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Deutscher Zukunftspreis

Nachhaltige Kunststoffe für Zukunftspreis nominiert

| Redakteur: Katharina Juschkat

Nachhaltige Kunststoffe, ein Ultra-Hochfeld-MRT und eine neue Technologie für die Datenanalyse in Unternehmen – das sind die nominierten Forschungsleistungen für den Deutschen Zukunftspreis. Ein Überblick.

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Das benötigte Kohlenstoff für die Kunststoffherstellung wird bisher aus fossilen Rohstoffen gewonnen – das nominierte Forschungsprojekt schafft es, Kohlenstoff aus CO2 rentabel zu gewinnen.
Das benötigte Kohlenstoff für die Kunststoffherstellung wird bisher aus fossilen Rohstoffen gewonnen – das nominierte Forschungsprojekt schafft es, Kohlenstoff aus CO2 rentabel zu gewinnen.
( Bild: Deutscher Zukunftspreis/Ansgar Pudenz )

Die Nominierten für den Deutschen Zukunftspreis stehen fest – welche der drei herausragenden Forschungsleistungen ausgezeichnet wird, fällt am 27. November in einer letzten Jurysitzung. Die drei Nominierten im Überblick:

CO2 als Rohstoff für nachhaltige Kunststoffe

Während Kraftwerke, Fahrzeuge und Industriebetriebe Kohlendioxid (CO2) ausstoßen, benötigt die chemische Industrie Kohlenstoff, um Kunststoffe herzustellen. Die Idee von Dr. Christoph Gürtler (Covestro AG), Prof. Walter Leitner (RWTH Aachen, Max-Planck-Institut Mühlheim an der Ruhr) und Dr. Berit Stange (Covestro AG) war es, hieraus einen Kreislauf entstehen zu lassen, indem ein Teil des ausgestoßenen Kohlendioxids für die Industrieproduktion verwendet wird.

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Die Wissenschaftler entwickelte ein chemisches Verfahren auf Basis von maßgeschneiderten Katalysatoren, das CO2 für die Herstellung von Polyolen, einer Ausgangssubstanz für Kunststoffe, nutzbar macht. Bisher wird Kohlenstoff für die chemische Industrie aus Erdöl, Erdgas oder Kohle gewonnen. Würde man Kohlenstoff stattdessen aus ohnehin vorhandenem Kohlenstoffdioxid verwenden, ließen sich dadurch die fossilen Ressourcen sparen und der CO2-Fußabdruck der chemischen Industrie reduzieren.

Die Wissenschaftler mussten dabei große Hindernisse überwinden: CO2-Moleküle sind sehr träge, es ist also mit viel Aufwand verbunden, sie zu trennen. Das wiederum verbraucht so viel Energie, dass der ökologische wie ökonomische Nutzen hinfällig ist. Um das Problem zu lösen, entwickelten die Forscher Katalysatoren für die Reaktion mit CO2 weiter, womit die Moleküle mit geringerem Energieaufwand zu Polyolen reagieren, aus denen Polyurethan hergestellt werden kann. Das Verfahren lässt sich in bestehende industrielle Prozesse einbinden.

Seit 2016 betreibt Covestro eine Pilotanlage, in der Polyole mit einem CO2-Anteil von bis zu 20 Prozent hergestellt werden. Die Anlage kann derzeit bis zu 5.000 Tonnen CO2-basierte Polyole produzieren. Der weltweite Bedarf an Polyol-Bausteinen liegt bei 4 Millionen Tonnen pro Jahr – würden davon 20 Prozent mit CO2 aus Abgasen produziert werden, ließen sich bis zu 150.000 Tonnen fossiler Rohstoffe pro Jahr einsparen, und eine entsprechende Menge CO2-Emissionen.

Process Mining – Unternehmensprozesse überwachen und verbessern

Um die Potentiale der Digitalisierung voll auszuschöpfen und anfallende Daten zum Vorteil zu verwenden, fehlen bislang die nötigen technischen Mittel. Hier setzen die drei Nominierten Alexander Rinke, Martin Klenk und Bastian Nominacher an, die ein vielseitiges Werkzeug geschaffen haben: Das Tool „Process Mining“ macht komplexe, miteinander verwobene Vorgänge in allen Bereichen eines Unternehmens sichtbar und entwirft auf dieser Basis Vorschläge für Veränderungen. Die Nominierten sind die Gründer des Unternehmens Celonis SE, das 2011 aus der TU München hervorging und die Technologie erfolgreich vertreibt.

Das Tool soll Unternehmen die Möglichkeit an die Hand geben, Unternehmensprozesse über alle Fachbereiche hinweg zu untersuchen und zu visualisieren, unabhängig von der IT-Umgebung. Dazu nutzt das Tool alle Informationen über digitale Vorgänge im Unternehmen, die in Event Logs festgehalten werden. Diese Daten werden automatisch ausgewertet, womit das Tool die Verbindungen und Zusammenhänge, aber auch Engpässe erkennen kann, bevor sie noch eintreten. Die Technologie basiert auf Algorithmen und maschinellem Lernen. Sie soll in Unternehmen aller Branchen und Größen eingesetzt werden können.

Das System eignet sich für den Einsatz in allen Abteilungen wie dem Einkauf oder Vertrieb, in der Logistik oder Produktfertigung. Um es auf einfache Weise für möglichst viele Anwender nutzbar zu machen, hat das Team bei Celonis dafür eine webbasierte Plattform geschaffen: die „Intelligent Business Cloud“. Dort stehen online alle Funktionen des Tools bereit, die regelmäßig erweitert und ergänzt werden.

Ultra-Hochfeld-MRT erkennt Krankheiten in einem extrem frühen Stadium

Die drei Nominierten PH.D Christina Triantafyllou (Siemens Healthineers AG), Prof. Arnd Dörfler (Leiter Neuroradiologie Universitätsklinikum Erlangen) und Prof. Mark Ladd (Leiter Medizinische Physik, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg) haben das Potential der Magnetresonanztomographie (MRT) weiter verbessert, indem sie die Stärke des Magnetfelds deutlich erhöht haben. Damit werden detailliertere Einblicke in den menschlichen Körper möglich – und das nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern für den Einsatz in Kliniken.

Mit den Aufnahmen des MRT können Ärzte viele Krankheiten bereits in einem frühen Stadium entdecken und behandeln. Doch im Frühstadium entzündlicher oder degenerativer Erkrankungen des Zentralen Nervensystems wie Demenz, Epilepsie und Multipler Sklerose genügt die Auflösung herkömmlicher MRT-Systeme nicht, und auch bei der Verlaufskontrolle bei Krebspatienten dauert es lange, bis ein Erfolg oder Misserfolg erkennbar ist.

Bisher sind Geräte, die über eine extrem hohe Auflösung verfügen, in der Grundlagenforschung im Einsatz, denn die aufwändige Technik machen die Geräte groß, schwer und kompliziert. Durch neue Ansätze gelang es den drei Nominierten, Gewicht und Größe der Ultra-Hochfeld-MRT-Geräte deutlich zu verringern. Siemens Healthineers hat auf dieser Basis ein Ultra-Hochfeld-MRT-Gerät für Krankenhäuser entwickelt, das bereits in verschiedenen deutschen Krankenhäusern im Einsatz ist.

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