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Wie können industrielle CO₂-Emissionen gesenkt werden? Wie lassen sich Stoffkreisläufe wirtschaftlich schließen? Dies untersucht ein Konsortium unter Leitung des Fraunhofer IKTS im Rahmen der vom BMBF geförderten Machbarkeitsstudie CarbonCycleMeOH am Beispiel der Methanolproduktion im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen. Die Studie soll verfahrenstechnische und politische Handlungsempfehlungen zur Einbindung der chemischen Industrie in ein erneuerbares Energiesystem bieten.

Im Rahmen der virtuellen Jahrestagung der Deutschen Keramischen Gesellschaft e. V. wurde Prof. Ingolf Voigt, stellvertretender Institutsleiter und Standortleiter Hermsdorf des Fraunhofer IKTS, die Böttger-Plakette verliehen. Die Böttger-Plakette wird seit 1929 von der DKG an Personen für ihre herausragenden Verdienste um das Zusammenwirken von Industrie, Wissenschaft und Lehre verliehen.

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS übernimmt zum 1. April 2021 die Transparentkeramik-Sparte der Firma CeramTec-ETEC, bekannt unter dem Markennamen PERLUCOR^®. Das Institut weitet damit seine bestehenden Kompetenzen in der Entwicklung von Transparentkeramiken weiter aus.

Durch den Klimawandel und längere Dürreperioden werden die natürlichen Frischwasserressourcen immer knapper. Dennoch werden jährlich mehrere Milliarden Kubikmeter Wasser für Produktionsprozesse im verarbeitenden Gewerbe eingesetzt. Der ressourcenschonende Umgang mit Wasser, besonders in industriellen Produktionsprozessen, ist daher entscheidend. Hier setzt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte und vom Kompetenznetzwerk Wasser und Energie e.V. geleitete Projekt »ReWaMem« an. Am Beispiel der Wäscherei und Textilreinigungsbranche will das Konsortium in den nächsten drei Jahren neue Technologien entwickeln, die Prozessabwässer so aufbereiten, dass sie dem Reinigungsprozess als Frischwasser neu zugeführt werden können. Dadurch soll die Frischwasserentnahme aus Flüssen deutlich reduziert werden.

20 Prozent der weltweit erzeugten Energie geht durch Reibung verloren. Zur Reibreduktion werden daher in vielen mechanischen Anwendungen Wälz- und Gleitlager eingesetzt. Wälzlager haben allerdings hinsichtlich Kosten, Gewicht und Lebensdauer einige Nachteile. Gleitlager dagegen bieten zwar interessante Lösungsansätze, weisen aber wiederum höhere Reibwerte auf. Durch neue reibreduzierende Werkstoffe und Schmierstoffe könnte ein Großteil dieser Reibungsverluste in Gleitlagern eingespart werden. Das größte Potenzial liegt hierbei im Transport- und Energiesektor.

Mit einem digitalen Kickoff startete am 3. März 2021 das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Cluster greenBatt. Die Mission besteht darin, Rohstoffkreisläufe innerhalb des Batterielebenszyklus zu schließen und so die Grundlage für eine nachhaltige Elektromobilität zu schaffen.

Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft haben eine Technologie entwickelt, mit der sich Wasserstoff und Erdgas kostengünstig und effizient voneinander trennen lassen. Die Membran-Technologie macht es damit möglich, die beiden Stoffe gemeinsam durch das bundesweite Erdgasnetz zu leiten und am Zielort voneinander zu trennen. Für den Transport und die Verteilung des Energieträgers Wasserstoff ist dies ein großer Fortschritt.

Ohne Rohstoffe aus Bergwerken ist technologischer Fortschritt nicht möglich – denke man an E-Mobilität oder Digitalisierung. Um jedoch die ökologischen Folgeschäden des Bergbaus zu verringern, erprobt ein Konsortium unter Leitung des Fraunhofer IKTS effiziente Technologien für die Aufbereitung von Gruben- und Bergbauwässern. Damit soll sich kontaminiertes Wasser so weit aufreinigen lassen, dass es als Brauchwasser nutzbar wird und zusätzlich Wertstoffe zurückgewonnen werden können. Für Pilottests unter Realbedingungen hat sich der Forschungsverbund den Zugriff auf einen Untertage-Versuchsstandort – eine Zinnerzgrube im Erzgebirge – gesichert.

Leistungsstarke Batterien und ein effizientes Batterierecycling sind wichtige Bausteine für die Energiewende, eine klimaneutrale Wirtschaft und auch für die digitale Kommunikation. Der Beirat Batterieforschung Deutschland berät das BMBF seit 2016 bei der strategischen Forschungsplanung zu elektrochemischen Energiespeichern. Prof. Alexander Michaelis, Institutsleiter des Fraunhofer IKTS, wurde als Mitglied im Beirat bestätigt.

Mit dem Jahreswechsel erteilte die EU-Kommission die Zulassung für die ersten Impfstoffe zum Schutz vor SARS-CoV-2. Rund 3 Mio. Impfdosen wurden in Deutschland bislang verabreicht – eine spezifische antivirale Therapie bei Erkrankung allerdings existiert bislang nicht. Das stellt Gesundheitssysteme weltweit vor große Herausforderungen, insbesondere in der klinischen Behandlung schwerer Krankheitsverläufe. Im Fraunhofer-Verbundprojekt COPERIMOplus sollen mittels Algorithmen des maschinellen Lernens persönliche Risiken für Erkrankung und Verlauf modelliert sowie Prognosen abgeleitet werden. Das Fraunhofer IKTS ist Teil des Verbunds und kooperiert hier insbesondere eng mit der klinischen Studie IPCO (Immune Plasma Covid Trial) am Universitätsklinikum Erlangen, die anteilig von der Fraunhofer-Gesellschaft finanziert wird und die Behandlung schwerer Verläufe mit Rekonvaleszenz-Plasma untersucht.

Mehr Frauen für die angewandte Forschung zu gewinnen, zu entwickeln und zu halten ist ein wichtiges Ziel der Fraunhofer-Gesellschaft. Mit dem Fraunhofer TALENTA-Förderprogramm wird daran gearbeitet, dies zu erreichen. Zwei IKTS-Forscherinnen waren mit ihren Bewerbungen erfolgreich und erhalten nun eine maßgeschneiderte Unterstützung für ihre Karriereziele.

In geschlossenen Räumen ist die Corona-Gefahr besonders groß. Aerosole spielen eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Sars-CoV-2 und erhöhen die Konzentration der Corona-Viren in Büros und Co. Ein neuartiges Lüftungssystem von zwei Fraunhofer-Instituten filtert die Viren effizient aus der Raumluft, verbrennt sie kalt und lässt nichts anderes übrig als geringe Mengen an Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff.

Für das Gelingen der Energiewende sind leistungsfähige Batteriespeicher ein wesentlicher Baustein. Doch wie können diese künftig umweltfreundlich und nachhaltig produziert werden? Wie unterstützen digitale Prozesse dabei? Und wie lassen sich alte Batterien effizient recyceln und einer Kreislaufwirtschaft zuführen? Diese Fragestellungen bündelt das Fraunhofer IKTS am neuen Institutsstandort in Freiberg, der mit Unterstützung des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Kultur und Tourismus aufgebaut werden konnte.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ab November 2020 die besten regionalen MINT-Cluster. Dies ist Teil einer zentralen Förderstrategie für die MINT-Fächer Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik. Durch außerschulische Angebote für Kinder und Jugendliche soll die MINT-Bildung in der Breite gestärkt und somit langfristig Fachkräfte gesichert werden. Unter den geförderten Projekten ist auch das MINT-Cluster SENSOR SPACE unter Beteiligung des Fraunhofer IKTS. Rund um den Standort Hermsdorf in Ostthüringen sollen AGs, Events und Summer Schools für Kinder und Jugendliche angeboten werden mit besonderem Fokus auf die Wissensvermittlung zu Batterien und Sensorik.

Eine neue Forschungsgruppe der Fraunhofer-Gesellschaft entwickelt an der Ostsee Unterwasseranwendungen für eine verträglichere Nutzung der Meere durch den Menschen. In einem ersten Projekt widmen sich die Forscherinnen und Forscher dem Thema Mikroplastik in den Ozeanen.

Der bei Operationen verwendete Oberflächenersatz für die Hüfte besteht aus der Metalllegierung Cobalt-Chrom-Molybdän. Doch nicht alle Patientinnen und Patienten vertragen dieses Metall und reagieren mit Allergien oder Infektionen. Manchmal muss sogar die Prothese wieder entnommen werden. Eine Neuentwicklung des Fraunhofer IKTS im Rahmen des Projekts CERAMIC Bonepreserver setzt nun auf keramischen Oberflächenersatz bestehend aus Femurkappe und Monoblock-Hüftpfanne. Diese sind besser verträglich – und dabei ebenso stabil und fest wie ihre Pendants aus Metall.

Kläranlagen müssen nicht nur Schwebstoffe aus dem Abwasser filtern, sondern auch diverse Schadstoffe wie Pestizidrückstände oder Wirkstoffreste von Medikamenten. Für die Detektion von nicht abbaubaren Schadstoffen hat das Unternehmen ECH Elektrochemie gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS den Anthroplas-Analysator entwickelt. Auf der diesjährigen virtuellen Fachmesse analytica digital erhielt Anthroplas den Application Award 2020 von LABORPRAXIS in der Kategorie Wasser- & Umweltanalytik.

Zur Beurteilung der Verträglichkeit von Implantaten mit dem menschlichen Körper haben Forschende des Fraunhofer IKTS ein Testsystem entwickelt, das die biologische Untersuchung von Implantatmaterialien auf eine neue Stufe hebt. Mit dem patentierten »ClicKit-Well« werden Materialien vergleichbar getestet, indem identische Testoberflächen geschaffen werden. Zudem sind multiple Tests auf einem Prüfkörper möglich. Das spart Material und ermöglicht effizientere Analysen der Implantatverträglichkeit – eine Revolution auf dem wachsenden Markt medizinischer Implantate und ein zukünftiges Basistool im täglichen Laborgebrauch.

Für die Dekarbonisierung CO₂-intensiver Sektoren wie Industrie oder Verkehr und die damit notwendige sichere und flexible Verfügbarkeit regenerativ erzeugter Energien werden hohe Speicherkapazitäten benötigt. Ammoniak hat eine hohe Energiedichte, ist einfach zu lagern und zu transportieren. Im von der EU mit 5,7 Millionen Euro geförderten Projekt ARENHA soll das Potenzial von Ammoniak als grüner Energieträger und Wasserstoffspeicher über die gesamte Wertschöpfungskette demonstriert werden. Das Fraunhofer IKTS beteiligt sich neben zehn weiteren internationalen Partnern.

Mit »BattLife« ist das Initialprojekt des neu gegründeten Batterie-Innovations- und Technologie-Centers BITC am Erfurter Kreuz gestartet. Im Rahmen des Projekts wird am BITC in den kommenden Jahren ein digitalisiertes Test-Center für Batterien und Batteriekomponenten entstehen. Industriepartner des Projekts ist die Contemporary Amperex Technology Thuringia GmbH (CATT), ansässige Tochter des chinesischen Batterieherstellers Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL). CATL ist Weltmarktführer in der Entwicklung von Li-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge und Energiespeicherung und wird in Arnstadt sein erstes europäisches Werk errichten, das künftig bis zu 2000 Arbeitsplätze schaffen wird. CATT arbeitet eng mit den Forschenden am BITC zusammen. Das Land unterstützt mit 5 Millionen Euro.