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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 12/2017)
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Sehr geehrte Journalistin, sehr geehrter Journalist,
heute erhalten Sie die aktuelle Ausgabe der monatlichen Pressenachrichten aus dem Karlsruher Institut für Technologie. Wir wollen Sie in kompakter Form über spannende Forschungsthemen informieren und würden uns freuen, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen bei Bedarf weitere Informationen und Ansprechpartner. Um Beleg Ihrer Berichterstattung wird gebeten.
Freundliche Grüße
Ihre Pressestelle des KIT
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Geothermie: Wie kommt die Wärme an die Oberfläche?
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Geothermie als Energiequelle verknüpft die Nachhaltigkeit der erneuerbaren Energien mit der Versorgungssicherheit von konventionellen Kraftwerken. Doch die Wärme in mehreren hundert Metern Tiefe zuverlässig zu erschließen, stellt eine technische Herausforderung dar. Eine sichere Nutzung der Geothermie erfordert eine detaillierte Planung und Überwachung. Wie dies im Detail aussieht steht nun im Leitfaden „Tiefe Geothermie“ des Landes Baden-Württemberg, den ein internationaler Arbeitskreis unter Leitung des KIT herausgegeben hat.
Der Handlungsleitfaden beschreibt den gesamten Verfahrensablauf von der Planung über die Fertigstellung bis zum Betrieb einer Tiefen-Geothermischen Anlage – inklusive technischer und genehmigungsrechtlicher Aspekte sowie Bürgerbeteiligung und Naturschutz. „Der Handlungsleitfaden trägt zu einer frühzeitigen Beteiligung der Bürger bei und schafft damit Transparenz und Vertrauen“, sagt Koordinatorin Ingrid Stober vom Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT. Im Fokus des Handlungsleitfadens steht in erster Linie die Wärmegewinnung durch Tiefe Geothermie. Die Gliederung des Handlungsleitfadens spiegelt die Handlungsabläufe in ihrer zeitlichen Reihenfolge wieder – von der Vorstudie über die Machbarkeitsstudie, die Vorarbeiten, den Erschließungsphasen, den Probebetrieb, Dauerbetrieb bis hin zu der Außerbetriebnahme. Mit dem Handlungsleitfaden Tiefe Geothermie wird eine Handreichung für alle direkt oder indirekt an einem Projekt Beteiligten geschaffen, die klar aufzeigt, wann welche Verfahrensschritte in einem Projektablauf erforderlich sind und in welcher Form und zeitlichen Staffelung diese erfolgen.
Zum Leitfaden:
lfzg.rz.hs-offenburg.de/LFZG/Handlungsleitfaden_Tiefe_Geothermie.pdf
Bildunterschrift: Der Bohrturm ist der sichtbarste Teil der Infrastruktur während der Bohrungen für „Tiefe Geothermie“. (Bild: I. Stober/KIT)
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Materialforschung: Neues Fenster ins Reich der hohen Drücke
Was bei hohem Druck passiert, interessiert Biologen, Chemiker und Physiker gleichermaßen. Denn beim richtigen Druck können Isolatoren zu Supraleitern werden oder chemische Prozesse ablaufen, die denen bei der Entstehung des Lebens vor einigen Milliarden Jahren tief im Ozean ähneln. Leider fehlte bei Hochdruckexperimenten mit Diamantstempeln bislang ein leistungsfähiges Beobachtungswerkzeug im Arsenal: die Kernspinresonanzspektroskopie. Nun zeigen Forscher des KIT und der Universität Bayreuth im Fachmagazin Science Advances, wie sich diese Lücke schließen lässt.
Die Kernspinresonanzspektroskopie ist eine sehr weit verbreitete Technik in der Forschung. Patienten profitieren von der Technik in der Form des Magnetresonanztomographen in der Medizin. In der Hochdruckforschung scheiterte ihr Einsatz daran, dass der Raum zwischen den Stempeln für die notwendigen Magnetspulen unzugänglich war. Forscher des KIT entwickelten nun kompakte, magnetische Linsen, die die Felder auf die Probenkammer quasi fokussieren können. Starke Felder am Probenort sorgen für starke elektromagnetische Signale und aussagekräftige Spektren. Das Team des KIT und der Universität Bayreuth wollen nun mit der Kernspinresonanztomographie tiefergehende Erkenntnisse über das Verhalten von Elektronen und Atomkernen in physikalisch und geologisch wichtigen Systemen unter hohem Druck erlangen.
Mehr Information:
advances.sciencemag.org/content/3/12/eaao5242
kit.edu/kit/pi_2017_117_kernspinresonanz-hohe-sensitivitat-auf-engem-raum.php
uni-bayreuth.de/de/universitaet/presse/pressemitteilungen/2017/150-NMR-Hochdruckforschung/index.html
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Chemie: Licht-Schalter für den 3D-Druck
Mittels Licht chemische Reaktionen ein- und ausschalten, um so integrierte Schaltungen und Chips für elektronische Geräte einfacher, sicherer und billiger herstellen zu können. Wie man diesem Ziel einen Schritt näher kommt, beschreibt ein internationales Forscherteam nun im Fachmagazin Nature Communications.
Das Team um Christopher Barner-Kowollik, der als Professor für Materialwissenschaft sowohl an der Queensland University of Technology im australischen Brisbane als auch am KIT forscht, und Filip Du Prez, Universität Gent, benutzten grünes Laserlicht, um die Reaktivität des Moleküls Triazolindion (TAD) zu kontrollieren. Dieses Kupplungsmittel stellt schnell Verbindungen mit anderen chemischen Molekülen her – eine Voraussetzung für die Herstellung von Materialien. Unter grünem Licht stoppt die Reaktivität der TAD sofort. Schaltet man das grüne Licht aus, kehrt ihre Reaktionsfreudigkeit zurück. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden. Das Experiment zeigt, dass durch einfaches Ein- und Ausschalten von Farblicht aus dem gleichen Aufbau zwei verschiedene Produkte erzeugt werden können. Denkbare Anwendungen solcher chemischen Schalter liegen im 3D-Druck von extrem kleinen Strukturen oder in der chemischen Industrie zur Steuerung von Reaktionswegen. „Wenn wir mit sichtbarem Licht bestimmte chemische Prozesse reversibel umschalten und die Lichtbeugungsgrenze umgehen, könnte man sehr, sehr kleine Strukturen drucken, zum Beispiel fünf Nanometer breit. Das könnte etwa den Chipdruck revolutionieren und ihn billiger, einfacher und sicherer machen“, so Barner-Kowollik.
Mehr Information und Video:
qut.edu.au/news?id=125536
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Klimaforschung: War die Erde ein Schneeball?
Der Winter steht vor der Tür. Das bedeutet an manchen Tagen Schnee, Schneemänner und Schneeballschlachten. Während Eiszeiten war das auch im Sommer möglich. Bei extremen Eiszeiten war sogar die ganze Erde mit Schnee bedeckt, so die Theorie der Wissenschaftler. Aiko Voigt vom KIT beschäftigt sich mit der Frage, ob eine sogenannte „Schneeballerde“ überhaupt möglich gewesen sein könnte. Den aktuellen Stand der Forschung haben Voigt und Kollegen in einem Paper in der Zeitschrift Science Advances zusammengefasst.
„Geologische Befunde aus dem Neoproterozoikum – der Zeitabschnitt vor 1000 bis 541 Millionen Jahren – zeigen, dass mindestens während zweier Perioden die tropische Landmassen großflächig vereist waren“, sagt Aiko Voigt vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung am KIT. Gletscher sollen sich dann sogar in den Tropen bis ins Meer ausgebreitet haben, das weitestgehend zugefroren war. Vom Weltall sah die Erde dann vielleicht wie ein gigantischer Schnellball aus. „Wenn diese Theorie stimmt, stellt sich die Frage, wie die damals schon vorhandenen Lebensformen solch extrem kalte Klimazustände überleben konnten“, so der Klimaforscher. Daher gäbe es auch alternative Erklärungsversuche, die behaupten, dass ein schmaler Streifen tropischen Ozeans – Landtiere gab es damals noch nicht – eisfrei geblieben sein könnte. Aiko Voigt will dem Phänomen am KIT auf den Grund gehen. Die Ergebnisse könnten Einblicke geben, inwiefern Leben auf anderen Planeten möglich ist.
Mehr Information:
advances.sciencemag.org/content/3/11/e1600983
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Brustkrebsdiagnose: Zukunftstechnologie wird in China erprobt
Die 3D-Ultraschall-Computertomographie (USCT) ist eine innovative Technologie für die medizinische Diagnostik, die am KIT entwickelt wird. Sie kann die Brust in 3D mit Millimetergenauigkeit abbilden und berücksichtigt dabei Gewebeeigenschaften, die bei der Suche nach Tumoren bisher nicht beachtet wurden. Für die Brustkrebsdiagnose verspricht USCT deshalb eine hohe Sensitivität und Spezifität, das heißt Tumore werden zuverlässig erkannt. „Langfristig könnte die USCT-Technologie im medizinischen Alltag breit eingesetzt werden“, sagt Nicole Ruiter, die das Forscherteam am Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik des KIT leitet, das die Technologie entwickelt hat: „USCT ist ähnlich kostengünstig wie Mammographie und kann beliebig oft und bei jungen Frauen eingesetzt werden, auch weil im Gegensatz zur Mammographie keine Röntgenstrahlung zum Einsatz kommt.
Ein Prototyp wird aktuell bereits in einer zweiten Studie in Deutschland erprobt. Mit chinesischen Industriepartnern werden nun weitere USCT-Systeme mit optimierter Bildqualität und verbesserten Ultraschallwandlern entwickelt, die dann im Rahmen einer großen Multizenterstudie mit mehr als 1000 Patientinnen in der Volksrepublik China erprobt wird. Von der Studie erhoffen sich die Wissenschaftler des KIT und ihre Partner repräsentative statistische Daten über die Diagnosequalität des Gerätes. Parallel wird die medizinische Zulassung in China vorbereitet. Brustkrebs ist hier die häufigste Krebsart bei Frauen.
Mehr Information und Video:
ipe.kit.edu/167.php
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Energie und Komfort in Gebäuden: „Rund 40 Prozent des Energieverbrauchs und etwa ein Drittel der Kohlendioxidemission entfallen in den Industrieländern auf den Betrieb von Gebäuden“, stellt Andreas Wagner vom Institut für Entwerfen und Bautechnik am KIT klar. „Energieeffizienz und Komfort sollte daher schon beim Entwurf von Gebäuden einbezogen sein.“ Ein Augenmerk seiner Forschung gilt dem Zusammenspiel von Gebäudetechnik und dem Verhalten der Menschen, die in einem Haus arbeiten oder wohnen. „Wir stellen bei unseren Untersuchungen den Nutzer in den Mittelpunkt, was bislang in der Planungspraxis noch wenig geschieht“, betont Wagner. Mehr Information: sek.kit.edu/kit_experten_wagner.php
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Elektromotoren: Kompakte, hochleistungsfähige elektrische Antriebe für Autos, Luftfahrt und Sonderanwendungen sind das Spezialgebiet von SciMo, einer Gründung aus dem KIT. Durch eine neue Wickeltechnik mit sehr hohen Kupferfüllgraden und integrierten Kühlkonzepten erreichen die Motorbauer Dauerleistungsdichten von acht Kilowatt pro Kilogramm Motorgewicht. Die Motoren von SciMo treiben Rennwagen der Formula Student an, ebenso wie den Gewinner des Hyperloop-Wettbewerbs, der 324 Stundenkilometer in einer Vakuumröhre erzielte. Mehr Information: sci-mo.de
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KIT.audio | Der Forschungspodcast
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Wetterkatastrophen: Mit Schäden von geschätzt bis zu 80 Milliarden Dollar war der Hurrikan Harvey eine der teuersten Naturkatastrophen weltweit. Wetterextreme wie Harvey sorgen für Aufmerksamkeit und Besorgnis. Doch handelt es sich um singuläre Ereignisse oder um Symptome der fortschreitenden globalen Erwärmung? Und werden Wetterkatastrophen in Häufigkeit und Intensität zunehmen? Anlässlich der andauernden Diskussionen rund um den Klimawandel, haben wir diese Fragen mit Klimaexperten und Katastrophenforschern des KIT erörtert. „Hierzulande“, sagt Meteorologe Michael Kunz, „werden extreme Hitzewellen bald ein Riesenproblem sein.“
KIT.audio ist der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für Technologie. Monatlich erkundet es ein aktuell drängendes Forschungsthema. Die eingefangenen O-Töne, Geräuschkulissen und Sounds verweben in der Art eines Features zu intensiven Hörstücken von etwa 30 Minuten Dauer.
Mehr zum Podcast KIT.audio auf kit.edu/audio.
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Seminar „Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe“
Vortrag „Der Verbrennungsmotor und seine Emissionen im Realbetrieb“ von Tobias Burgert (FhG-NAS) und Olaf Toedter, KIT
9. Januar 2018, Karlsruhe
profilregion-ka.de/index.php/news/52-seminarreihe-der-profilregion-mobilitaetssysteme-karlsruhe
Tagung „Dieselmotor - Quo vadis? Saubere Luft in Städten und auf dem Land“
22. bis 23. Januar, Ettlingen, mitveranstaltet vom KIT
Themen: Stickoxid, Nachrüsten, Messungen
hdt.de/motorische-stickoxidbildung-nox-tagung-h130010306
Forum „Kritische Interdisziplinarität“
Vortrag: „Organic Computing – The Self, the Group, and the Holon”, Christian Müller-Schloer, University of Hannover
23. Januar 2017, Campus Süd des KIT
botanik.kit.edu/botzell/2352.php
Seminar: „Nonlinear Dynamics, Optimization, and Control of Distributed Energy Systems“
28. bis 31. Januar 2018, Bad Honnef, mitveranstaltet vom KIT
Thema: Systemtheorie, Regelungstechnik, Energiewende
sci.kit.edu/heraeus.php
KIT im Rathaus: Energie
31. Januar 2018, Karlsruhe
Thema: Die Zukunft der Energieversorgung
zak.kit.edu/kit_im_rathaus
Forum „Kritische Interdisziplinarität“
Vortrag: „What A Plant Knows”, Danny Chamovitz, Tel Aviv University, Israel
6. Februar 2017, Campus Süd des KIT
botanik.kit.edu/botzell/2352.php
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Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine
26 000 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen.
Kontakt:
Monika Landgraf
Leiterin Gesamtkommunikation
Pressesprecherin
Kosta Schinarakis
Themenscout
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41956
Fax: +49 721 608-43658
E-Mail: schinarakis@kit.edu
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