An der dynamischen Nordseeküste vor Spiekeroog hat das Forschungsvorhaben
DynaDeep mittels einer Bohrung das am Leibniz-Institut für Angewandte
Geophysik (LIAG) entwickelte Salzwassermonitoringsystem SAMOS direkt an
der Hochwasserlinie am Oststrand eingebaut. Ziel des Projektes ist es, ein
unterirdisches Messfeld zu installieren, um die Übergangszonen zwischen
den Grundwasseraquiferen an Hochenergiestränden und dem Meer zu
untersuchen. In diesen Zonen verändern biogeochemische Reaktionen die
Grundwasserzusammensetzung, was die Stoffflüsse in Richtung Meer
wesentlich beeinflusst. Bislang ist darüber global nur wenig bekannt.
Weitere Messinstallationen sind bis Anfang Juni geplant.

Der Untergrund von Hochenergiestränden, also dem offenen Meer zugewandten
Stränden, ist stetig in Bewegung. In ihm spielen sich vielfältige
chemische, geologische und mikrobiologische Prozesse ab. Die Installation
des unterirdischen Messfeldes ermöglicht es der Forschungsgruppe DynaDeep
(„The Dynamic Deep Subsurface of High-Energy Beaches“) nun bald, diese
dynamische Unterwelt, in der sich Salz- und Süßwasser vermischen,
kontinuierlich zu überwachen. In der ersten Projektphase, die von der
Deutschen Forschungsgemeinschaft mit rund fünf Millionen Euro gefördert
wird und auf vier Jahre angelegt ist, konzentriert sich das Projekt auf
den Standort Spiekeroog.

Hydrogeologin Prof. Dr. Gudrun Massmann, die am Institut für Biologie und
Umweltwissenschaften (IBU) und am Institut für Chemie und Biologie des
Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg forscht und lehrt, ist Sprecherin
des Forschungsvorhabens. Sie koordiniert mit dem Geophysiker und LIAG-
Projektleiter Prof. Dr. Mike Müller-Petke den Einbau der SAMOS-
Messstrecke. Weiter beteiligt sind mehrere Forscherinnen und Forscher des
ICBM, des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung in Bremerhaven (AWI), des Max-Planck-Instituts für Marine
Mikrobiologie (MPI-MM) in Bremen, der Bundesanstalt für Geowissenschaften
und Rohstoffe (BGR) in Hannover sowie der Universität Kiel. Das Team wird
von einem Netzwerk von Kooperationspartnern und lokalen Akteuren
unterstützt, darunter die Nationalparkverwaltung Niedersächsisches
Wattenmeer (NLPV), die Forschungsstelle Küste des Niedersächsischen
Landesbetriebs für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) und
die Gemeinde Spiekeroog.

Herausfordernde Forschung an Hochenergiestränden

Bereits die Installation des Messfeldes und die auf Langzeit angelegten
Messungen sind aufgrund der Zugänglichkeit zur Übergangszone und der
Instabilität des Untergrunds herausfordernd. Über eine oberflächennahe
Bohrung wurde die 20 Meter lange SAMOS-Elektrodenstrecke erstmalig direkt
am Strand an der dynamischen Hochwasserlinie eingebaut. Sie komplettiert
damit die kontinuierlichen Datenerhebungen durch das unterirdische
Messfeld. Die Installation eines Messpfahls mit Wellenmesser, Kameras und
einer Wetterstation erfolgte bereits vom Schiff aus durch die
Forschungsstelle Küste des NLWKN. Zeitgleich mit der SAMOS-Installation
werden drei Multilevel-Grundwassermessstellen eingebaut. Das SAMOS, das
mittels elektrischer Leitfähigkeit den Untergrund abbildet, ist anders als
andere geophysikalische Messsysteme in der Lage, die gesamte Salz-
Süßwassergrenze vom Untergrund bis zur Oberfläche zu überwachen. Eine
Echtzeit-Datenübertragung soll der Forschungsgruppe dann fortlaufend
Einblicke in die dynamischen Prozesse geben. Die kontinuierlichen
Datenerhebungen des unterirdischen Messfeldes werden durch regelmäßige
Messungen von der Oberfläche ergänzt.

Global kaum erforscht

Die intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit der beteiligten
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler soll auf Basis der ersten
Projektphase und im Rahmen der Grundlagenforschung auch global das
Verständnis eines weitgehend unbekannten Lebensraums am Übergang zwischen
Land und Meer entscheidend voranbringen. Hochenergiestrände machen
weltweit einen großen Anteil aus. An den meisten dieser Standorte wurden
in größerer Tiefe – vermutlich durch die schwierigen Bedingungen für das
Arbeiten in solchen Systemen – jedoch bisher keine biogeochemischen und
mikrobiologischen Daten erhoben. Der biogeochemische Reaktor im Untergrund
von Hochenergiestränden ist daher bislang nur unzureichend verstanden,
obwohl er global wahrscheinlich wesentlich die Stoffflüsse in
Küstengewässern beeinflusst.

Über das SAMOS
Das Salzwassermonitoringsystem SAMOS wurde eigens vom LIAG zur
Untersuchung und Überwachung des möglichen Eindringens von Salzwasser in
Aquifere mit süßen Grundwasserressourcen entwickelt. Erstmals wurde das
System 2009 auf Borkum zweimal eingebaut. Eine SAMOS-Elektrodenstrecke
wurde bereits auf Spiekeroog installiert und unterstützt in Zusammenarbeit
mit dem Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverband das
Grundwassermanagement hinsichtlich möglicher Versalzungen in
Trockenzeiten. Mittels einer vertikalen Elektrodenkette, die fest in einem
Bohrloch installiert ist, werden Gleichstrom-Widerstandsmessungen
durchgeführt und so die elektrische Leitfähigkeit im Untergrund
untersucht. Die Vision ist, eine küstenweite Installation und Nutzung von
SAMOS als Frühwarnsystem für den Grundwasserschutz und das -management vor
beispielsweise dem Versalzungspotenzial in trockenen Zeitperioden zu
erzielen. www.leibniz-liag.de

Forschende aus dem Fraunhofer LBF haben auf Basis von Piezoelektreten
neuartige Energy Harvesting Systeme konzipiert. Die eingesetzten
Wandlermaterialien sind eine alternative, ressourcen-schonende Lösung
gegenüber konventionellen Energiespeichern, die hohe Wartungskosten
verursachen und als nicht langlebig gelten. Perspektivisch können Energy
Harvesting Systeme für die Versorgung von Sensor dienen, die an schwer
zugänglichen Orten installiert sind oder als großflächig verteiltes
Sensornetzwerk eingesetzt werden. Auch für Gesundheits-Tracker, die
implantiert oder in Form von Wearables nah am Körper getragen werden, und
ein zuverlässiges, engmaschiges Monitoring gewährleisten müssen.

Konventionell werden Batterien und Akkumulatoren als Energiespeicher für
Sensoren genutzt. Jedoch unterliegen diese Arten von Energiespeichern
diversen Einschränkungen, beispielsweise begrenzte Lebensdauer und
ungenügende Speicherkapazität. Regelmäßiges Wechseln und Aufladen kostet
Zeit und Geld und schränkt den Einsatz an schwer zugänglichen Orten, wie
Offshore-Windkraftanlagen, ein. Auch in großflächig verteilten
Sensornetzwerken, beispielsweise im Kontext von »Smart Home« oder bei
Gesundheits-Trackern ist ihr Nutzen begrenzt, da eine kontinuierliche
Versorgung nicht möglich ist.

Daher sind Energy Harvesting Systeme basierend auf dem piezoelektrischen
Effekt eine vielversprechende Lösung für die Implementierung von
energieautarken Systemen. Konventionelle Wandlermaterialien wie PZT oder
PVDF sind aufgrund ihrer Materialeigenschaften sowie unzureichender
Effizienz nur bedingt für Energy Harvesting geeignet. Durch die hohe
Flexibilität, die geringe Flächendichte und die daraus resultierende
geringe Masse sind Piezoelektrete vorteilhaft, um in Textilien integriert
zu werden und gleichzeitig den Tragekomfort nicht zu beeinträchtigen.
Weiterhin können diese Werkstoffe in gekrümmte oder gewinkelte Strukturen
integriert werden, um diese zu funktionalisieren. Insbesondere sind
ebenfalls Anwendungen aus dem Bereich des Leichtbaus, z. B.
schwingungsbasiertes Energy Harvesting, interessant, wenn komplexe
Strukturen funktionalisiert werden sollen.

Mehr Leistung, weniger Kosten: Piezoelektrete als neuartige
Wandlermaterialien

Piezoelektrete als neuartige Wandlermaterialien für Energy Harvesting
bieten vielseitige Einsatzmöglichkeiten und sind eine innovative Lösung
für die Bereitstellung elektrischer Energie für Sensorsysteme.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Fraunhofer LBF
konzipieren mit ihnen anwendungsspezifische Lösungen. Vorhandene Energy
Harvesting System werden ausgelesen, Lösungen zur Optimierung der Leistung
werden ausgearbeitet.

Kreative Konzepte sorgen für eine optimale Beanspruchung des
Wandlermaterials und somit für die maximale Ausbeute der elektrischen
Leistung von Energy Harvesting Systemen. Grundlage dafür ist das Know-how
der Forschenden für die Simulation und experimentelle Charakterisierung
von Piezoelektreten sowie für die experimentelle Validierung von Energy
Harvesting Systemen

Energieeffizient, hochflexibel und vielseitig einsetzbar

Von den Vorteilen der Energy Harvesting Technologie auf Basis von
Piezoelektreten als Wandlermaterialien können Hersteller wie End-Anwender
von drahtlosen Sensoren profitieren, die bislang ihre Betriebsenergie über
konventionelle Energiespeicher bereitgestellt haben.

Für energieautarke Sensorlösungen ist die Entwicklung eines „plug-and-
forget“ Gerätes besonders aussichtsreich, um die steigenden IoT-
Anforderungen zu erfüllen. In Hinsicht auf die Implementierung von Smart
Wearables kann durch den Einsatz von Piezoelektreten der Tragekomfort und
die Akzeptanz verbessert werden. Ein besonderer Mehrwert kann im Sektor
für Transport und Verkehr erreicht werden, weil Piezoelektrete im Zuge der
Funktionalisierung gleichzeitig zur Reduktion von Gewicht und somit zur
Einsparung von Treibstoffen dienen können.

In diesem Jahr wird die Night of Innovations auf der Hannover Messe wie
immer am Montagabend mit dem Thema “Circular Cities – Technologien für
nachhaltige Städte” eröffnet. Neben Forschungsministerin Bettina Stark-
Watzinger und weiteren Persönlichkeiten aus den Bereichen der
Kreislaufwirtschaft und Stadtentwicklung, spricht die Co-Vorsitzende des
Bioökonomierats, Prof. Daniela Thrän.

Städte sind die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Motoren unserer
Welt. Heute lebt über 50 % der weltweiten Bevölkerung in Städten, bis 2050
sollen es 70 % sein. Urbane Räume sind für 80 % des CO2-Ausstoßes, 50 %
des Abfalls und zwei Drittel des Energieverbrauchs weltweit
verantwortlich. Um den Klimawandel zu verlangsamen, gilt es daher,
bestehende Stadtstrukturen nachhaltiger zu gestalten, sogenannte „Circular
Cities“ zu schaffen. Welche Rahmenbedingungen werden in Städten, Kommunen
und Regionen gebraucht, um nachhaltige Anreize zu schaffen? Wie können
(bio-)technologische Innovationen helfen, Städte in Richtung
Nachhaltigkeit auszubauen?

Diesen Fragen widmen sich die Teilnehmenden Bettina Stark-Watzinger,
Bundesministerin für Bildung und Forschung, Prof. Dr. Daniela Thrän, Co-
Vorsitzende des Bioökonomierates der Bundesregierung Dr. Gunther Kegel,
Präsident des ZVEI e.V., Prof. Dr. Raimund Neugebauer, Präsident der
Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Dr. Joachim Schachtner, Technische
Universität Clausthal und Björn Thümler, Niedersächsischer Minister für
Wissenschaft und Kultur.

Laut Prof. Dr. Daniela Thrän geht es „Auch in Städten um
Ressourcenverfügbarkeit – für Circular Cities kommt es dabei darauf an,
Stoffströme gut zu lenken und Wertschöpfungsnetze zu etablieren“. Das
funktioniert zum Beispiel durch die biotechnologische Weiterverarbeitung
von Reststoffen.“ Schon jetzt gibt es viele Innovationen aus der
Bioökonomie, die mit gutem Beispiel für die Kreislaufwirtschaft in Städten
vorangehen. Die ressorts- und sektorenübergreifende Arbeit der Ministerien
trägt dazu bei, die Bioökonomie im urbanen Raum voranzutreiben. In der
Zukunft müssten Forschung und Entwicklung unterstützt und Hemmnisse wie
Reststoffregulationen abgebaut werden.“

Die Night of Innovations wird am Montag, 30.05.2022 um 17:00 Uhr in Halle
2, A60; Tech-Transfer-Conference Stage eröffnet.

Über den Bioökonomierat
Das BMBF und das BMEL haben im Jahr 2009 erstmals einen Bioökonomierat als
Beratungsgremium der Bundesregierung eingerichtet. Aufgabe war es,
wichtige Anregungen zur Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie 2030
und zur Nationalen Politikstrategie Bioökonomie zu liefern. Im Dezember
2020 wurde der mittlerweile dritte Bioökonomierat berufen, der aus 20
Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft
besteht. Der Bioökonomierat wird die Bundesregierung als unabhängiges und
neutrales Gremium bei der Umsetzung der Strategie im Rahmen von
Empfehlungen und Stellungnahmen beraten und gleichzeitig öffentliche
Debatten zur Bioökonomie fördern.

Geschäftsstelle des Bioökonomierats der Bundesregierung

Durchgeführt von der VDI Technologiezentrum GmbH
Bülowstraße 78
10783 Berlin
030-27 59 506 – 692
Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.
https://biooekonomierat.de/
Twitter: @biooekonomierat

Zum Internationalen Aktionstag Frauengesundheit am 28. Mai 2022 weisen der
Beauftragte der Bundesregierung für die Belange der Patientinnen und
Patienten und die Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung (BZgA) auf
die Bedeutung der Osteoporose-Prävention für die Knochengesundheit hin.

Frauen erkranken deutlich häufiger an Osteoporose als Männer, vor allem im
höheren Alter. In der Altersgruppe ab 65 Jahren ist nahezu ein Viertel der
Frauen vom sogenannten Knochenschwund betroffen. Bei Männern sind es knapp
sechs Prozent. Bei der Skeletterkrankung Osteoporose nimmt der
Mineralgehalt der Knochen ab. In Folge können Knochen schneller brechen.
Wird rechtzeitig vorgebeugt, kann das Krankheitsrisiko jedoch verringert
werden.

Stefan Schwartze, Beauftragter der Bundesregierung für die Belange der
Patientinnen und Patienten: „Osteoporose verläuft schleichend und wird
daher oft zu spät oder gar nicht erkannt. Viele Frauen und Männer wissen
nur wenig über die Erkrankung und wie man sich davor schützen kann. Ich
hoffe, dass dieser Aktionstag viele Menschen dafür sensibilisiert, die
bestehenden Informationsangebote zu den präventiven, diagnostischen und
therapeutischen Möglichkeiten stärker zu nutzen.“

Prof. Dr. Martin Dietrich, Kommissarischer Direktor der Bundeszentrale für
gesundheitliche Aufklärung (BZgA): „Zu den Risikofaktoren für Osteoporose
zählen neben dem Geschlecht und dem Alter auch eine familiäre Veranlagung
– Faktoren, die sich nicht ändern lassen. Durchaus beeinflussbar ist
jedoch das eigene Verhalten: Bei der Osteoporose spielen die Ernährung und
ausreichend Bewegung eine entscheidende Rolle. Daneben ist der Verzicht
auf Zigaretten und Alkohol wichtig.“

Osteoporose verursacht zunächst keine Beschwerden. Ist die
Skeletterkrankung jedoch weiter fortgeschritten, können anhaltende
Schmerzen, vor allem im Rücken, auftreten. Die Gefahr, dass ein Knochen
auch bei geringer Belastung bricht, zum Beispiel beim Heben von Lasten
oder einem Sturz, wächst.

Qualitätsgeprüfte Informationen zu Risikofaktoren für Osteoporose, zu
Therapien sowie viele Tipps zur Vorbeugung gibt es auf dem
Frauengesundheitsportal der BZgA unter:
https://www.frauengesundheitsportal.de/themen/osteoporose/