Membrantechnologie im Wasser- und Energiemanagement
Wichtiger Beitrag zur Versorgung in Afrika

Duisburg, 14. Januar 2025 - Auf dem afrikanischen Kontinent wächst die Bevölkerung stetig. Sie mit sauberem Wasser und ausreichend Energie zu versorgen, stellt für die Staaten eine Herausforderung dar. Die Membrantechnologie könnte innovative und nachhaltige Lösungen liefern. Im internationalen Projekt „WE-Africa, Membrane Knowledge Hub“ wollen Forschende und Partner aus der Wirtschaft deshalb eine Hochschul-Industrie-Plattform für nachhaltiges Wasser- und Energiemanagement in Afrika etablieren. Es wird von der Universität Duisburg-Essen (UDE) geleitet und koordiniert.


Der Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) fördert es für vier Jahre mit knapp 800.000 Euro.

Besuch einer Trinkwasseraufbereitungsanlage in Ghana: Prof. Dr. Michael Eisinger (ZWU-Geschäftsführer) (l.) und Hasan Idrees (Mitarbeiter am Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik/Wassertechnik) (M.)..Foto © KNUST/Ghana

Die Membrantechnologie spielt eine zentrale Rolle beim nachhaltigen Wasser- und Energiemanagement. Beispielsweise ist der Einsatz von Membranen beim Entsalzen von Meerwasser energiesparender verglichen mit anderen Methoden. Außerdem werden Membrane verwendet, um Schadstoffe aus Abwässern zu filtern, und in Brennstoffzellen eingesetzt, wandeln sie Wasserstoff effizient in Elektrizität um.

Im Projekt, das vom Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) der UDE koordiniert wird, soll nun an Partneruniversitäten in Ägypten, Ghana und Marokko ein Membrane Technology Knowledge Hub entstehen. Dort werden für Studierende und Fachkräfte Online-Kurse zur Membrantechnik im Wasser- und Energiemanagement angeboten. Gleichzeitig sammeln die Studierenden in Unternehmen praktische Erfahrungen. In Intensivkursen zum Unternehmertum erfahren sie, wie sie aus ihren Ideen ein Geschäftsmodell entwickeln und in den lokalen Markt einbringen können.


„Wir unterstützen mit dem Projekt den Wissensaustausch, den Aufbau von Kapazitäten und den Technologietransfer“, erklärt Leiter Dr. Stefan Panglisch, UDE-Professor für Mechanische Verfahrenstechnik/Wassertechnik. „Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur sozioökonomischen Entwicklung und zum Umweltschutz in Afrika.“


Die UDE ist Teil der Ghana-NRW Universitätsallianz. „WE-Africa, Membrane Knowledge Hub“ leiste einen wichtigen Beitrag, diese Kooperation zu intensivieren, betonte Prof. Dr. Karen Shire, Prorektorin für Universitätskultur, Diversität und Internationales, kürzlich bei der Auftaktveranstaltung des Projekts. Dazu waren Verteter:innen von Partneruniversitäten aus Ägypten, Ghana und Budapest an den Essener Campus gekommen.

Weitere Informationen: https://www.uni-due.de/zwu/we_africa.php

Duisburg, 13. Januar 2025 - Rund 12 Prozent des Trinkwassers in Deutschland stammen aus Seen und Talsperren. Deren Zustand wird maßgeblich von den darin lebenden Organismen bestimmt. Der Klimawandel, Umweltverschmutzungen und invasive Arten wie Blaualgen gefährden jedoch die Biodiversität – und damit die Qualität des Trinkwassers.

Im Forschungsprojekt IQ Wasser* untersucht ein interdisziplinäres Team der Universität Duisburg-Essen die mikrobiologische Biodiversität mithilfe von Umwelt-DNA-Analysen. Ziel ist die Entwicklung eines KI-gestützten Frühwarnsystems, das Veränderungen in der Wasserqualität erkennt.

Das Team untersucht die Wasserqualität und Biodiversität der Talsperre Kleine Kinzig in den nächsten drei Jahren. Copyright: TZW, Michael Hügler

„Etliche Lebewesen tragen zur Wasserqualität in Trinkwasserreservoiren bei“, erläutert Dr. Julia Nuy aus der Umweltmetagenomik am Research Centre One Health. „Muscheln filtern Partikel aus dem Wasser, Bachflohkrebse zerkleinern organisches Material, und bestimmte Bakterien verstoffwechseln Stickstoff oder Kohlenstoff.“ Dabei gilt: Je höher die Artenvielfalt, desto stabiler bleiben ökologische Dienstleistungen wie etwa das Filtern des Wassers.

Die Rolle der Biodiversität und insbesondere die mikrobiologische Vielfalt wird bei der Bewertung der Wasserqualität bislang jedoch kaum berücksichtigt. Mikroorganismen wie Bakterien übernehmen dabei wesentliche Funktionen im Ökosystem, bergen aber auch Risiken, wie etwa Cyanobakterien (Blaualgen), die sich bei steigenden Temperaturen ausbreiten.

In den nächsten drei Jahren nimmt das interdisziplinäre Team vier Mal pro Jahr Proben in der Wahnbachtalsperre und in der Talsperre Kleine Kinzig. „Nach der Filterung extrahieren wir die DNA und sequenzieren sie vollständig“, erläutert Dr. Julia Nuy, die das Teilvorhaben Mikrobielle Ökologie und Biodiversität leitet.

„Damit arbeiten wir genom-aufgelöst und können aus kleinen Fragmenten nahezu vollständige Genome rekonstruieren, das gibt präzise Einblicke in die mikrobielle Vielfalt und die Dienstleistungen eines Ökosystems“, erklärt Dr. Julia Nuy. „Anhand der Genome können wir beispielsweise erkennen, ob Bakterien Stickstoff oder Kohlenstoff verstoffwechseln – eine zentrale Funktion für das Ökosystem“.

Ein weiterer Fokus liegt auf dem Pathogenitätspotenzial: „Wir untersuchen, wie sich Antibiotikaresistenzen zeitlich entwickeln, ob bestimmte Resistenzgene nur in spezifischen Bakterien vorkommen oder in einer breiten Vielfalt von Mikroorganismen. Zudem analysieren wir, ob aktuelle Trends beim Antibiotikaeinsatz in den untersuchten Bakterien nachweisbar sind“, so Nuy.

Die gewonnenen Daten fließen in KI-Modelle ein, die Umweltveränderungen und ihre Auswirkungen auf die Biodiversität vorhersagen. „Unser Ziel ist es, ein Frühwarnsystem für Trinkwasserversorger zu schaffen“, betont Nuy. „So können potenzielle Gefahren wie Algenblüten oder antibiotikaresistente Keime frühzeitig erkannt und gezielte Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.“

* IQ Wasser wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit etwa zwei Millionen Euro gefördert und vom TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser koordiniert. Weitere Partner sind das Fraunhofer-Institut IOSB, das Museum für Naturkunde Berlin sowie bbe Moldaenke GmbH und Ident Me GmbH.

Entwicklung nachhaltiger, zirkulärer Lösungen in der Gebäudetechnik  
Oberhausen/Duisburg, 8. Januar 2025 - Im Rahmen des neuen Projekts »CircularInFoam« entwickeln Forschende des Fraunhofer CCPE nachhaltige, zirkuläre Dämmstoffe auf Basis von Rezyklaten und Biopolymeren. Angesichts der Herausforderungen im Gebäudesektor, der für 35 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland verantwortlich ist, zielt das Projekt darauf ab, Wärmeverluste zu reduzieren und die Klimaneutralität bis 2045 zu unterstützen. Vorarbeiten werden bereits auf der BAU 2025 in München präsentiert.

PLA-Partikelschaum als nachhaltiger Dämmstoff in der Gebäudetechnik  © Fraunhofer ICT


Der Gebäudesektor in Deutschland ist nicht nur für rund 35 % des Endenergieverbrauchs, sondern auch für 30 % der CO2-Emissionen verantwortlich. Um die Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen, ist es unerlässlich, Wärmeverluste durch die Gebäudehülle zu reduzieren. Neben zahlreichen anderen Maßnahmen, wie dem Austausch von Heizungsanlagen, Fenstern und Türen, müssen Undichtigkeiten beseitigt und das Mauerwerk verstärkt gedämmt werden.


Jährlich werden rund 11,5 Mio. m³ Polystyrol-Dämmstoffe in Deutschland eingesetzt, und die Nachfrage steigt. Polystyrol-Schaumdämmstoffe machen einen Marktanteil von etwa 30 % aus. Benötigte Brandklassen können aber nur mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln erreicht werden, die aufgrund ihrer Herstellung und Nutzung kritisch zu betrachten sind.


Im Rahmen der EU-Gebäudeeffizienzrichtlinie sollen bis 2030 16 % und bis 2035 bis zu 22 % Energieeinsparungen im Vergleich zu 2020 erzielt werden. Dies kann nur mit nachhaltigen Dämmmaterialien erreicht werden. Nachhaltige Polymere und halogenfreie Flammschutzmittel Daher haben die Fraunhofer Institute LBF, ICT und IBP im Rahmen des Fraunhofer CCPE das Projekt »CircularInFoam« neu gestartet.


Ziel ist die Entwicklung von thermoplastischen Schäumen für den Einsatz als nachhaltige Dämmstoffe, die auf Rezyklaten und Biopolymeren basieren. Hierbei steht der Einsatz nachhaltiger Polymere und halogenfreier Flammschutzmittel im Fokus. Angesichts strengerer regulatorischer Anforderungen optimiert das Projektteam die Flammschutzeigenschaften des neuen Dämmstoffs weiter.


Das Projekt berücksichtigt nicht nur technische, sondern auch gesellschaftliche und regulatorische Anforderungen und bietet das Potenzial, nachhaltige Dämmstoffe weiter voranzubringen. Die Vorgehensweise gliedert sich in sechs Arbeitspakete, die von der Auswahl geeigneter Flammschutzmittel über die Prozessentwicklung bis zur Analyse und bauphysikalischen Bewertung der hergestellten Schäume reichen. Interessierte Industrieunternehmen sind eingeladen, sich zu melden, um als Partner eingebunden zu werden und die Marktakzeptanz zu sichern.


Die Ergebnisse werden abschließend aufbereitet und in einem Leitfaden veröffentlicht. Die Fraunhofer Institute ICT und das IBP präsentieren den aktuellen Stand der ins Projekt einfließenden Komponenten nachhaltige Dämmstoffe und halogenfreier Flammschutz auf der BAU 2025, München, 13. bis 17. Januar 2025, Stand 528, Halle C2.

Düseldorf/Duisburg, 27. Dezember 2024 - Die Entscheidung der EU-Kommission, einen GOVSATCOM Hub des EU- Programms IRIS² (Infrastructure for Resilience, Interconnectivity and Security by Satellites) am Standort Köln anzusiedeln, markiert einen Meilenstein für die Raumfahrt in Nordrhein-Westfalen. Mit dem Hub wird nicht nur ein zentraler Baustein für Europas sichere Satellitenkommunikation geschaffen, sondern auch die strategische Bedeutung des Raumfahrtstandortes Köln weiter ausgebaut.


Der GOVSATCOM Hub dient als hochsicherer Netzwerkknoten, über den satellitengestützte Kommunikationsdienste für sicherheitskritische Anwendungen bereitgestellt und gesteuert werden. Er ermöglicht beispielsweise Behörden, Katastrophenschutz und anderen öffentlichen Institutionen eine resiliente und störungsfreie Kommunikation – auch in Krisensituationen. Ministerpräsident Hendrik Wüst: „Dass die Entscheidung für das GOVSATCOM Hub auf Köln gefallen ist, unterstreicht ein weiteres Mal die herausragende Bedeutung Nordrhein-Westfalens als zentraler Standort für Luft- und Raumfahrt in Europa.


In diesem Jahr haben wir bereits das einzigartige Trainings- und Technologiezentrum LUNA in Köln eröffnet. Jetzt folgt die Beteiligung am IRIS²-Programm zur Satellitenkommunikation der Europäischen Union. Beides zeigt: Der Weg in den Weltraum führt über Nordrhein-Westfalen. Mit dieser Investition in das GOVSATCOM Hub schaffen wir eine sichere Kommunikationsinfrastruktur und legen den Grundstein für einen zusätzlichen Innovationsstandort, von dem die gesamte Region nachhaltig profitiert.


Insbesondere Köln wird als Knotenpunkt für Weltraumforschung gestärkt und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung technologischer Innovationen.“ Wirtschafts- und Klimaschutzministerin Mona Neubaur: „Der Standort Köln entwickelt sich Schritt für Schritt zum führenden Kompetenzzentrum für Raumfahrt und Zukunftstechnologien in Europa. Hier finden Spitzenforscherinnen und -forscher attraktive Bedingungen und eine strategische günstige Lage, die eine intensive internationale Zusammenarbeit über Forschungsbereiche hinweg ermöglicht.


Der GOVSATCOM Hub wird als Schnittstelle für sichere und schnelle Kommunikationssysteme einen wichtigen Beitrag zu mehr Resilienz und Souveränität in Europa leisten und die Grundlagen für neue Technologie-Anwendungen schaffen. Das zeigt: Wir haben in Nordrhein-Westfalen das Wissen und die Fähigkeiten, mit wegweisenden Innovationen Zukunft zu gestalten. Gemeinsam mit unseren Partnern vor Ort werden wir die Entwicklung der Weltraumforschung in Köln weiter nach Kräften unterstützen.“ 


Der Standort Köln, Heimat des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie zahlreicher internationaler Partner wie der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), bietet mit seiner einzigartigen Infrastruktur ideale Voraussetzungen für die Integration des GOVSATCOM Hubs. Zuletzt hat die Landesregierung den Standort mit der Förderung der LUNA-Halle zur Simulation von Mondmissionen vorangetrieben.


Der GOVSATCOM Hub wird nicht nur die bestehende Infrastruktur erweitern, sondern auch als Katalysator für weitere Ansiedlungen in der Raumfahrt- und Hightech-Branche dienen. Die Landesregierung hat aktiv dazu beigetragen, den GOVSATCOM Hub nach Nordrhein-Westfalen zu holen. Mit der Zusage, die Ausgaben für die Errichtung eines Gebäudes am Standort bis zu einer Höhe von maximal 50 Millionen Euro zu übernehmen, hat das Land entscheidend zum Erfolg der Bewerbung beigetragen.


Die laufenden Betriebskosten werden von der EU-Kommission getragen. Die Landesregierung wird weiterhin eng mit dem Bund, der EU und den beteiligten Partnern zusammenarbeiten, um den GOVSATCOM Hub erfolgreich in die bestehenden Strukturen einzubinden und die langfristige Entwicklung des Raumfahrtstandorts Köln zu sichern.