Energieformel der Zukunft: Power and Biomass to Liquid

Eine Kombination aus Brennstoffen, hergestellt aus Wasserstoff und Kohlendioxid mit Strom aus erneuerbarer Energie (Power-to-Liquid, PtL), und Brennstoffen aus Biomasse (Biomass-to-Liquid, BtL haben eine höhere Effizienz als Biomass-to-Liquid und Power-to-Liquid alleine. Voraussetzung: niedrige Strompreise.

Industrielle Gewinnung von Ballaststoffen und Mineralien aus Orangenabfällen

Die Produktion von Orangensaft auf industrieller Ebene führt zu einer beträchtlichen Menge an festen und flüssigen Rückständen, nämlich rund 8 bis 20 Millionen Tonnen pro Jahr weltweit, die entweder als Abfall entsorgt werden müssen oder in der Landwirtschaft "untergezackert" werden. Dass es klüger wäre, die Mineralien, Mikronährstoffe und Ballaststoffe aus diesen Abfällen der Ernährung des Menschen zugänglich zu machen, zeigen jetzt zwei aktuelle Studien auf.

Im Allgemeinen haben Orangenreste keinen ökonomischen Wert, obwohl ihre Zusammensetzung reich an löslichen Zuckern, Cellulose, Hemicellulose, Pektinen und ätherischen Ölen ist, die die Grundlage mehrerer industrieller Prozesse bilden könnten. In einer früheren Studie wurden Informationen über das technologische Potential der festen und flüssigen Rückstände gesammelt, die bei der Verarbeitung von Orangensaft erzeugt wurden. Als mögliche Anwendungen wurde der menschliche Verzehr, Dünger, Tierfutter, Holzkohle, Adsorption von chemischen Verbindungen, Bio-Öl-Produktion und Extraktion von ätherischen Ölen und Pektinen vorgeschlagen.

Ziel einer aktuellen Studie aus Deutschland und Brasilien war es jetzt, die Biozugänglichkeit von Ca, Fe und Mg in diesen Resten von Orangen, Zitronen und deren Mischungen abzuschätzen, die beim Kochen mit Wasser aus den industriellen Rückständen gelöst wurden.

Die gemessenen Proben enthielten durchschnittlich

• 9,53 g / 100 g Feuchtigkeit
• 6,09 g / 100 g Proteine
• 3,23 g / 100 g Asche (hier befinden sich die Salze der Mineralien)
• 3,15 g / 100 g Lipide
• 34,26 g / 100 g unlösliche Faser
• 27,88 g / 100 g lösliche Faser
• 25,64 g / 100 g Kohlenhydrate

Der Prozentsatz an löslichen einerseits und dialysierbaren Mineralien andererseits reichte von 19,36 bis 77,33 %. Es wurde bestätigt, dass das Kochen die Mineralstoff-Biozugänglichkeit beeinflusst und die dialysierbare Fraktion von Fe, Mg und Ca-Dialysat aus Orangenschalen erhöht.

Diese Studie bewies damit das hohe Potenzial von Zitrusresten für den menschlichen Verzehr. Dieser "industrielle Abfall" könnte demnach zu der notwendigen Versorgung der Menschen mit Mineralien- und Makronährstoffen sowie mit löslichen und unlöslichen Fasern (Ballaststoffen) beitragen.

Bei gleichzeitiger Entlastung der Umwelt!

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Foto: Maren Beßler / pixelio.de

Wer es genau wissen will, wie die Industrie Obstsäfte herstellt:

 

Dendrochronologen - Kriminologen in Sachen Holz

Foto: Rainer Sturm / pixelio.de

Aus Slowenien kommt eine aktuelle Studie, die 10 Violinen, unterschiedlich in Alter und Herkunft, dendrochronologisch auf die Pelle rückte. Bei dieser Wissenschaft wird die Anzahl und Breite der Jahresringe eines zu untersuchenden Holzstückes bestimmt und mit Daten aus entsprechenden Archiven abgeglichen. Die Abfolge der Jahresringe ist für Bäumen, die an einem bestimmten Standort gewachsen sind, immer gleich. Das Muster ihrer Abfolge ist damit wie der Fingerabdruck einer bestimmten Zeitperiode.

Algorithmen für eine nachhaltige Windenergie-Versorgung

Foto: Thorben Wengert / pixelio.de

Wer eine "wankelmütige" Windenergie gewinnbringend an den Verbraucher bringen will, wird künftig nicht nur in neue Hardware investieren müssen, sondern auch in Software, die in der Lage ist, sowohl den Verbrauch als auch die Preisfindung auf dem Energiemarkt zu diagnostizieren und so exakt wie möglich zu prognostizieren.

Biodiesel aus dem Meer - Algen machen es möglich

Foto: Huber / pixelio.de

In Zeiten der zunehmenden Nutzung nachwachsender Rohstoffe treten auch die Meeresalgen in den Fokus der Forschung. Die Biomasse dieser Algen ist ein viel versprechender Rohstoff für einen künftigen Biokraftstoff für Verbrennungsmotoren.

Viele Unternehmen wären heute schon reif für Elektrofahrzeuge

Johannes Wiesinger / pixelio.de

In vielen Unternehmensbereichen könnten schon heute viel mehr Elektrofahrzeuge eingesetzt werden. Das ist das Ergebnis einer aktuellen Studie aus Berlin und Wien.

Mehr Gas und mehr Strom aus Stroh

  Energie aus Stroh. 13 Millionen Tonnen Getreidestroh fallen Jahr für Jahr in Deutschland an. Eine Ressource, die bislang nur wenig genutzt werden konnte, weil erst eine 80tägige Fermentation der eigentlichen Vergasung vorgelagert sein musste. Die Zeit für diesen Fermentationsschritt konnte jetzt auf 30 Tage reduziert werden.

Ergebnis: Stroh kommt damit immerhin auf etwa 70 Prozent der Gasmenge, die aus Maissilage gewonnen werden kann. Leitet man dieses Gas jetzt auch noch in Hochtemperaturbrennstoffzellen so erhöht sich auch hier noch einmal der Wirkungsgrad von 38 Prozent der herkömmlichen Gasmotoren auf 40 bis 55 Prozent. 

Pilot-Biogasanlage im Applikationszentrum Bioenergie (AZB) Pöhl, Vogtland.

Gentechnik macht Baumwollpflanze tödlich träge

Gentechnisch veränderte Baumwollpflanzen werden faul und bequem. Weil sie ein zusätzliches Gen an Bord haben, das ihren (bislang) größten Fressfeinden, Raupen von Schadschmetterlingen, den Garaus macht, vergessen sie offensichtlich, ihre eigenen Abwehrstrategien zu starten. Was zur Folge hat, dass Blattläuse ihnen jetzt fast ungehindert sn die Wolle gehen können. 80 Prozent der Baumwollfelder sind inzwischen mit gentechnisch veränderter Baumwolle bepflanzt. Schon gibt es Anzeichen, dass auch Wanzen inzwischen leichtes Spiel haben, was China ganz besonders treffen würde.

Dieter Schütz / pixelio.de

Diamantdraht für die Elektronik

Neben Graphit und Diamant sind seit einigen Jahren neue Konfigurationen des elementaren Kohlenstoffs getreten: Fullerene, Nanoröhrchen, Graphen, Nanodiamanten und Diamantoide. Letztere sind eigentlich zyklische Kohlenwasserstoffketten, deren Kohlenstoffe sich aber in tetraedrischen "Käfigen" diamantartig organisieren, auf deren Oberfläche sich die Wasserstoffatome anordnen. Diadamantan, ein Molekül aus dieser Reihe mit zwei solcher Käfige, konnte jetzt zu einem Diamantdraht zusammengeführt werden. Dazu versah man sie mit Carboxylgruppen und ließ sie im Dampfraum in Nanoröhrchen tunneln, wo sie sich so dicht anordneten, dass sie bei einer Temperatur von 600 Grad Celsius dann polimerisierten.

Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen diamantene Nanodrähte zu erzeugen. 

(c) Wiley-VCH  

Kohlenstoff-Aerogel: Einsatz bei Ölpest

Das Material wiegt fast nichts und ist durstig, sehr durstig. Auf alles, was ölig ist. Bis zum 300fachen des Eigengewichts. Dieses sogenannte Kohlenstoff-Aerogel entsteht aus Bakteriencellulose, die bei 1300 Grad Celsius pyrolysiert wird. Die Faserstruktur bleibt dabei erhalten und ist zudem mechanisch stabil. Sie ist hitze- und feuerbeständig. Und sie ist mehrmals wiederverwertbar. Die hohe Leitfähigkeit macht das Material zudem für elektronische Anwendungen interessant.

Chinesische Wissenschaftler nutzen bakterielle Cellulose als kostengünstigen Rohstoff zur Herstellung von hochporösen, ultraleichten, flexiblen, feuerbeständigen Aerogelen.

(c) Wiley-VCH

Organische Halbleiter im Zweidimensionalen leitfähig

Organisches Halbleitermaterial wird dann überraschend leitfähig, wenn es so dünn auf eine Metalloberfläche aufgetragen wird, dass eine quasi zweidimensionale Schicht entsteht. In dieser Schicht nun bilden die Elektronenwolken benachbarter Moleküle einen gemeinsamen Zustand aus, an dem auch die metallische Unterlage beteiligt ist. Dabei ist die Leitfähigkeit der organischen Schicht deutlich richtungsabhängig.

Trägt man eine einzige Moleküllage organischer Moleküle auf ein metallisches Trägermaterial auf, erhöht sich die Leitfähigkeit des organischen Materials deutlich – haben Physiker der Uni Würzburg jetzt entdeckt.

Grafik: Peter Puschnig, Michael Wießner

Originalartikel mit

Markierungen folgt

Seltene Erden aus Altmagneten recycelt

Ein neues Verfahren, das seltene Erden aus Magnetwerkstoffen billiger und umweltschonender als bisherige Verfahren wieder herauslösen kann, wird jetzt von Fraunhofer Wissenschaftlern vorgestellt. Das betrifft die Metalle Neodym und Samarium, zwei seltene Erden, ohne die sich kein modernes Windrad dreht und inzwischen auch in keinem Elektromotor fehlen darf.

Zerkleinern, Separieren, Aufschließen, Filtrieren, Fällen, Aufreinigen und Calcinieren holen die Stoffe als Oxide aus den Altmagneten. Eine chemische Reduktion wandelt sie anschließend in die Metalle um.

Neodymhaltiges Produkt beim Recyclingprozess

Fraunhofer IFAM Dresden

Klettverschluss für unter Wasser

Wie ein Klettverschluss binden die Ferrocene (gelb)

 in die Cucurbite (grau) und verbinden die Werkteile (blau) auch unter Wasser sicher.

(c) Wiley-VCH

So sieht ein neuer Unterwasser-Kleber aus: Eine Fläche von einem Quadratzentimeter hält ein Gewicht von zwei Kilogramm in Wasser. Die Klebestreifen können mehrmals verwendet werden. Die Komponenten des Klebers sollen alle bioverträglich sein.

Licht aus reinem Silizium

Licht aus reinem Silizium. Nanokristslle aus diesem Material machen es möglich. Dabei verändert sich die Farbe des Lichts mit den Abmessungen der Kristalle. Hocheffizient sollen sie sein und überraschend langzeitstabil. Und dies alles ohne die für Leuchtdioden üblichen umweltbelastenden Schwermetalle

Flüssigprozessierte SiLEDs: Die Änderung der Größe der Silizium-Nanokristalle ermöglicht es, die Farbe des ausgesandten Lichts zu variieren.

(Abbildung: F. Maier-Flaig, KIT/LTI)

Licht ins Dunkle gebracht: Uraltes Enzym triggert die Wasserstoffbildung in Algen

Wenn Mikroalgen im Dunkeln Wasserstoff herstellen wollen, müssen sie auf ein uraltes Enzym zurückgreifen, das einst in Bakterien und einzelligen Parasiten entwickelt wurde, um in licht- und sauerstofffreier Umgebung überleben zu können. Auch in den Algen gewinnt dieses Enzym durch den Abbau von Zucker in Gegenwart von Eisenatomen und Vitamin B1 die nötige Energie. Diese Energie nutzen dann sogenannte Hydrogenasen, um schließlich Wasserstoff zu bilden.
Von diesen neuen Erkenntnissen erhofft man sich eine Produktionssteigerung bei biotechnologisch aus Algen gewonnenem Wasserstoffgas.

Die einzellige Grünalge Chlamydomonas kann nicht nur mittels Sonnenenergie H2 produzieren, sondern auch im Dunkeln. Die RUB-Forscher deckten die Kombination der verantwortlichen Proteine auf.

Bild: AG Photobiotechnologie, RUB

Standard für Elektromobilität

Das Projekt "eNterop" (drive international standardization to enter V2G operation on a broad basis) soll für die Elektromobilität verbindliche Standards schaffen. Dazu hat sich die Spitze der Deutschen Industrie zusammengetan. Das soll die teure Entwicklung von gegeneinander abgeschotteten und deshalb limitierten Systemen am Markt verhindern.
Weil später einmal die Flotte der Elektrofahrzeuge als Speicher im Energienetz fungieren sollen, ist dieses Projekt auch von öffentlichem Interesse.

Am 21. Januar stellten die Partner des eNterop-Projekts den aktuellen Stand der Entwicklungen in Berlin vor.
Thoralf Winkler/ Fraunhofer IFF

Am 21. Januar stellten die Partner des eNterop-Projekts den aktuellen Stand der Entwicklungen in Berlin vor.

Thoralf Winkler/ Fraunhofer IFF

Mondhäuser aus dem Drucker

Die Logistik ist das Nadelöhr durch das eine künftige Mondbesiedelung muss. Entspannung könnte folgender Plan bringen: Die Mondbewohner sollen ihre Behausung drucken. In 3-D natürlich. Drucker, die das können gibt es schon lange. Inzwischen auch bezahlbare für den Hausgebrauch.

Alexander Hauk / bayern-nachrichten.de / pixelio.de

Ein magnetisches Schachbrett: ein weiterer Schritt auf dem Weg zumQuantencomputer

Ein magnetisches Nanoschachbrett: Anstatt wie bisher Atom für Atom zu positionieren, wurden stattdessen Eisenatome und Manganatome in organische Moleküle eingebettet, die sich von selbst auf einer Oberfläche zu einem Schachbrettmuster anordneten. Da die Oberfläche magnetisch war, stabilisierte diese den Magnetismus der Eisen- und Manganatome. Bedampft man nun mit Ammoniakgas, verbinden sich die Gasmoleküle mit den Metallatomen. Das Eisen wird dabei unmagnetisch, während die magnetischen Eigenschaften sich nur wenig ändern. Erwärmt man die Anordnung, werden die Gasmoleküle wieder freigesetzt.
Ein weiterer Schritt auf dem noch langen Weg zum Quantencomputer. Aber als Ammonik-Sensor könnte diese Anordnung bald schon dienen.

Das magnetische Nanoschachbrett. Oberer Teil: Abbildung der Moleküle mit einem Rastertunnelmikroskop. Bei zwei Molekülen ist die Molekülstruktur eingezeichnet. Unterer Teil: schematische Darstellung der Selbstorganisation der Moleküle – sie passen wie Puzzleteile zusammen und fügen sich so immer abwechselnd aneinander.
Grafik: Paul Scherrer Institut/C. Wäckerlin

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Neues Material für transparente Elektroden

Nanostrukturiertes Silber oder Kupfer könnte die Oxide von Indium, Zinn, Zink oder Titan als transparentes Elektrodenmaterial ersetzen. Auch Graphen scheint sich dafür zu eignen. Sie könnten die teuren Oxide ersetzen

Nanodrähte aus Silber
Bild: ACS Nano 3: 1767-1774