Unter dem Motto „Betätigung leben im Miteinander von Praxis und Hochschule“ kommen Ergotherapeut*innen, Alumni, Studierende, Wissenschaftler*innen und weitere Interessierte zusammen
Das Department für Angewandte Gesundheitswissenschaften der Hochschule für Gesundheit (HS Gesundheit) lädt praktizierende Ergotherapeut*innen, Alumni, Studierende, Wissenschaftler*innen, Studieninteressierte und alle weiteren Interessierten am 20. Januar 2024 unter dem Motto „Betätigung leben im Miteinander von Praxis und Hochschule“ nach Bochum zur ersten Ergotherapie-Tagung ein. Der Fokus der Veranstaltung liegt auf einer noch besseren Verzahnung von Lehre, Praxis und Wissenschaft nach der betätigungsorientierten Ergotherapie, bei der der interprofessionelle Dialog einen wichtigen Programmpunkt darstellt.
Zentral wird es darum gehen, wie die Betätigungsorientierung im praktischen Alltag gelebt werden kann und wie (auch inhaltliche) Verbindungswege zwischen der Hochschulwelt und der Praxis weiter ausgestaltet werden können. Das Motto der Tagung 2024 fasst diese beiden, aneinander angrenzenden Fragestellungen zusammen und lädt dazu ein, einen inhaltlichen interaktiven Austausch mitzugestalten, in dem Erfahrungswerte aus der gelebten Praxis sowie dem Studium geteilt und diskutiert werden.
Ferner möchte der Studiengang Ergotherapie mit dieser Tagung eine Plattform für eine noch engere Verzahnung zwischen der Lehre im Hochschulumfeld und der gelebten Praxis bieten. Sowohl bestehende Partner*innen als auch an zukünftigen Kooperationen interessierte Ergotherapiepraxen und Einrichtungen sind herzlich eingeladen.
„Die Tagung soll von persönlichen und interprofessionellen Gesprächen geprägt sein“, sagt Prof. Dr. Verena Baumgart, Professorin der Ergotherapie. „Im Mittelpunkt steht der Austausch mit Studierenden, Wissenschaftler*innen, Interessierten und anderen Praktiker*innen, für den es verschiedene Formate geben wird.“ Zudem stehen innovative Vorträge aus der Forschung und der Praxis auf dem Programm, ebenso Workshops und verschiedene Angebote in den Skills-Labs sowie Poster- und Foto- Ausstellungen zu Bachelorarbeiten, Forschungsprojekten und aus der interprofessionellen Lehre. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, potenzielle neue Praktikant*innen und Mitarbeiter*innen kennenzulernen und die eigene Praxis, Einrichtung oder Institution vorzustellen.
Die Veranstaltung findet am 20. Januar 2024 von 9:30 bis 16:45 Uhr auf dem Gesundheitscampus in Bochum statt. Die Teilnahme ist für alle Teilnehmenden kostenlos. Jedoch sind die Plätze begrenzt, so dass eine Anmeldung vorab über die Tagungswebseite für den Einlass erforderlich ist.
Illustration zur Kopplung von Deep Learning und Synthetischer Biologie zur Wirkstoffsuche Elizaveta Bobkova Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie/Bobkova
Die zunehmende Resistenz von Bakterien gegen Antibiotika stellt eine wachsende globale Gesundheitsbedrohung dar. Forschende des Max-Planck- Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg entwickelten nun mit Hilfe der Synthetischen Biologie und Künstlicher Intelligenz (KI) einen effizienteren Ansatz zur Entdeckung und Herstellung neuer antimikrobieller Peptide, die gegen ein breites Spektrum von Bakterien wirken können.
Bioaktive Peptide spielen eine Schlüsselrolle in Gesundheit und Medizin. Derzeit sind mehr als 80 peptidbasierte Medikamente im Einsatz, die alle aus natürlichen Quellen isoliert wurden. Es wird jedoch geschätzt, dass Antibiotikaresistenzen jedes Jahr weltweit mehr als eine Million Todesfälle verursachen. Es wird erwartet, dass diese Zahl bis 2050 auf 10 Millionen ansteigen wird, so dass dringend neue Methoden benötigt werden, um die Entwicklung neuer antimikrobieller Wirkstoffe zu beschleunigen. Ein ungenutztes Potenzial liegt im nicht-natürlichen Bereich, wo schätzungsweise eine Anzahl von 20 hoch 10 bis zu 20 hoch 30 verschiedene Peptide noch unerschlossen sind.
In Zusammenarbeit mit mehreren Labors am MPI für terrestrische Mikrobiologie, der Universität Marburg, dem MPI für Biophysik, dem Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, dem iLung Institut und INRAe Frankreich hat ein Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts unter der Leitung von Prof. Tobias Erb eine neue Pipeline für die Entwicklung bioaktiver Peptide entwickelt.
"Beim Deep Learning lernt ein neuronales Netzwerk mit Algorithmen, die durch das menschliche Gehirn inspiriert sind, aus großen Datenmengen. Diese Art des maschinellen Lernens ist für die Entdeckung von Peptiden und für das De-novo-Design sehr vielversprechend. In der Regel folgt darauf jedoch die chemische Herstellung von Peptiden für experimentelle Tests, was recht schwierig und zeitaufwändig ist. Die Zahl der Peptide, die chemisch hergestellt werden können, ist daher sehr begrenzt", erklärt Amir Pandi, Doctoral Student in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Tobias Erb und Erstautor der Studie.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, entwickelte das Forscherteam eine zellfreie Proteinsynthese (CFPS) für die schnelle und kostengünstige Herstellung von antimikrobiellen Peptiden (AMPs) direkt aus DNA-Templates. Das neue Protokoll bietet eine effiziente und kostengünstige Hochdurchsatzmethode für das AMP-Screening.
Das Team verwendete zunächst sogenanntes generatives Deep Learning, um Tausende von AMPs de novo zu entwerfen, und anschließend prädiktives Deep Learning, um diese auf 500 Kandidaten einzugrenzen. Von diesen Kandidaten wurden durch das Screening mit der zellfreien Pipeline 30 funktionelle AMPs identifiziert, die die Forscher durch Molekulardynamiksimulationen und die Bestimmung ihrer antimikrobiellen Aktivität und Toxizität weiter charakterisierten.
Bemerkenswerterweise zeigten sechs der AMPs ein breites Wirkungsspektrum gegen multiresistente Erreger und es kam zu keiner bakteriellen Resistenzentwicklung.
"Wir haben von der Kombination aus zellfreier synthetischer Biologie, künstlicher Intelligenz und Hochdurchsatzverfahren sehr profitiert. Indem wir die Anzahl der Kandidaten erhöhen, die in weniger als 24 Stunden experimentell getestet werden können, steigt die Chance, aktive AMPs zu finden", sagt Amir Pandi. "Unsere CFPS-Pipeline ergänzt nicht nur die jüngsten Fortschritte im computergestützten Wirkstoffdesign. Sie hat auch das Potenzial, die Beziehung zwischen Design und Funktion bioaktiver Peptide schneller und kostengünstiger zu erforschen". Tobias Erb fügt hinzu: "Diese neue Methode an der Schnittstelle von synthetischer Biologie und maschinellem Lernen wird für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessant sein, die in den Bereichen Biomedizin und bioaktiven Peptidengineering arbeiten."
Zu den nächsten Schritten gehören die weitere Verbesserung der Ausbeute bei der Peptidproduktion sowie der Einsatz von KI und Ansätzen der synthetischen Biologie, um neue AMPs zu entwickeln, die stabiler und weniger toxisch sind oder eine spezifische Wirkungsweise haben. Die Forscher planen auch den Einsatz erweiterter generativer KI-Modelle. Dabei lernt die Maschine molekulare Repräsentationen für gewünschte Eigenschaften, was die Erfolgsquote bei der Identifizierung von Wirkstoffkandidaten erhöhen würde.
Inwieweit stimmt es, dass die Digitalisierung in der "Industrie 4.0" die Energieeffizienz verbessert und damit die Energieintensität in der Industrie verringert? Ein Team des Forschungsinstituts für Nachhaltigkeit (RIFS) hat zehn Sektoren der industriellen Fertigung Chinas zwischen 2006 und 2019 daraufhin analysiert. Das Fazit der Studie: Anders als von Politik und Wirtschaft postuliert, scheint die Digitalisierung in China nicht automatisch Energiesparpotenziale in der fertigenden Industrie zu entfalten.
An der globalen Wertschöpfung des verarbeitenden Gewerbes hat China einen Anteil von 30 Prozent und ist damit das Land mit dem größten Anteil an der globalen Industrie-Produktion. Industrie 4.0 – die umfassende Digitalisierung der industriellen Produktion - soll nun dabei helfen, das Wirtschaftswachstum anzukurbeln und gleichzeitig Energiesparziele zu erreichen. Dabei herrscht jedoch Uneinigkeit in der Wissenschaft, ob Industrie 4.0 diese beiden Ziele vereinen kann. Eine Studie des Forschungsinstituts für Nachhaltigkeit (RIFS) hat zehn chinesische Sektoren des verarbeitenden Gewerbes zwischen 2006 und 2019 auf Zusammenhänge zwischen Industrie 4.0 und Energieindikatoren analysiert. Zwar haben bereits einige Studien die Auswirkungen digitaler Technologien auf den Energieverbrauch analysiert, wenige davon jedoch im chinesischen Kontext.
„Darüber hinaus wird das Konzept von Industrie 4.0 in bisherigen Studien kaum anerkannt“, sagt Erstautorin Stefanie Kunkel. „So wurde etwa in einigen Studien das Konzept der Industrie 4.0 stark vereinfacht - beispielsweise sind Roboter mit dem Einsatz von künstlicher Intelligenz gleichgesetzt worden. Dabei ist die Wissens- und Innovationsdimension dieser Technologie unbeachtet geblieben.“ Auch hätten frühere Studien seltener den Gesamt-Energieverbrauch ausgewertet und sich zumeist auf relative Energieverbräuche oder Energieeffizienz konzentriert. Dies könne dazu führen, dass das Ziel einer absoluten Reduktion von Energieverbräuchen aus dem Blick gerate, die jedoch für eine Dekarbonisierung des industriellen Sektors wichtig seien.
Gibt es einen signifikanten Zusammenhang zwischen Industrie 4.0 und Energieverbrauch? Das Hauptziel der Studie sei es zu verstehen, inwieweit der Grad des Einsatzes von Industrie 4.0 mit dem Gesamtenergieverbrauch und der Energieintensität des verarbeitenden Gewerbes in China zusammenhänge - und ob die These, dass Industrie 4.0 zu Effizienz und damit Energieeinsparungen beitrage, durch statistische Auswertungen gestützt werden könne.
Der Begriff Energieintensität oder auch relativer Energieverbrauch beschreibt, wie viel Energie ein Sektor pro Euro an gefertigtem Gut verbraucht. Das Team um Kunkel hat zur Beantwortung der Forschungsfrage eine Paneldatenanalyse durchgeführt, in die Daten aus zehn Industriesektoren in einem Zeitraum von 14 Jahren (2006 bis 2019) einflossen. Diese Sektoren umfassten unter anderem etwa die Textilindustrie, Kunststoffherstellung oder auch Lebensmittelindustrie.Ein Fazit der RIFS-Studie: Das oft postulierte Mantra „Energie-Effizienz erhöhen durch Digitalisierung“ stellt sich für Nachhaltigkeits-Ziele und die Dekarbonisierung der Industrie meistens als unwirksam heraus. Kathleen Friedrich RIFS
Digitale Rebound- und Wachstums- versus Effizienz-Effekte Was den Gesamtenergieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe in China betreffe, so zeigten die Ergebnisse, dass es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Grad von Industrie 4.0 und dem Energieverbrauch gebe. „Die Beziehung ist zwar positiv, aber nicht signifikant“, erläutert Kunkel ihre Studie. So könne beispielsweise der Einsatz von Robotern anstelle von Handarbeit in der derzeit weniger digitalisierten Textilherstellung den Energieverbrauch der Textilherstellung erhöhen. Häufig träten sogenannte „digitale Rebound-Effekte“ auf, wenn die durch Digitalisierung erzielten Effizienzgewinne zu Kosteneinsparungen führten. Die eingesparten Ressourcen könnten ganz oder teilweise reinvestiert werden, und einen Teil oder die Gesamtheit der Effizienzgewinne kompensieren. Außerdem habe Digitalisierung generell einen wachstumsfördernden Effekt, der in der Regel ebenso den Energieverbrauch erhöhe.
Es gibt jedoch andere Studien, die den Ergebnissen von Kunkel et al. widersprächen, weil sie eine die Energieintensität der Industrie senkende Wirkung von Robotern und industrieller Digitalisierung festgestellt hätten – also einen effizienzsteigernden Effekt. Kunkel konnte eine negative Korrelation zwischen Industrie 4.0 und Energieintensität jedoch lediglich für bereits stark digitalisierte Sektoren belegen. Eine Erklärung hierfür könnte sein, dass in einem bereits stark vom Einsatz digitaler Technologien geprägten Sektor wie etwa dem Transportsektor Innovationen der Industrie 4.0 besser im Fertigungssystem integriert werden können und Effizienzpotenziale stärker zum Vorschein treten.
Die Autorinnen und Autoren geben als Limitation zu Bedenken, dass in bisherigen Studien digitalisierungsbedingtes Offshoring nicht berücksichtigt und Verringerungen der Energieintensität möglicherweise fälschlich der Digitalisierung selbst zugeschrieben worden seien. Um solche Effekte teilweise zu erfassen, haben Kunkel et al. den Indikator „CO2-Importe“ stellvertretend für die Energieintensität der importierten Güter einbezogen. Es zeigten sich signifikante positive Zusammenhänge zwischen CO2-Importen und der Ausprägung von Industrie 4.0, was darauf hindeuten könnte, dass mit steigendem Grad an Industrie 4.0 auch steigende CO2-Importe in die Fertigung assoziiert sind. Jedoch sei weitere Forschung erforderlich, um die zugrunde liegenden Dynamiken zu verstehen.
Schlussfolgerung
Eine Schlussfolgerungen der RIFS-Studie besteht darin, dass ein Fokus auf das Mantra „Energie-Effizienz erhöhen durch Digitalisierung“ für Nachhaltigkeits-Ziele und die Dekarbonisierung der Industrie unwirksam sein kann, wenn dies aufgrund von Wachstums- und Offshoring-Dynamiken zu einem insgesamt steigenden Gesamtenergieverbrauch führe. Es sollten weitere Faktoren berücksichtigt werden, wie etwa Auswirkungen auf Industrieverlagerungen, sektorspezifische Auswirkungen verschiedener digitaler Technologien, menschliche Fähigkeiten, Innovationen zu implementieren und sie in Richtung Nachhaltigkeit zu lenken, als auch die gleichzeitige Integration erneuerbarer Energien in der industriellen Fertigung. Das RIFS-Team empfiehlt ebenso neben Energievariablen künftig weitere Nachhaltigkeitsindikatoren wie Ressourcenverbrauch und Elektroschrott durch digitale Technologien in die Nachhaltigkeitsbewertung der Industrie 4.0 einzubeziehen.
Studienergebnisse auch für andere Staaten relevant
Am weltweiten Energieverbrauch hat die industrielle Fertigung im Jahr 2022 einen Anteil von 37 Prozent. China leistet den größten Beitrag am Anstieg dieses Verbrauchs. Eine Senkung des Energie-Bedarfs und die umweltfreundliche Gestaltung der Industrie-Produktion in China ist somit weltweit für den Klimaschutz von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund hat die Analyse des Zusammenhangs zwischen Energie und Industrie 4.0 für Industrievertreterinnen und -vertreter sowie politische Entscheidungstragende über China hinaus große Relevanz. Denn auch die Europäische Union und Länder in anderen Weltregionen hegen die Hoffnung, die Ziele der nachhaltigen Entwicklung mittels Digitalisierung adressieren zu können. Doch dies wird nicht automatisch gelingen, sondern muss gesteuert werden.
Fazit und Empfehlungen
• Erstens sollten durch internationale Zusammenarbeit und Vereinbarungen wie Lieferkettenabkommen Innovationen im Bereich der Industrie 4.0 in der fertigenden Industrie auf die Reduktion des Energie- und Ressourcenbedarfs entlang der gesamten Wertschöpfungskette ausgerichtet werden. So kann verhindert werden, dass Industrie 4.0 zu einer verstärkten Verlagerung energieintensiver Herstellungsprozesse in Länder mit niedrigeren Umweltstandards führt. • Zweitens sollten die Mechanismen, mittels derer bestimmte Technologien den Energieverbrauch der Industrie beeinflussen, durch verstärkte Forschung unter Einbindung von Praxisakteuren besser verstanden werden. Welche Innovationen im Bereich der Industrie 4.0 dazu beitragen, die absolute globale Umweltbelastung zu reduzieren und wie diese durch Politik als auch Industrie gefördert werden kann, wird so entscheidbar. • Drittens kann eine konsequente Orientierung der Industrie 4.0 an Nachhaltigkeitszielen dazu beitragen, die wachstumsfördernde Wirkung von Industrie 4.0 auf Ziele wie die Dekarbonisierung und Förderung der Kreislaufwirtschaft zu richten.
Die Mitglieder der Geoenergieallianz Berlin-Brandenburg trafen sich zur Gründungsveranstaltung in Berlin. Uta Deffke / GFZ
Acht Partnereinrichtungen, darunter das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ und das Fraunhofer IEG, schließen einen Kooperationsvertrag, um CO2-arme und importunabhängige Energieversorgung voranzubringen. Die Allianz veröffentlicht außerdem ein Positionspapier zur Wärmeversorgung durch Geoenergie in Berlin und Brandenburg.
Gemeinsame Forschungsvorhaben, Demonstrationsprojekte und die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses stehen im Mittelpunkt der neu gegründeten Geoenergieallianz Berlin-Brandenburg (GEB2). Acht Partnereinrichtungen aus Wissenschaft und Forschung haben dazu einen Kooperationsvertrag in Berlin unterzeichnet. Die Geoenergieallianz macht in einem Positionspapier deutlich, dass Geoenergie sowohl für das Land Berlin als auch das Land Brandenburg ein zentraler Baustein für die Energiewende ist und sie schlägt Umsetzungsschritte zur Nutzung des geoenergetischen Potentials vor.
Die Nutzung des Untergrunds, um Energie zu gewinnen oder zu speichern, ist ein essenzieller Baustein für eine künftige CO2-arme und möglichst importunabhängige Energieversorgung. Dabei ist Geoenergie mehr als Geothermie, denn dazu gehört unter anderem auch die Speicherung von Wärme und Energieträgern wie Wasserstoff im Untergrund. Der Forschungsbedarf ist groß. Ziel der Allianz ist es, Wissenslücken zu schließen und Projekte voranzubringen. Der Zusammenschluss vereinfacht die Kooperation und den Zugang zu neuestem Fachwissen in relevanten Fragen rund um die Entwicklung und Nutzung von Geo-Energieanwendungen.
Partner der Geoenergieallianz Berlin-Brandenburg sind:
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Fraunhofer IEG, Technische Universität Berlin, Berliner Hochschule für Technik, Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW), Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Freie Universität Berlin und Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Weitere Einrichtungen, wie die Universität Potsdam planen dazuzukommen.
Industrie und Politik unterstützen
Susanne Buiter, Wissenschaftliche Vorständin des GFZ, sagte anlässlich der Vertragsunterzeichnung:
„Die Welt muss so schnell wie möglich klimaneutral werden – und das geht nur mit einer deutlich intensiveren Nutzung des geologischen Untergrunds für erneuerbare Energien. Wir haben in Potsdam gesehen, wie schnell es mit Geothermiebohrungen gehen kann, und ich nehme ein großes gesellschaftliches und politisches Interesse an Geoenergie wahr. Umso wichtiger ist es, dass sich jetzt Forschungseinrichtungen und Universitäten in der Region zusammenschließen.“
Mario Ragwitz, Leiter des Fraunhofer IEG, unterstrich bei der Gründungsveranstaltung:
„In der Allianz bündeln wir das sich ergänzende Know-how der beteiligten Partner in der Energieforschung. Damit ist diese Allianz optimaler Ansprechpartner für Industrie und Politik bezüglich Geoenergie und dem Beitrag von Geoenergie zur klimaneutralen Energieversorgung. Dies vereinfacht den Zugang von politischen Entscheidungsträgern und Industrievertretern zu neuesten Erkenntnissen aus der Forschung. So werden wir durch die Integration interdisziplinärer Kompetenzen die direkte Umsetzung ermöglichen.“ Effektive Geoenergieprojekte umsetzen
Julika Weiß vom Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) betont in ihrem Beitrag auf der Gründungsveranstaltung die Rolle sozio- ökonomischer Fragestellungen in der Geoenergieforschung:
„Es ist wichtig, die nachhaltige Nutzung von Geoenergie zu erforschen und ihr Potenzial zu einer raschen und konsequenten Energiewende aufzuzeigen. Für eine schnelle Nutzung von Geoenergie ist dabei nicht nur die Erschließung des Untergrunds notwendig, sondern es müssen auch nachhaltige und tragfähige Nutzungskonzepte und Geschäftsmodelle entwickelt und erprobt werden, beispielsweise in inter- und transdisziplinären Forschungsprojekten und Reallaboren.“
David Bruhn, Leiter des Competence Center „Globale Georessourcen“ und Co- Initiator der GEB²:
„Die enge Zusammenarbeit der Forschungseinrichtungen in Berlin und Brandenburg wird die Umsetzung von Projekten im Bereich der Geoenergie deutlich beschleunigen. Denn die Allianz deckt eine Breite an technischen und sozioökonomischen Fragestellungen ab, wie dies an einem einzelnen Institut nur selten möglich ist. Der Zuspruch aus der Industrie zeigt, dass der Wunsch nach einem direkten Austausch mit der Forschung besteht. Damit wird auch der Transfer aktueller Forschungsergebnisse in die Wirtschaft erleichtert.“
Simona Regenspurg, Arbeitsgruppenleiterin am GFZ sowie Privatdozentin an der Freien Universität Berlin und Co-Initiatorin der GEB²:
„Wir wollen Industrie und Politik unterstützen, viele zuverlässige und effektive Geoenergieprojekte umzusetzen, indem wir Unsicherheiten und Risiken durch gemeinsame Forschung minimieren.“
Positionspapier veröffentlicht
Ein erstes Produkt der Allianz ist das Positionspapier „Regionale Wärmeversorgung durch Geoenergie in Berlin und Brandenburg – Empfehlungen zum Forschungsbedarf“ entstanden. In dem Positionspapier wird aufgezeigt, dass in der Region erhebliche Potenziale vorhanden sind. Um diese zu erschließen, braucht es insbesondere mehr Wissen zum Untergrund, die Ausweisung von Vorzugsgebieten und Pilotstandorten, die Anpassung rechtlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen, den Ausbau von Fernwärmenetzen sowie einen Aufbau von Fachkräften. Das Positionspapier zeigt zudem den bestehenden Forschungsbedarf auf und stellt dar, wie die Allianz dazu beitragen möchte, den Ausbau der Geoenergie in Berlin und Brandenburg voranzubringen.
