Schlagwort: ForschungundEntwicklung

  • Schweiz braucht 87 Millionen Tonnen Material im Jahr

    Schweiz braucht 87 Millionen Tonnen Material im Jahr

    Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) sind der Frage nachgegangen: Wie viel verbraucht die Schweiz? Zugrunde gelegt wurden die Massen- und Energieflüsse für das Jahr 2018. Daraus ergibt sich laut Medienmitteilung, dass der inländische Materialkonsum netto pro Jahr 87 Millionen Tonnen beträgt. Das ist die Masse an Material, um die Schweizer Volkswirtschaft am Laufen zu halten. Dazu gehören beispielsweise Gebäude, Strassen, Autos oder auch Strom.

    Als Beispiele für abfliessende Massen nennt die Mitteilung, dass 12 Millionen Tonnen in die endgültige Entsorgung gelangen. Der Export belief sich im Untersuchungsjahr 2018 auf 18 Millionen Tonnen. Ein Grossteil des zufliessenden Materials verbleibt im System und lässt das „Lager“ pro Jahr (Stand 2018) um 52 Millionen Tonnen wachsen. Das Gesamtgewicht des „Materiallagers“ der Schweiz umfasst rund 3,2 Milliarden Tonnen.

    Die Studie ist der vierte Teil des Projekts MatCH. Die Abkürzung steht für „Material- and energy resources and associated environmental impacts in Switzerland“ (Material- und Energieressourcen und damit verbundene Umweltauswirkungen in der Schweiz). Das Projekt wurde 2013 im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) lanciert und erstreckte sich über mehrere Etappen. Der erste Teil erfasste sämtliche Material- und Energieströme im Bausektor; der zweite deckte die Mobilität ab. Und Teil drei widmete sich der Produktion und dem Konsum der übrigen Güter, die eingeführt, im Inland gewonnen und exportiert werden.

    Die jetzt vorgelegte Arbeit ist Teil vier, der eine Synthese der Erkenntnisse aus den drei vorausgegangenen bringt. Zudem analysierte das Team, wie sich das Verhalten der Bevölkerung auf die Emission von Treibhausgasen auswirkt. Neben Pro-Kopf-Verbrauchsdaten haben die Forschenden auch das persönliche Verhalten analysiert. In der Mitteilung heisst es, wenn sich alle Einwohner so verhalten würden wie das Fünftel der Bevölkerung mit dem vorbildlichsten Lebensstil, liessen sich die gesamten Treibhausgasemissionen der Schweiz um 16 Prozent reduzieren. Würden sich hingegen alle wie das Fünftel mit dem unökologischsten Lebensstil verhalten, stiegen die Emissionen um 17 Prozent an.

  • Stahl-Kleber der Empa halten 50 Jahre

    Stahl-Kleber der Empa halten 50 Jahre

    Im grossen Prüflabor der der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf läuft seit 50 Jahren ein Versuch, bei dem das Langzeitverhalten von verklebten Stahlbewehrungen an einem Betonträger untersucht wird. Bei diesem laut Medienmitteilung weltweit einzigartigen Langzeitversuch wurden mehrere Stahlbetonträger durch auf der Unterseite aufgeklebte Stahllamellen verstärkt. Eine der Träger, der seit 50 Jahren mit 87 Prozent seines Sollbruchwertes belastet wird, hat bisher problemlos durchgehalten An den Klebestellen wurden keinerlei Verschiebungen festgestellt.

    „Nach 50 Jahren unter 87 Prozent der mittleren Bruchlast zeigt die Epoxidharz-Verklebung keine Schwächen. Somit haben geklebte Stahllamellenbewehrungen den Langzeittest bestanden“, wird Ingenieur Christoph Czaderski zitiert, der den Versuch in den letzten Jahren betreut hat.

    Der Träger ist laut der Mitteilung eines von ursprünglich sechs identischen Exemplaren, die alle unterschiedlichen Tests unterzogen wurden. Die fünf anderen verstärkten träger fielen recht erfolgreichen statischen Bruch- und dynamischen Ermüdungsversuchen zum Opfer, bei denen ihre Belastungsgrenze überschritten wurde. Ziel der Tests war es herauszufinden, wie gut sich Epoxidharz als Kleber zur Befestigung einer Stahllamelle an einem Betonträger bewährt. Beim Langzeitversuch zeigen sich nach 50 Jahren laut Czaderski in der Klebefuge „praktisch keine Verschiebungen“.

    Was zu Beginn des Test noch Neuland war ist heute Stand der Technik. Bedeutung bekommt das Verfahren, weil damit ältere Bauten zuverlässig verstärkt werden können, anstatt abgerissen und durch Neubauten ersetzt zu werden.

    Die Empa-Abteilung „Ingenieur-Strukturen“ entwickelt und erforscht schon seit vielen Jahren neue, einfache und günstige Verstärkungsmethoden mit modernen Materialien wie Epoxidharzen, Kohlefaserverstärkten Kunststoffen und Formgedächtnislegierungen.

  • Bund spricht 460 Millionen Franken für Forschungseinrichtungen

    Bund spricht 460 Millionen Franken für Forschungseinrichtungen

    Wirtschaftsminister Guy Parmelin habe die Förderbeiträge für Forschungseinrichtungen von nationaler Bedeutung für den Zeitraum von 2021 bis 2024 festgelegt, informiert das Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung (WBF) in einer Mitteilung. Dabei sollen 31 in verschiedenen Fachbereichen angesiedelte Forschungseinrichtungen insgesamt 460 Millionen Franken bekommen. Die nach dem Bundesgesetz über die Förderung der Forschung und Innovation (FIFG) geförderten Institutionen ergänzen mit ihrer Arbeit die Forschungen an den Hochschulen und im ETH-Bereich.

    Die Mittel aus dem FIFG stehen Forschungsinfrastrukturen, Forschungsinstitutionen und Technologiekompetenzzentren zu. In der Förderperiode 2021 bis 2024 sollen 14 Forschungsinfrastrukturen mit insgesamt 140 Millionen Franken unterstützt werden. Weitere 70 Millionen Franken werden an insgesamt zehn auf hoch spezialisierten Bereichen aktive Forschungsinstitutionen verteilt. Sieben Technologiekompetenzzentren sollen insgesamt 190 Millionen Franken erhalten.

    Die übrigen Fördergelder seien für die Finanzierung von Sondermassnahmen vorgesehen, erläutert das WBF in der Mitteilung weiter. Namentlich wird hier die Nationale Förderinitiative Personalisiert Medizin genannt. Sie soll rund 40 Millionen Franken erhalten.

  • Empa verleiht drei Innovation Awards

    Empa verleiht drei Innovation Awards

    Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat drei ihrer bahnbrechenden Projekte und Leistungen mit dem Empa Innovation Award geehrt. Der mit 5000 Franken dotierte Preis wird seit 2006 alle zwei Jahre verliehen. Damit honoriert die Empa die Anstrengungen ihrer Forschenden, mit angewandter, marktorientierter Forschung weitere Brücken zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu schlagen.

    Der erste Preis geht laut einer Medienmitteilung der Empa an die neuartige Gewebekleber-Technologie Nanoglue. Entwickelt wurde sie von Forschenden des Particles-Biology Interactions-Labors der Empa in St.Gallen in Zusammenarbeit mit dem Nanoparticle Systems Engineering Lab der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Ihr radikal neuer Ansatz nutze die wundheilenden Eigenschaften anorganischer Nanopartikel. Die kostengünstigen Materialien könnten in grossem Massstab hergestellt werden. Die „einzigartige Technologie“ werde jetzt vom noch zu gründenden Zürcher Start-up anavo medical zur Marktreife gebracht.

    Ausgezeichnet wurde auch die transparente Gesichtsmaske des Hello Mask-Projekts von Empa und Eidgenössischer Technischer Hochschule Lausanne (EPFL). Sie besteht aus einer feinen Membran von etwa 100 Nanometern Porengrösse. Diese Membran lässt zwar Luft durch, hält aber Viren und Bakterien zurück. „Die vollständig durchsichtige Maske wurde vor allem mit dem Ziel entwickelt, die Beziehung zwischen Pflegepersonal und Patienten zu verbessern“, so Forscher Joshua Avossa. Seit 2020 arbeitet das Genfer Start-up HMCare von Empa und EPFL an der Markteinführung der Hello Mask. Mitte 2021 soll sie erhältlich sein.

    Die Software-Plattform Urban Sympheny zur Planung nachhaltiger Energiesysteme ist die dritte Preisträgerin. Die Empa-Ausgründung gleichen Namens mit Sitz in Dübendorf hilft Planern beim Identifizieren optimaler Lösungen für ihren Standort und ihre Kunden. Das Ziel ist Energie- und Kosteneffizienz. Die innovative Plattform wurde in der Empa-Abteilung Urban Energy Systems entwickelt. Im vergangenen Jahr hat Venture Kick Urban Sympheny bereits mit 50’000 Franken ausgezeichnet.

  • ZHAW-Forscher und Zühlke verbilligen Solaranlagen

    ZHAW-Forscher und Zühlke verbilligen Solaranlagen

    Beim Bau einer eigenen Photovoltaikanlage sind Planungs- und Bürokratiekosten oft kostspieliger als die Anschaffung der stromerzeugenden Module. Der Forscher Franz Baumgartner von der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften hat sich mit diesem Problem befasst. Er setzt laut Medienmitteilung  auf moderne Technik, um die Planungskosten zu senken. Baumgartner, Leiter des Studiengangs Energie- und Umwelttechnik an der ZHAW School of Engineering, wird zitiert: „Bei kleinen Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern entfällt heute nur noch ein Fünftel der Kosten auf die Module selbst.“ Ähnlich teuer sei mittlerweile die Planung der Anlage und die administrativ notwendige Dokumentation.

    Baumgartner und das ZHAW-Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering setzten in Zusammenarbeit mit dem Schlieremer Innovationsspezialisten Zühlke genau an dieser Stelle an. Baumgartner hat laut der Medienmitteilung die Anwendung von HoloLens-Brillen im Medizinbereich kennen gelernt und wolle deren Vorteile in der Photovoltaik nutzen.

    „Für die administrativen Aufwände fallen bis zu 15 Arbeitsstunden pro Anlage an“, so Baumgartner. Bauanträge, feuerpolizeiliche Pläne und Abnahmen trügen dazu bei, die Kosten in die Höhe zu treiben. Mit effizienteren Abläufen könne man einfacher Geld sparen als durch billigere Module. Teil der Lösung könnte laut Baumgartner die HoloLens sein. Die HoloLens-Brille zeigt in einem Visier bei Vermessungen etwa auf Flachdächern die Montagepunkte geplanter Anlagen auf zwei Zentimeter genau und lässt dann ein virtuelles Bild der Anlage entstehen.

    Baumgartner: „Neben ihrem Potenzial zur Dokumentation des gesamten Prozesses hat sie einen grossen Vorteil: Sie kann aus einer Hand vermessen, planen, offerieren und der Endkundschaft die Anlage demonstrieren.“ Der Einsatz von Fachpersonal werde reduziert, was die Kundschaft finanziell entlaste. Baumgartner: „Wegen der hohen Löhne wird sich das System zuerst in der Schweiz bezahlt machen.“

    ZHAW-Forscher Baumgartner will seine Anwendung auf alle Arten von Flachdächern und auf überdachte Parkplätze ausweiten. „Wir sind dabei, einen Projektantrag fürs Bundesamt für Energie zu formulieren und haben bereits positive Signale aus Bern erhalten.“

  • Aus Treibhausgasen entsteht nachhaltiger Treibstoff

    Aus Treibhausgasen entsteht nachhaltiger Treibstoff

    Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) arbeiten an nachhaltigeren Treibstoffen und Kunststoffen. Dafür haben sie einen neuartigen Katalysator entwickelt. Laut einer Medienmitteilung könnte dieser Katalysator fossile Kohlenwasserstoffe durch klimafreundlichere Alternativen ersetzen. Eine entsprechende Studie wurde jetzt im Fachblatt „Nature Communications“ publiziert.

    Dieser neue Katalysator des Forschungsteams um ETH-Professor Christoph Müller und Studienautor Alexey Fedorov ermöglicht die Umwandlung von CO2 und Methan in Synthesegas um ein Vielfaches effizienter als bisherige Katalysator-Materialien. Synthesegas ist ein wichtiges Ausgangsmaterial für die chemische Industrie. Daraus lassen sich Flüssigtreibstoffe ebenso herstellen wie Basischemikalien für die Produktion von Kunststoffen.

    Neu an diesem Katalysator ist, dass er aus hauchdünnen Metalloxidkarbiden besteht. Anders als herkömmliche Katalysatoren aus Metallkarbiden oxidieren sie beim Kontakt mit CO2 nicht. Dadurch behält der ETH-Katalysator seine Reaktivität, so Christoph Müller, Professor für Energiewissenschaft und Energietechnik am Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik.

    Da man das CO2 aus der Atmosphäre gewinnen könne und nur das Methan aus jahrmillionenalten fossilen Lagerstätten stamme, hätten solche synthetischen Kraftstoffe und Chemikalien einen geringeren Kohlenstofffussabdruck als fossile Brennstoffe, heisst es in der Mitteilung.

    Eventuell könnte der neue Reaktionsbeschleuniger auch teure Edelmetallkatalysatoren ersetzen. Obwohl es bis zur industriellen Anwendung noch ein weiter Weg sei, hoffe das Team laut Fedorov, „dass unser neues Katalysator-Material eine attraktive Option für die Herstellung von Synthesegas sein wird“.

  • Innovation bei Beton kann Gebäude verschlanken

    Innovation bei Beton kann Gebäude verschlanken

    Ein Team von Forschern der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat eine neue Technologie entwickelt. Durch diese kann Beton nachhaltiger hergestellt und eingesetzt werden. Dazu werden die eingesetzten Materialien bei der Herstellung von selbstvorgespannten Betonelementen reduziert.

    Bei der konventionellen Vorspannung werden normalerweise Spannglieder aus Stahl auf beiden Seiten des Betonelements verankert, unter Zug gesetzt und anschliessend wieder entfernt. Wegen der Rostanfälligkeit des Stahls müsse „die Betonschicht rund um den Spannstahl eine bestimmte Mindestdicke aufweisen“, so die Empa in einer Mitteilung. Seit den 90er Jahren arbeiten Forscher daher daran, den Stahl durch carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) zu ersetzen. Dieses Verfahren ist aber sehr teuer und auch deutlich komplizierter als der Vorspannprozess mit Stahl.

    Die Empa hat diese Probleme nun vollständig gelöst. Durch ihr Verfahren kann sie auf die Verankerung an den Seiten des Elements verzichten. Stattdessen ermöglicht sie dem Beton durch ihre Rezeptur, sich bei der Aushärtung auszudehnen. „Durch diese Expansion setzt der Beton die CFK-Stäbe in seinem Innern unter Zug und spannt sie dadurch automatisch vor.“

    „Unsere Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten im Leichtbau“, wird Mateusz Wyrzykowski in der Mitteilung zitiert, der das Empa-Team gemeinsam mit Giovanni Terrasi und Pietro Lura anführt. „Wir können nicht nur stabiler bauen, sondern brauchen dafür auch erheblich weniger Material.“

    Das Team hat für seine Technologie kürzlich Patente in Europa und den USA erhalten. Nun entwickelt es gemeinsam mit dem Industriepartner BASF neue Anwendungen.

  • Implenia übergibt neuen Campus an ZHAW Gesundheit

    Implenia übergibt neuen Campus an ZHAW Gesundheit

    Termingerecht zum 1. Juli ist das zehnjährige Projekt der Konzipierung, Entwicklung und des Baus des neuen Campus für das Departement Gesundheit der  Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) fertig geworden und kann bezogen werden. Entwickler und Totalunternehmer Implenia hat den Neubau der Eigentümerin SISKA Immobilien AG übergeben. Nun kann die ZHAW als Mieterin des Hauses am Katharina-Sulzer-Platz in Winterthur das von Implenia im Minergie-Standard erstellte Gebäude mit einer Mietfläche von rund 19‘200 Quadratmetern für den Lehr- und Forschungsbetrieb vorbereiten.

    Bis Ende Juli 2020 bleibt die Einrichtung für die Öffentlichkeit noch geschlossen. Das „Haus Adeline Favre“, benannt nach einer Hebamme aus dem Val d’Anniviers, wird ab August  über 2000 Studierende und rund 300 Mitarbeitende beherbergen. Mit einer offiziellen Feier öffnet das grösste Schweizer Bildungs- und Forschungszentrum für Ergo- und Physiotherapie, Hebammen und Pflege am 28. August 2020 seine Tore. Ein Tag der offenen Tür wird am 26. September 2020 stattfinden.

    Das Gebäude wurde von pool Architekten aus Zürich gestaltet, heisst es in der Medienmitteilung. Die Grundstücksfläche wurde vollflächig überbaut, es gibt sechs ober- und zwei unterirdische Geschosse mit Unterrichts- und Praxisräumen, Mitarbeiterbüros, ein Ambulatorium und Simulationszentrum sowie eine Cafeteria. Adrian Wyss, Head Division Development bei Implenia: „Am Haus Adeline Favre führte Implenia seine Spezialisten verschiedener Disziplinen, vor allem der Divisionen Development und Buildings, erfolgreich zusammen und das integrierte Geschäftsmodell der Gruppe kam voll und ganz zum Tragen. Auch brachten die klaren Vorstellungen des Mieters Kanton Zürich sowie die gute Zusammenarbeit der Teams mit den Behörden das Projekt zum Erfolg.“