und bleibt vermöge Adhäsion, also der sogenannten Van-der-Waals-Kräfte, haften, durch die sich bekanntlich u. a. Geckos an Zimmerwänden und -decken fortbewegen, ohne abzustürzen. Das robuste, hautfreundliche Pflaster muss trotzdem etwa alle zwei Wochen erneuert werden, weil die Zellen der Epidermis sich ständig erneuern und Abschuppungen die Haftung beeinträchtigen können. Beim Entfernen wird die Elektronik unbrauchbar; hier besteht noch Spielraum, das Ganze zu optimieren. Kabellose Datenübertragung Erfolgreich getestet haben die Forscher das EES zunächst auf Brust (Messung elektrischer Aktivität des Herzens) und Stirn (Hirnströme). Die Messdaten stimmten exakt mit jenen überein, die zu Vergleichszwecken mittels bewährter Messtechnik generiert wurden. Voraus hat das EES ihnen die breiteren Einsatzmöglichkeiten im Alltag, insbesondere bei der Langzeitanwendung (Beispiel: Dauer-EKG), denn die Datenübertragung erfolgt kabellos, jedenfalls ist das der Plan. Zunächst nutzten die Wissenschaftler aus Illinois ultradünne Drähte, die vom elektronischen Hautpflaster zu einem Datenrekorder führten. Werden die Schaltkreise für die Funkverbindung ins Hautmesssystem integriert, klappt auch die drahtlose Übertragung. Vollzug melden diesbezüglich bereits Wissenschaftler aus dem schwedischen Uppsala, die ein elektronisches Pflaster entwickelten, das die Messdaten per Funk (Bluetooth) übermittelt (Link). Ursprünglich wurde das polytronische Pflaster für die Robotik entwickelt, wo die Sensoren Signale z. B. an Greifarme übermitteln. Von daher dürfte EES auch Prothesenträgern vonnutzen sein. Ausgeschöpft ist das EES-Potenzial damit nicht. An Unterarm, Bein oder Hals platziert, registriert die Erfindung kleinste Muskelkontraktionen. Die Vision, die daran geknüpft ist, lautet, Querschnittsgelähmten oder Patienten mit neurologischen Erkrankungen zu mehr Mobilität zu verhelfen oder die Kommunikation zu erleichtern. Mit einem auf die Kehle geklebten Sensorpflaster gelang es bereits, Muskelsignale in Richtungskommandos für Computerspiele zu umzuwandeln. Auch könnten Computer solche Miniimpulse in eine rudimentäre Sprache übersetzen. Damit würde das EES zur Schnittstelle Mensch – Maschine. Angebrochen ist das neue Zeitalter bereits, meinen die Forscher. John A. Rogers sieht durch Polytronik die Scheidelinie zwischen Elektronik und Biologie immer unschärfer werden. GD Quelle Dae-Hyeong Kim, et alii: Epidermal Electronics. Science 2011, vol. 333, no. 6044, pp. 838-843 www.sciencemag.org/content/333/6044/838.summary

    Mehr erfahren
  • Im Gummifaltboot aufs Meer hinaus

    Von Guido Deußing Vom 21.bis 29. Januar 2012 öffnet die Messe Düsseldorf ihre Tore zur diesjährigen „boot“, der größten Jacht- und Wassersportmesse weltweit. 1600 Aussteller aus 60 Ländern buchstabieren, was das Herz des Wassersportlers höherschlagen lässt, angefangen mit A wie Abtauchen, B wie Bootsausrüstung und C wie Charterreisen. Die Macher der „boot“ haben sich auch diesmal wieder einiges einfallen lassen, um den Besuchern den Aufenthalt auf dem Messegelände so interessant und abwechslungsreich wie möglich zu gestalten – beim Schnuppertauchen im überdimensionalen Wassertank, auf der Skimboard-Bahn oder mit dem Frontloop-Trainer. Mit einem großen Andrang rechnen auch die Aussteller exklusiver Jachten, die für Otto Normalverdiener der horrend hohen Preise wegen meist nur Wunschfantasien bleiben werden. Trotzdem kann heute jeder Kapitän eines eigenen Bootes werden – für vergleichsweise kleines Geld! Dank dafür gebührt wesentlich dem Tüftler Alfred Heurich (1883-1967) sowie dem Schneider Johann Klepper (1868-1949), der es wie kein Zweiter verstand, Gummi zu falten. Wer hat noch nicht davon geträumt, an der Küste stehend, mit geschlossenen Augen und der Nase im Wind, auf Bootsplanken, losgelöst von Ort und Zeit, die Endlosigkeit des Ozeans auszuloten und auf Entdeckungsreise zu gehen – Ankunft und Rückkehr ungewiss? Das Meer hat den Menschen zu allen Zeiten emotional ergriffen. Ängste und Sorgen keimen, wenn düstere Wolken in der Ferne dräuen und der Horizont eins wird mit der dunklen Wassermasse. Hingegen ergreift uns unbändige Sehnsucht nach der Ferne, ist die Luft über ruhigen Wassern stechend klar und der Himmel wolkenfrei. Und der seewärts gerichtete Blick über die funkelnd leuchtende Straße zur untergehenden Sonne, die sich auf der Wasseroberfläche spiegelt, hat schon so manches Mal das Feuer der Liebe entfacht … Welche Motivation auch immer den Menschen ans, ins, aufs oder unter Wasser führt – alle eint in irgendeiner Weise die Leidenschaft für das nasse Element. Was wohl den 1883 im lothringischen Metz geborenen Alfred Heurich angetrieben haben mag? Dokumentiert ist sein Interesse an Kajaks, schnellen, wendigen Booten, mit denen die Eskimos zu allen Zeiten auf die Jagd gingen. Was Heurich störte am frühen Original der Eskimokajaks, war deren sperrige Bauweise: Das Grundgerüst bestand aus Holz und Knochen, über das die Inuit, wie die Eskimos auch genannt werden, Tierfelle gespannt hatten. Heurich, dem der Sinn nach einer handlicheren Bootsvariante stand, betätigte sich als Tüftler und konzipierte ein Kajak, das genau seinen Vorstellungen entsprach: Es ließ sich in Minutenschnelle zusam-menfalten und, ohne Mühe und Kosten zu erzeugen, von Hand oder mit der Eisenbahn von A nach B transportieren. Am Ziel angekommen, bedurfte es nur etwas Geschicks und weniger Handgriffe, um ein – die weitere Geschichte belegt es – hochseetüchtiges Boot, das zwei Erwachsenen Platz bot, zu Wasser zu lassen. Von Tüftlern und Luftikussen Eben dies geschah am 30. Mai 1905, einem traumhaften Frühlingstag, deutlich zu warm für die Jahreszeit. Die Quecksilbersäule hatte in Mitteleuropa die 25-°C-Marke weit überschritten, und nur in Küstennähe herrschte eine als gering eingeschätzte Niederschlagsneigung. Die Truppen des Osmanischen Reiches lieferten sich mit denen des Königreichs Montenegro heftige Gefechte und Albert Einstein fieberte in der Schweiz der Veröffentlichung seiner speziellen Relativitätstheorie entgegen. Im Kurort Bad Tölz begab sich der Architekturstudent Alfred Heurich zur Jungfernfahrt seines „Luftikus“ an die Isar. Der Name „Luftikus“ lässt eher an einen aufgeblasen Autoreifen denken als an ein Boot, insbesondere da es zunächst nicht einmal als ein solches zu erkennen war. Dann aber entnahm Heurich seinem Rucksack ein großes wasserdichtes Segeltuch und einem mannslangen, schmalen Gepäckstück einige Bambusstäbe. Der Architekturstudent verband die Stecken zu einem skelettartigen Gerüst, auf das er das Segeltuch spannte. Nach gut einer Viertelstunde hatte Heurich alles vollbracht. Mit einem gewissen Bangen und Hoffen begab sich der Tüftler ans Wasser und stieß sein dem Kajak der Eskimos nachempfundenes, viereinhalb Meter langes Faltboot ab, wobei er zeitgleich in den offenen Bootsrumpf glitt. Dieser schwamm, sank nicht. Glücklich über den ersten großen Etappensieg machte sich Heurich auf den Wasserweg ins 50 Kilometer entfernte München, das er nach fünf Stunden Paddeln erreichte „Die Fahrt war auf der hochgehenden Isar ein großes Wagnis“, erinnerte sich der Tüftler später, „und dreimal schwebte ich in ernstlicher Gefahr, die ich mit ruhiger Überlegung und blitzschneller Entschlossenheit überwand.“ Bis zu seinem Tod soll Alfred Heurich mehr als 100.000 Kilometer in selbst gebauten Faltbooten zurückgelegt haben. Ob er zum Zeitpunkt der Jungfernfahrt des „Luftikus“ die Tragweite seiner Erfindung zu ermessen wusste? Jedenfalls versäumte er, seinen Namen untrennbar mit dem Faltboot zu verschmelzen und hatte nicht einmal ansatzweise an dem Erfolg Anteil, der dem Faltboot in den darauffolgenden Jahren und Jahrzehnten beschieden war. Ruhm und Ehre erntete vielmehr der Schneider und Sportartikelhändler Johann Klepper, der 1907 von Heurich die Lizenz zur Serienfertigung eines Faltboots der zweiten Generation namens „Delphin“ erwarb. Das auf Klepper zurückgehende Unternehmen, die Klepper Faltbootwerft AG, zählt heute zu den weltweit führenden Herstellern. Der Clou liegt immer im Detail Nebenbei: Faltboote sind übrigens keine Erfindung der Neuzeit. Bereits 500 Jahre v. Chr. sollen die Armenier in zerlegbaren Booten aus Holz, Knochen und Tierfellen Waren nach Babylon transportiert haben. Die Unangan, die Ureinwohner der Aleuten, einer heute zu Alaska zählenden Inselgruppe, verwendeten Kajaks, Baidarkas genannt, die zwar nicht zerlegbar waren wie die Faltboote der Armenier, wohl aber aus einem vergleichbaren Gerüst aus Treibholz und Knochen sowie einer Bespannung aus Tierhäuten bestanden. Mit den Baidarkas, die in Größe und Form den modernen Faltbooten am nächsten kommen sollen, gingen die Unangan im Beringmeer auf die Seelöwenjagd. Am Funktionsprinzip des Faltboots, wie es Alfred Heurich nach dem Vorbild des Eskimokajaks konzipierte und Johann Klepper später erfolgreich in alle Welt verkaufte, hat sich bis heute nur wenig geändert. Es lässt sich vereinfacht wie folgt beschreiben: Kaum hat der Fahrer im zu Wasser gelassenen Faltboot Platz genommen, wird der seitliche Wasserdruck von der Segeltuchhaut aufgenommen und durch den Gegenzug der dünnen Längsstäbe (Senten) und Querspanten zu den Steven, der nach oben gezogenen Verlängerung des Kiels, abgeleitet. Die resultierende Bogenspannung, dem architektonischen Prinzip des gotischen Spitzbogens vergleichbar, gibt dem Boot seine Widerstandskraft. Neben einer stabilen Konstruktion des Bootgerüsts lag das Augenmerk Heurichs auf einer flexiblen Bootswand, die nicht mehr aus Tierfellen bestehen sollte. Das neue Material musste einigermaßen wasser-abweisend, idealerweise wasserdicht sein, und zugleich über eine genügend Flexibilität verfügen, um einerseits über das Bootsskelett gezogen werden zu können und um stabil genug zu sein, auch im Kontakt mit festem Untergrund nicht zu reißen oder anderweitig Schaden zu nehmen. Zudem sollten Größe und Gewicht mühelos trag- und manövrierbar sein. Heurich setzte auf Segeltuch, einen aus starkem Garn dicht und fest gewebten Stoff, der Wasser einigermaßen abhielt. Um das Segeltuch wasserdicht zu machen, wurde er gummiert. Hierzu wird eine elastische Schicht, die aus Kautschuk besteht, auf das Trägermaterial gebracht und mittels Schwefelzusatz vulkanisiert. Zuerst wird das Bindemittel auf die gereinigte Segeltuchoberfläche aufgetragen. Nach Trocknen dieser Gummischicht wird in heißer Luft oder mit Sattdampf bei ca. 130 °C vulkanisiert. Je nach Mischung und Schichtdicke kann die Vulkanisation zwischen 30 Minuten und 24 Stunden in Anspruch nehmen. Gummiert wird heute noch überall dort, wo Korrosionsschutz von Apparaten, Behältern und Rohren, Schutz vor Ölen, Fetten, Wachsen, Säuren und Laugen oder eine elastische Rückfederung, Abriebfestigkeit und Dehnbarkeit von Oberflächen gefragt ist. Mit dem Faltboot über den Ozean Wenngleich das Faltboot schon dem Namen nach den Eindruck erweckt, nicht sonderlich stabil und wirklich allen Wetterlagen gewachsen zu sein, so wurden doch etliche spektakuläre Fahrten mit ihm unternommen – nicht allein auf Binnengewässern, sondern auch und vor allem auf hoher See. In seinem Buch „Faltbootfahrt von Fjord zu Fjord“ beschreibt Erich Wustmann etwa seine im Jahre 1926 bis in den Winter hinein durchgeführ-te Reise von Schleswig-Holstein durch die Nordsee die Westküste Norwegens hinauf. Im Jahr 1928 überquerte der gebürtige Konstanzer Kapitän zur See Franz Romer in einem „Klepper-Faltboot“ als erster Mensch den Atlantik; er verwendete dazu ein segeltaugliches Boot, mit dem er in Lissabon startete, unter anderem in Puerto Rico Zwischenstopp machte, auf dem Weg nach New York aber verschwand – seitdem gilt Romer als verschollen. Einen noch viel weiteren Weg wählte Oskar Speck. 1932 brach der Deutsche allein mit einem Faltboot von Ulm nach Zypern auf, um dort zu arbeiten, fuhr dann aber durch den Suezkanal weiter nach Australien, wo er nach rund siebenjähriger Reise 1939 anlandete und als deutscher Kriegsgefangener bis 1945 interniert wurde; das Boot, mit dem sich Speck damals auf den Weg gemacht hatte, ist im National Maritime Museum in Sydney ausgestellt. Apropos: Im Deutschen Museum in München ist das 5,20 Meter lange Klepper-Faltboot, Typ Aerius II, des deutschen Arztes Dr. Hannes Lindemann ausgestellt, mit dem er 1956 in 72 Tagen unbeschadet den Atlantik überquerte. Lindemann hat über die Jahre hinweg immer wieder von sich reden gemacht durch seine Atlantiküberquerungen in immer kleineren Booten. Es steht außer Frage, dass sich die Faltboote der ersten Tage optisch und technologisch markant etwa von jenen unterscheiden, mit denen britische Soldaten 1982 – vom argentinischen Radar unerkannt – auf den Falklandin-seln landeten und den ersten Brückenkopf für die spätere Invasion errichteten. Ganz zu schweigen von den Faltbooten, die heuer auf der „boot“ 2012 zur Ausstellung kommen. Insbesondere die für Aufbau und Bespannung verwendeten Materialien besitzen Hightechcharakter: Das Gerüst im Innern besteht aus Holz, Carbonfaser oder Aluminium, die wasserdichte Haut aus Hypalon (Chlor-Sulfat-Polyethylen, CSM), einem hochwertigen, extrem UV-, temperatur- und alterungsbeständigen sowie reißfesten Elastomer, beziehungsweise Polyurethan (PU), einem überaus vielseitig einsetzbaren Kunststoff, über den wir zu einem späteren Zeitpunkt an gleicher Stelle berichten werden. PS: Für den Fall, dass der Beitrag Ihre Lust auf Reisen zu Wasser geweckt hat: Unter www.boot.de erfahren Sie alles Wissenswerte über die weltgrößte Jacht- und Wassersportmesse. Die Firma Klepper ist im Übrigen auch dort vertreten (Halle 13, Stand D 90) oder im Internet zu finden unter www.klepper.de .

    Mehr erfahren
  • Mit Terahertz gegen Plastiksprengstoff & Co. in Briefbomben

    Der Anschlagsversuch auf Josef Ackermann macht deutlich: Brief- und Paketbomben sind in der heutigen Zeit eine ständige Gefahr. Der aktuelle Briefbombenfund bei der Deutschen Bank und die Paketexplosion in Rom zeigen dies mehr als deutlich. Offenkundig reicht die gängige Praxis nicht, um für mehr Sicherheit im Briefverkehr zu sorgen. Eine bessere Überprüfung von Postsendungen ist daher geboten – und zwar, ohne das Briefgeheimnis verletzen zu müssen. An einer Lösung auf Basis von „Terahertz-Briefscanner“ arbeiten derzeit Messtechnik-Experten des Fraunhofer IPM in Zusammenarbeit mit den Firmen Hübner GmbH, Kassel, und IANUS Simulation GmbH, Dortmund. Terahertz-Briefscanner arbeiten mit für den Menschen unbedenklichen Terahertz-Wellen. Daher sind sie im Gegensatz zu Röntgen-Briefscannern an nahezu jedem Ort einsetzbar, etwa in der Postlogistik, in Justizvollzugsanstalten, in Behörden aber auch bei gefährdeten Privatpersonen zuhause. Röntgenscanner, wie man sie gegebenenfalls von Flughäfen kennt, verursachen erheblich mehr Aufwand, da unter anderem die auftretende Strahlung abgeschirmt werden muss. Zudem sind Röntgenscanner nicht in der Lage, Sprengstoffe zu identifizieren; im Gegensatz zu Terahertz-Wellen, die eine Analyse der chemischen Inhalte der Briefe liefern. Ein breiter Einsatz von Terahertz-Briefscannern in der Postlogstikkette erlaubt es, zeigen sich die Experten überzeugt, gefährdete Personen rechtzeitig vor Brief- oder Paketbomben zu warnen. Verdächtige Postsendungen können vor Ort überprüft und gefährliche Inhalte identifiziert werden. Das Postgeheimnis bleibt somit gewahrt. Zum Hintergrund. Der Terahertz -Bereich ist ein bisher wenig genutzter Teil des elektromagnetischen Spektrums. Er liegt zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht. Lange Zeit sprach man von der Terahertz-Lücke, da es bis in die 1990er Jahre keine praktikablen Quellen gab. In den vergangenen Jahren wurden jedoch enorme Fortschritte erzielt. Die von Fraunhofer IPM entwickelten Systeme sind besonders kompakt, flexibel und robust. Terahertz-Wellen durchdringen Papier, Pappe und Kunststoffe. Der Clou ist: Die vorliegenden Moleküle weisen einen eindeutigen chemischen Fingerabdruck im Terahertz-Bereich auf, so dass Postsendungen nicht nur durchleuchtet, sondern vor allem auch der Inhalt chemisch analysiert wird. Wann diese Art der Sicherheitstechnik im Brief- und Paketversand zum Einsatz kommt bleibt allerdings abzuwarten. Ungeachtet dessen: Terahertz-Technik gehört dank ihrer besonderen Eigenschaften zu den Zukunftstechnologien. (Guido Deußing)

    Mehr erfahren
  • Kunststoff als Klimaretter

    Von Guido Deußing Der „Klimakiller“ Kohlendioxid (CO2) mutiert vom Schadstoff zum Wertstoff: Als potenziellen Kohlenstofflieferanten hat die chemische Industrie Kohlendioxid schon länger im Blick, nur galt die stoffliche Trennung bislang als schwierig und energieintensiv, mithin unrentabel. Jetzt bricht ein neues Zeitalter an: Forscher von Bayer Technology Services haben Katalysatoren entdeckt, die Kohlendioxid so in die Molekülstruktur von Kunststoffen einbauen, dass Aufwand und Ertrag ökonomisch wie ökologisch in einem angemessenen Verhältnis stehen. Durch die nun wirklich gewordene „Dream Reaction“ lässt sich CO2, gewonnen aus den Emissionen von Braunkohlekraftwerken, etwa für die Herstellung von Polyurethan (PUR) nutzbar machen („Dream Production“). Das entlastet die Atmosphäre – ein Beitrag gegen den anthropogenen Treibhauseffekt – und hilft nicht zuletzt, die endliche Ressource Erdöl einzusparen. Eine Pilotanlage in Leverkusen, betrieben von Bayer MaterialScience, soll das Verfahren bis 2015 zur Marktreife bringen. An dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziell geförderten Projekt sind neben Bayer auch die Technische Hochschule Aachen (RWTH) und die RWE Power AG beteiligt. Die anthropogenen, durch energetische Nutzung bedingten Emissionen des Treibhausgases Kohlendioxid sind 2010 auf einen neuen Rekordwert geklettert. Über 33 Milliarden Tonnen (33 Gigatonnen), fast sechs Prozent mehr als 2009, strafen die Staatengemeinschaft Lügen, wirksame Vorkehrungen gegen den drohenden Klimakollaps getroffen zu haben. Mehr als die Hälfte des weltweiten CO2-Ausstoßes geht auf das Konto von China, den USA, Indien und Russland (siehe Bildergalerie: Klimasünder-Ranking ). Legt man den Ausstoß auf die Bevölkerungszahl um, haben die Schwellenländer im Klimasünder-Quartett die nicht ganz so schwarze Weste: In China und in Indien werden pro Kopf immer noch deutlich weniger Tonnen CO2 ausgestoßen als in den meisten europäischen Industriestaaten (siehe Bildergalerie: CO2-Ausstoß pro Kopf national/in ausgewählten Ländern), Deutschland inbegriffen. Zwar gelten wir als Musterknabe, weil es uns gelungen ist, den jährlichen CO2-Ausstoß in Relation zum nationalen Allzeithoch um fast 30 Prozent zurückzufahren. Doch mengenmäßig liegen wir aktuell in der Weltrangliste wenig schmeichelhaft an sechster Stelle (siehe Bildergalerie: Klimasünder-Ranking). Auch auf EU-Ebene ist die CO2-Bilanz durchwachsen: Zwar wird die Europäische Union wohl ohne Probleme ihr Klimaziel schaffen, das Niveau von 1990 bis zum Jahr 2020 um 20 Prozent zu unterbieten, übrigens auch mit Blick auf andere klimaschädliche Gase. Doch gilt das vielen mittlerweile als nicht ehrgeizig genug. So ist im Koalitionsvertrag der schwarz-gelben Bundesregierung statt von lediglich 20 schon von 40 Prozent die Rede. Eine CO2-Reduktion dieser Größenordnung bis 2020 empfiehlt der Weltklimarat (IPCC) den Industrieländern, um die Erderwärmung in Grenzen zu halten – bis 2050, heißt es, müssten es dazu sogar mindestens 80 Prozent sein. Doch die soeben zu Ende gegangene internationale Klimakonferenz im südafrikanischen Durban hat überhaupt kein solches Ziel definiert und damit riskiert, wie Kritiker meinen, dass die Durchschnittstemperatur auf der Erde noch stärker ansteigen wird als um die derzeit befürchteten zwei Grad. Maßnahmen, die den CO2-Ausstoß mindern, sind also dringlicher denn je. Und sie sollten weder durch anhaltendes Wirtschaftswachstum Makulatur werden noch umgekehrt den Konjunkturmotor ins Stottern bringen. Ein Spagat, den die Systemlogik fordert, der aber bislang illusorisch erscheinen musste – immer wenn in der Vergangenheit die CO2-Emissionen deutlich zurückgingen, war dies einer wirtschaftlichen Rezession geschuldet. Doch der Spagat würde möglich, wenn es gelänge, das industrielle Abfallprodukt CO2 wegen seines Kohlenstoffanteils als Wertstoff nutzbar zu machen – mit der Maßgabe, dass es dabei klimaunschädlich wird. Bislang blieb die industrielle Verwendung von CO2 beschränkt u. a. auf kohlensäurehaltige Getränke, Trockeneis im Labor- und Lebensmittelbereich, Feuerlöscher, die Kohlendioxidschnee abgeben ( - Kohlendioxid im Porträt ), oder auch CO2-Laser. Außerdem benötigt die chemische Industrie das Gas zur Herstellung von Karbonaten wie Soda und Pottasche. Wenn durch Diskotheken Kunstnebel wabert und Tanzende einhüllt, ist ebenfalls Kohlendioxid im Spiel. Und in Gewächshäusern verschafft es den Pflanzen bessere Wachstumsbedingungen (Stichwort „Photosynthese“), nicht selten wird zu diesem Zweck eigens Erdgas verbrannt. Kein klimaneutraler Einsatz, versteht sich – damit CO2 nicht in die Atmosphäre gelangen kann, müsste es sich so verarbeiten lassen, dass es im Endprodukt fixiert, sozusagen für immer weggesperrt bleibt. Dann läge es sogar nahe, den Rohstoff aus den Abgasen der Kraftwerke zu gewinnen oder ihn aus der Atmosphäre zu fischen. Aufhorchen lassen in diesem Zusammenhang Versuche der Bayer-Materialforschung, CO2 als Kohlenstofflieferanten zu nutzen und in die Molekülstruktur von Kunststoffen einzubauen. Bisher steuert Erdöl den benötigten Kohlenstoff bei, der fossile Rohstoff ließe sich nun zumindest partiell durch Kohlendioxid ersetzen. Die Idee, CO2 als Synthesebaustein für Polymere zu erschließen, ist nicht neu, blieb aber jahrzehntelang Theorie, weil sie technisch vor enorme Herausforderungen stellt. Kohlendioxidmoleküle sind sehr stabil und somit reaktionsträge, gehen also nur ungern Verbindungen mit anderen Stoffen ein. Die Verbindung aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen ist so innig, dass sie sich nur durch Zwang, unter Aufbringung einer relativ hohen Aktivierungsenergie, aufbrechen lässt, um Reaktionen mit anderen chemischen Elementen zu ermöglichen. Energie, deren Quantum immens ist und deren Erzeugung neues CO2 freisetzt – eine Rechnung, die nicht aufgehen kann. Die Umwandlung von Kohlendioxid in einen Rohstoff für die Kunststoffsynthese galt Forschern deshalb lange als „Dream Reaction“, als Reaktion, von der man vermutlich nur träumen kann. Vielen Forschern geriet sie beinah zum Alptraum, weil sie mit ihren Versuchen wieder und wieder scheiterten. Doch nun wird der Wunschtraum wahr: Chemiker des Kompetenzzentrums „Reaction Engineering & Catalysis“ der Bayer Technology Services haben nach jahrelangen Testreihen einen Katalysator gefunden, der das störrische Kohlendioxid dazu bringt, sich mit anderen Stoffen zu "vermählen". Die Katalyse, für die Chemieindustrie derzeit die wichtigste Querschnitttechnologie, ermöglicht bei nur geringer Aktivierungsenergie Reaktionen, die von alleine nie stattfänden. Schon Ende der 60er-Jahre hatten japanische Forscher die Richtung gewiesen und zeigen können, dass sich CO2 prinzipiell mithilfe von Katalysatoren aktivieren lässt; die Reaktionsgeschwindigkeit war allerdings enttäuschend. 2008 gelang Bayer-Forschern in dem Bestereben, das Verfahren zu perfektionieren, der Durchbruch. In rund 200 Versuchsreihen hatte das Team um Chemiker Aurel Wolf Kohlendioxid und Propylenoxid zusammengeführt – jedes Mal mit einem anderen Katalysator – und anschließend aufgeheizt. Dabei entsteht Polyetherpolycarbonatpolyolen (PPP), eine zähflüssige, farblose Substanz, die als Grundstoff zur Herstellung von Polyurethan (PUR) dient. Des Chemikers Träume werden hier buchstäblich Schäume, denn PUR ist bekanntlich ein universell einsetzbarer Schaumstoff, der wegen seines geringen Gewichts zu Leichtbauteilen – vermehrt auch im Fahrzeugbau – verarbeitet wird und der ganz besonders als Dämmstoff geschätzt wird: Polyurethane, die Gebäude gegen Kälte abschirmen, sparen rund 70-mal mehr Energie ein, als für ihre Herstellung aufgebracht werden muss. Doch zurück zur Vorgeschichte: Nach Katalysatoreinsatz und einer bestimmten Reaktionsdauer ermittelten die Bayer-Forscher, wie viel PPP jeweils vorlag und wie viel CO2 tatsächlich ins Polymermolekül eingebaut worden war. Maximal 43 Gewichtsprozent sind ohne qualitative Einbußen möglich. Zu Beginn der Versuche war man noch weit davon entfernt. 2009 setzte man im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „Dream Reactions“ unter Mitwirkung des Catalytic Centers der Technischen Hochschule Aachen (RWTH) die Suche nach einem verbesserten Katalysator fort, um den CO2-Anteil im PPP möglichst nah an die erwähnten 43 Prozent zu bringen. Was im Labor funktioniert hat, soll sich nun unter industriellen Bedingungen bewähren und als markttauglich erweisen – aus „Dream Reactions“ ist „Dream Production“ geworden. Seit Februar 2011 produziert eine in Leverkusen errichtete Pilotanlage PPP-Mustermengen, die Bayer MaterialScience abnimmt und zu Polyurethan weiterverarbeitet (von dem Kunststoff stellt das Unternehmen jedes Jahr 1,4 Millionen Tonnen her). Als CO2-Lieferant mit im Boot ist mit der RWE Power AG Deutschlands größter Stromerzeuger. Im RWE-Braunkohlekraftwerk Niederaußem wird der Klimaschädling in der bundesweit ersten CO2-Waschanlage vom Rauchgasstrom geschieden, gereinigt, verflüssigt und lieferfertig abgefüllt. Mindestens vier Jahre soll in Leverkusen noch am Verfahren gefeilt werden, nicht zuletzt um die optimalen Rezepturen auszutüfteln: Polyurethane müssen vielseitig sein; mal wird weicher Schaum für Matratzen, mal hartes Dämmmaterial für den Bau benötigt. „Ab dem Jahr 2015 wollen wir in der Lage sein, die Zutaten für die CO2-basierten Polyurethane herzustellen. Und diese werden dann zehn bis 40 Prozent Kohlendioxid enthalten“, sagt Projektleiter Dr. Christoph Gürtler, Chemiker bei Bayer MaterialScience. Intendiert ist außerdem, Kohlendioxid künftig auch in andere Kunststoffe, z. B. Polycarbonate, eventuell sogar in Medikamente zu integrieren, die Bayer ebenfalls herstellt. Über die Marktreife entscheidet nicht zuletzt die Ökoeffizienz des neuen Verfahrens; mit den diesbezüglichen Analysen ist die RWTH Aachen beauftragt. Zu klären sein wird u. a., ob für die Herstellung von PPP durch Nutzung von CO2 unterm Strich weniger Energie benötigt wird als bisher. Ein Allheilmittel gegen den Klimawandel sei das Ganze jedenfalls nicht, und mit dieser Maßgabe trete Bayer auch gar nicht an, unterstreicht Dr. Gürtler. Derzeit werden hierzulande nur 0,3 Prozent des ausgestoßenen Kohlendioxids industriell genutzt. Bis zum Ende des Jahrzehnts könnten es zehn Prozent sein, schätzen Experten, nimmt man das CO2-Potenzial für die Speicherung überschüssigen Stroms hinzu, die mit dem Ausbau erneuerbarer Energien immer wichtiger wird. 90 Prozent blieben also auch dann ungenutzt – es ist einfach zu viel von dem Treibhausgas da. Immerhin: Indem man bei Kunststoffherstellung das Treibhausgas einsetzt, könnten künftig Jahr für Jahr fünf bis zehn Millionen Tonnen weniger CO2-Emissionen entstehen, haben Bayer und RWE hochgerechnet. Nicht viel, verglichen mit den 33 Milliarden Tonnen, die global in die Luft gepustet werden, aber ein Schritt in die richtige Richtung, zumal man sich obendrein ein gutes Stück unabhängiger vom Erdöl macht: „Rund ein Drittel des benötigten Öls lassen sich durch den Einsatz von Kohlendioxid einsparen“, sagt Dr. Gürtler. Derzeit werden weltweit über eine halbe Milliarde Liter Rohöl zu Kunststoffen verarbeitet – täglich! Kein Wunder, dass mit „Dream Production“ die Kooperation der Bayer AG, der RWTH Aachen und der RWE Power AG Anfang November in Düsseldorf bei der Vergabe des Deutschen Nachhaltigkeitspreises in der Kategorie „Deutschlands nachhaltigste Initiativen 2011“ zu den drei Finalisten zählte. Die Jury würdigte das Engagement zur „energieeffizienten, ressourcen- und umweltschonenden Nutzung von CO2“ und attestierte eine „echte Erfolgsperspektive“. Copyright: Redaktionsbüro Guido Deußing Presse Text Kommunikation Uhlandstraße 16 41464 Neuss E-Mail: guido.deussing@pressetextkom.de

    Mehr erfahren