Ziel des Projekts ist es, eine Alternative zur Verwendung von Balsaholz als Kernwerkstoff in den Rotorblattschalen von Windenergieanlagen aufzuzeigen. Dies reduziert das Risiko von Lieferengpässen und steigenden Kosten beim Balsaholz, um die Versorgung der nationalen und europäischen Rotorblatthersteller mit Kernmaterialien sicherzustellen. Zudem bestehen Defizite in der Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz durch die langen Transportwege aus Südamerika und die dortigen Anbaubedingungen des Balsaholzes. Das Projekt schafft den für die Bewertung erforderlichen Untersuchungsrahmen, zur Identifikation der Anforderungen an Kernmaterialien und die Entwicklung und Erweiterung der erforderlichen Berechnungsmethoden. Durch die Kombination unterschiedlicher innovativer Materialien geht das Projekt zudem einen Schritt Richtung zukünftiger Materialsysteme, was eine ganzheitliche Betrachtung von Aspekten wie Rezyklierfähigkeit und Nachhaltigkeit erlaubt. Dies ermöglicht einen ressourcen-sparenden und nachhaltigen Einsatz in zukünftigen Rotorblättern. Das Projekt adressiert einen Wissenstransfer aus Branchen außerhalb der Windenergie in denen bereits Erfahrungen mit heterogenen Kernwerkstoffen und Sandwichmaterialien gewonnen werden konnten, um diese Kenntnisse bei der Methodenentwicklung zu berücksichtigen. Neben zahlreichen Akteuren der Materialentwicklung beinhaltet das Projektkonsortium deshalb Partner aus dem Schienenverkehr und der Flugzeugausstattung.
Breakthroughs in computing have led to the development of new generations of Earth Systems Models, which provide detailed information on how our planet may locally respond to the ongoing global warming, with unprecedented spatial and temporal resolutions of 1 km and a few minutes, respectively. This massive climate data may be of little value, if not utilized by engineers who are involved in developing technical solutions for real-world challenges. Engineers stand to benefit from seizing this opportunity and by incorporating climate data in engineering designs, solutions, and practices. This benefit is precisely the key driving force for founding the Research Training Group (RTG) on Climate-informed Engineering (CIE) as an emerging interdisciplinary field of research integrating state-of-the-art climate information with engineering education. A structured training strategy is designed in the RTG featuring a broad range of educational activities to facilitate training and promote early-career researchers who will contribute to developing the next generation of engineering solutions that are adaptive to climate. In doing so, we will integrate a new generation of climate models in our training through the active involvement of the Max-Planck Institute for Meteorology (MPI-M), an internationally renowned organization at the forefront of global efforts on climate models. Furthermore, the RTG offers a joint PhD program between TUHH and the United Nations University Institute for Water, Environment and Health (UNU-INWEH). Hence, the PhD candidates will benefit from the interactions with renowned experts at UNU and the UN on a variety of topics related to United Nations Sustainable Development Goals, which is at the heart of our RTG. The RTG will utilize engineering science and innovative approaches to develop new materials, processes, and predictive capabilities to help people, businesses, and ecosystem in the face of climate change. The RTG will include three main Research Areas, namely CIE for Built Environment, CIE for Process Engineering and CIE for Sustainable Resource Management and Environment. Ten projects are designed in the first funding phase, covering a wide range of topics, spanning from influence of climate on renewable resources and food engineering to developing novel materials for latent heat storage. The projects will couple indoor and outdoor climates based on Internet-of-Things technologies and will develop predictive capabilities for water and food security. All the principal investigators and PhD candidates share the common goal of employing new-generation climate information to devise strategies for mitigating climate change. This interdisciplinary RTG is the first of its kind, ultimately enabling engineers to build infrastructure and to develop new materials and processes that are informed by the climate data, which will be an increasingly important dimension of engineering education in the 21st century.
Mehr als 90 Prozent der anthropogen emittierten Stickstoffoxide entstehen als Nebenprodukte von Verbrennungsvorgängen. Verursacher sind Kfz-Motoren, Feuerungsanlagen der Kraftwerke, Industriebetriebe und Hausheizungen. Der Verkehr ist die Emittentengruppe mit den höchsten Anteilen an Stickstoffoxiden (NOX). Trotz der in den vergangenen Jahren verstärkten Anstrengungen, die NOX-Emissionen zu reduzieren (Kfz-Katalysatoren, Rauchgasentstickungsanlagen) führen hohe Verkehrsdichten in Ballungsräumen und oftmalige Inversionswetterlagen zu erheblichen NOX-Belastungen. So kommt es, dass in Innenstadtbereichen trotz der erwähnten Emissionsminderungsmaßnahmen, aufgrund des ständig steigenden Verkehrsaufkommens, Grenz- bzw. Richtwerte überschritten werden. Ein neues Verfahren zur Minimierung der Immissionen basiert darauf, vorhandene Gebäudeoberflächen (z. B. Dächer, Häuserfassaden, Verglasungen) zur Reduktion von Stickoxiden in städtischen Atmosphären zu nutzen. Hierzu sollen die katalytischen bzw. photokatalytischen Eigenschaften bestimmter Substanzen gezielt baulich eingesetzt werden. Der katalytische Abbau von NOX in Rauchgasentstickungsanlagen ist ein umfangreich erforschtes Gebiet der technischen Chemie. Erst oberhalb Temperaturen von 250 - 400 Grad C erreichen die Katalysatoren Umsatzgeschwindigkeiten, die für die technische Nutzung brauchbar sind. In Großstädten stehen ausgedehnte Gebäudeflächen zur Verfügung. Würde ein Teil dieser Flächen aus katalytisch aktiver Bausubstanz bestehen, so wären hier auch langsame, auf niedrigem Temperaturniveau (Sommeraußentemperatur) stattfindende katalytische Reaktionen interessant, da die großen Flächen den Nachteil geringer Umsätze kompensieren würden. Diese neue Gruppe von funktionellen Baustoffen für den passiven katalytischen Schadstoffabbau werden als p-Baustoffe (Protective Integrated Building Materials) bezeichnet. Erste Voruntersuchungen mit beschichteten Dachsteinen waren erfolgreich.
Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien wie beispielswiese Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphene oder MXene weisen außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften auf. Sie werden daher für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht. Diese umfassen beispielsweise optoelektronische Anwendungen (z.B. Solarzellen, Leuchtdioden), Sensortechnik, Verbundmaterialien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, EMV-Abschirmung), Energiespeicherung, Katalysatoren oder Textilien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, Flammschutz). Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften methodische Herausforderungen für die regulative Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Welche Mechanismen zur ökotoxischen Wirkung dieser Materialien beitragen, ist wenig untersucht. Zudem besteht die Besorgnis, dass mögliche ökotoxische Wirkungen der Materialien über die klassischen Methoden nicht ausreichend aufgeklärt werden können. Somit besteht der Bedarf geeignete Prüfstrategien zu entwickeln, die es ermöglichen relevante Mechanismen und (sub)letale Effekte zu identifizieren, die eine spezifische Einschätzung des ökotoxischen Potentials faser- und plättchenförmiger neuartiger Materialien erlauben. In dem Vorhaben sollen daher besondere Wirkmechanismen und relevante (sub)letale Effekte dieser Materialien recherchiert werden. Davon ausgehend soll abgeleitet werden, welche Prüfsysteme zum Einsatz kommen müssen, um spezifische Aussagen zur Ökotoxikologie dieser Materialien vornehmen zu können. Ausgewählte Prüfsysteme sollen exemplarisch anhand von ausgewählten faser- und plättchenförmigen Materialien erprobt und adaptiert werden. Auf diese Weise sollen Empfehlungen abgeleitet werden, wie nicht-klassische Effekte im Rahmen der Umweltrisikobewertung solcher Materialien berücksichtigt werden könnten und welche weiteren Schritte vorgenommen werden müssten.