Schneller und umweltfreundlicher Bauen mit Holz-Beton-Verbundelementen

Pressemitteilung der Universität Kassel vom 19.11.2020

Wissenschaftler der Universität Kassel haben gemeinsam mit Projektpartnern eine neuartige Schnellklebtechnik für Holz und Stahlbetonfertigteile entwickelt. Dadurch kann beim Bau von Deckensystemen von Wohn- und Bürogebäuden Bauzeit eingespart und unabhängig von der Außentemperatur geklebt werden.

Decken von Wohn- oder Bürogebäuden werden üblicherweise aus frischem Stahlbeton gegossen. Dieser ist sehr günstig, aber schlecht für die Umwelt. Die Betonherstellung verursacht Milliarden Tonnen CO2‑Emissionen jährlich. Zudem ist der nasse Beton nicht optimal zu verbauen: Durch den Frischbeton wird unter anderem unerwünschte Feuchtigkeit in die Konstruktion getragen. Wie es durch eine Klebtechnik effizienter geht, haben Forscher der Uni Kassel gemeinsam mit Partnern im Projekt SpeedTeCC herausgefunden.

Holz kann die Lösung sein

Bei der neu entwickelten Schnellklebtechnik werden Holzbalken mit Betonfertigteilen verbunden. Die Betonplatte liegt dabei flächig auf den Balken. Durch das eingearbeitete Holz braucht es bis zu 70 Prozent weniger Beton für eine Gebäudedecke. Neu ist die Verbundmethode: Dafür verwenden die Forscher ein Metallgitter, das zwischen die Klebefugen von Holz und Betonfertigteil gelegt wird. An beiden Enden des Metallgitters wird Strom angeschlossen, sodass die Verbundfuge gezielt erhitzt und verklebt wird.

Das macht das Verfahren besonders praxistauglich. „Auf der Baustelle ist es oft kalt, Bauteile können so nicht gut verklebt werden. Unser Ziel war ein einfaches, handhabbares Verfahren für die Praxis. Durch das SpeedTeCC-Verfahren sind wir nicht mehr abhängig von der Außentemperatur. Damit ist das Verkleben von Holz und Betonfertigteil auch bei niedrigen Temperaturen möglich“, erklärt Jens Frohnmüller vom Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau. Er hat das Projekt gemeinsam mit Fachgebietsleiter Prof. Dr.-Ing. Werner Seim an der Uni Kassel betreut.

In der Praxis anwendbar

Das Verfahren kann auf der Baustelle viel Zeit sparen. Durch die Arbeit mit Betonfertigteilen kann ein Haus in kurzer Zeit gebaut werden. Stahlbeton muss dagegen erst einmal aushärten und trocknen.

Die Forscher begannen mit kleinen Proben für die statistische Auswertung, die bei jedem Versuch einen Maßstab größer wurden, um die Tragfähigkeit und die Dauerhaftigkeit des Klebeverbunds zu prüfen. Durch diese Versuche kann sichergestellt werden, dass der Klebeverbund zwischen Holz und Beton nicht nur kurzfristig, sondern über die gesamte Lebensdauer des späteren Gebäudes beständig bleibt. „Das i‑Tüpfelchen sind unsere 1:1‑Deckenversuche. Wir haben zwölf Deckenelemente mit unserer neuen Methode hergestellt“, sagt Frohnmüller. Diese Bauteile sind 6 Meter lang und 1,30 Meter breit. Der Versuch gelang. Die Bauteile überzeugten bei den Tests zu Trag-, Verformungs- und Schwingungsverhalten. Damit ist die Schnellklebtechnik für den mehrgeschossigen Holzbau geeignet.

Die neue Schnellklebtechnik für Holz-Beton-Verbundelemente soll möglichst schnell Eingang in die Praxis finden. „Mit dem Folgeprojekt möchten wir das Verfahren weiter in Richtung Marktreife und in die Serienproduktion bringen“, sagt Frohnmüller. Hierbei soll der Fokus auf einer möglichst einfachen und robusten Herstellungsmethode liegen.

An SpeedTeCC hat die Universität Kassel gemeinsam mit der Technischen Universität Braunschweig, dem Institut für Füge- und Schweißtechnik (IFS) und dem Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) geforscht. Derzeit arbeiten die Kooperationspartner an einem Leitfaden, um die Methode der Industrie zur Verfügung zu stellen. Diese Dokumentation wird in den nächsten Monaten auf der Homepage des Internationalen Vereins für technische Holzfragen (iVTH) in Braunschweig, welcher das von der Industriellen Gemeinschaftsforschung IGF, AiF e. V. und BMWi geförderte Projekt betreut hat, verfügbar sein.

Externer Link: www.uni-kassel.de

Aerobuster jagt herumfliegende Corona-Viren

Presseinformation des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) vom 12.11.2020

Forschende des KIT bauen preiswerten und leistungsstarken Apparat, der Krankheitserreger aus der Raumluft holen und inaktivieren kann

Aerosole spielen eine wichtige Rolle bei der Verbreitung von Covid 19. Beim Atmen, Sprechen oder Husten verbreiten sich die winzigen mit Corona-Viren beladenen Tröpfchen in Innenräumen. Besonders betroffen sind Einrichtungen wie Schulen, Kindergärten, Uni-Hörsäle, Arztpraxen oder Restaurants. Eine effektive, sichere und vor allem schnell verfügbare Lösung haben jetzt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt. Der Aerobuster ist einfach, kompakt, und kann sehr effektiv Viren und andere Krankheitserreger aus der Raumluft inaktivieren.

Aerosole und damit Viren verteilen sich in Windeseile im Raum und schweben über Stunden in der Luft. Werden sie von Menschen eingeatmet, können sich diese leicht mit Corona infizieren. „Erste Ergebnisse zeigen, dass mit unserem Aerobuster luftgetragene Modell-Viren zu fast 100 Prozent inaktiviert werden können. Dabei ist der Aerobuster mit einem hohen Luftdurchsatz extrem leistungsstark und hat deutlich niedrigere Anschaffungskosten als handelsübliche Luftreinigungsgeräte“, sagt Professor Horst Hahn, Leiter des Instituts für Nanotechnologie des KIT und einer der Erfinder des Aerobusters. Simulationen der Aerosolbewegungen in einem durchschnittlichen Klassenzimmer mit 20 Schülern belegen, dass durch den Aerobuster die Konzentration aktiver Viren in der Raumluft drastisch gesenkt und so die Ansteckungsgefahr dauerhaft erheblich vermindert werden kann.

Flexible Einsetzbarkeit und einfache Bauweise

„Das gilt natürlich auch für alle anderen Bereiche mit viel Publikumsverkehr, wie Krankenhäuser, Pflege- und Altenheime, Restaurants, Büros, Werkshallen oder öffentliche Verkehrsmittel sowie deren Wartebereiche“, sagt Hahn. Überall dort könne der Aerobuster eingesetzt werden, denn die Apparatur von der Größe einer Stehlampe sei leicht und könne platzsparend sowohl auf einem Ständer, an der Decke oder an der Wand montiert werden. „Die Vorrichtung besteht aus einem einfachen Metallrohr, einem Lüfter, wie er zur Kühlung von PCs eingesetzt wird, einem Heizmodul und einem Strahler, der ultraviolettes Licht einer bestimmten Wellenlänge aussendet“, so der Experte. „Durch das Rohr wird die Luft mittels eines Lüfters angesaugt, dann werden die Aerosole getrocknet und die Viren mit UV-C-Strahlung inaktiviert – eine lang bewährte Technik zur Desinfektion“, erläutert Dr. Jochen Kriegseis vom Institut für Strömungsmechanik. Der Luftdurchsatz des Geräts könne je nach Anwendungsbereich, Raumgröße und Zahl der Geräte im Raum angepasst werden und liege im Bereich zwischen 30 bis 100 Kubikmeter pro Stunde, je nach Leistungsfähigkeit des Lüfters. So können mit vier Aerobustern die typischen Luftmengen von kommerziellen Luftreinigern erreicht werden. Durch die Verteilung der Aerobuster im Raum sei die Wirkung sogar noch effektiver. „Die Abwärme kann zudem zum Heizen der Räume genutzt werden“, ergänzt Dr. Thomas Blank vom Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik. Der Aerobuster sei außerdem eine Investition in die Zukunft, denn er könne langfristig im Kampf gegen zukünftige Pandemien oder bei der jährlichen Grippewelle eingesetzt werden, so die drei Co-Erfinder des Geräts einhellig.

Große Stückzahlen könnten schnell verfügbar sein

Als nächsten Schritt wollen Hahn und seine Mitstreiter aus zahlreichen anderen Instituten des KIT 100 Prototypen bauen und diese selbst vor Ort weiter testen und optimieren. „Mit einem geeigneten Partner aus der Industrie könnten binnen weniger Wochen 10 000 Stück verfügbar sein“, schätzt Hahn, der auch auf Interesse und verstärkten Rückenwind aus der Politik hofft. Bei den Beschaffungskosten für die Materialien, aus denen der Aerobuster zusammengesetzt wird, rechnen die Experten mit rund 50 Euro. (mex)

Externer Link: www.kit.edu

HIV: Neuer Mechanismus entdeckt

Presseaussendung der Universität Innsbruck vom 13.11.2020

Der Kampf gegen HIV ist auch nach jahrelanger Forschung nicht gewonnen. Ein wichtiger Schritt zur Entwicklung besserer Therapien ist ein gutes Verständnis davon, wie sich das Virus auf molekularer Ebene im Körper vermehrt. Ein Team um Kathrin Breuker hat nun einen Mechanismus entschlüsselt, der für die Vermehrung des Virus zentral ist und ein neues Angriffsziel für eine Therapie bietet.

Millionen von Menschen weltweit sind mit dem Immunschwäche-Virus (HIV) infiziert. Wird dessen Vermehrung nicht mit Hilfe von antiviralen Mitteln eingedämmt, führt eine Infektion nach einiger Zeit zu einer AIDS-Erkrankung. Viele Wissenschaftler forschen immer noch intensiv nach neuen Angriffspunkten des Virus, um effizientere Therapien zu entwickeln. Die Arbeitsgruppe um Kathrin Breuker vom Institut für Organische Chemie hat nun ein weiteres solches Ziel identifiziert. Die Forscherinnen und Forscher konnten einen Mechanismus entschlüsseln, über den das Virus seine Vermehrung in menschlichen Zellen vorantreibt.

Zerstörerischen Zyklus unterbrechen

Um sich zu vermehren und auszubreiten, dringt das HI-Virus in menschliche Zellen ein und baut seine Erbinformation im Zellkern in die DNA ein. Dadurch wird aus der eingebauten Virus-DNA neue Virus-mRNA produziert, die aus dem Zellkern in das Cytosol transportiert und dort in virale Proteine, die der Virus-Replikation dienen, umgeschrieben wird. Um die Virus-mRNA schnell aus dem Zellkern zu lotsen, bringt das Virus ein bestimmtes Protein mit, das rev heißt. Es ist bekannt, dass etwa acht bis zehn solcher rev-Moleküle an die Virus-RNA binden müssen, damit die mRNA schnell den Zellkern verlassen kann. Schon lange beschäftigt die Wissenschaft die Frage, wo genau an der RNA und in welcher Reihenfolge diese rev-Proteine anlagern. Denn hier liegt ein möglicher Angriffspunkt für eine gezielte Therapie, um den zerstörerischen Zyklus der Virusvermehrung zu unterbrechen. Bisher wurde versucht, mit Hilfe von Kernspinresonanz-Spektroskopie, Kristallographie und biochemischen Experimenten das Rätsel zu lösen. Für die strukturgebenden Methoden wurden aber modifizierte Moleküle verwendet, weil die natürlichen Moleküle zu dynamisch sind und in den betroffenen Bereichen nicht kristallisieren. „Mit diesen Methoden wurde vor einigen Jahren auch eine wichtige Bindungsstelle entdeckt“, erzählt Kathrin Breuker. Mit ihrem Team hat sie nun eine neue Methode genutzt, um den Replikationsmechanismus des Virus genauer unter die Lupe zu nehmen.

Neue Bindungsstelle entdeckt

Die Innsbrucker Chemiker*innen haben die natürlichen Moleküle im Labor synthetisch nachgebaut: ein Peptid, das der Bindungsdomäne des rev-Proteins entspricht sowie unterschiedlich lange Segmente der Virus-mRNA. Deren Interaktionen beobachteten sie mit Hilfe der Elektrospray-Massenspektrometrie und Kollisions-aktivierter Dissoziation. „Wir fanden neben RNA mit einem Peptid auch Komplexe mit zwei Peptiden. Bei längeren RNA-Stücken beobachteten wir auch solche mit fünf Peptiden“, erzählt Kathrin Breuker, die mit ihrem Team diese Konstrukte genauer unter die Lupe nahm und eine neue Bindungsstelle entdeckte, die bisher nicht detektiert werden konnte. „Es handelt sich hier um eine transiente Bindungsstelle, die die rev-Proteine einfängt und dann an die bereits bekannten Bindungsstellen weiterreicht und so die Bildung von stabilen RNA-Protein-Komplexen ermöglicht“, erläutert Breuker das überraschende Ergebnis, das nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde. Dieser Fund ist nicht nur in Hinblick auf eine neue Therapie interessant, sondern klärt auch viele Forschungsergebnisse, die bisher nicht oder nur teilweise verstanden wurden.

Finanziell unterstützt wurden die Forschungen vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und der Forschungsförderungsgesellschaft FFG.

Originalpublikation:
Native mass spectrometry reveals the initial binding events of HIV-1 rev to RRE stem II RNA. Eva-Maria Schneeberger, Matthias Halper, Michael Palasser, Sarah Viola Heel, Jovana Vušurović, Raphael Plangger, Michael Juen, Christoph Kreutz & Kathrin Breuker. Nature Communications 2020, doi: 10.1038/s41467-020-19144-7

Externer Link: www.uibk.ac.at

App revolutioniert Wäschewaschen im Studierendenwohnheim

Pressemitteilung der OTH Regensburg vom 09.11.2020

Absolventen der OTH Regensburg kooperieren mit dem Studentenwerk Niederbayern/Oberpfalz und entwickeln ein System zur Waschraumbelegung. Die App wurde bereits erfolgreich im Dr.-Gessler-Wohnheim in Regensburg getestet.

In der Wohnanlage Dr.-Gessler-Straße leben rund 600 Studierende. Im Waschkeller stehen ihnen acht Maschinen zum Wäschewaschen zur Verfügung – zu Stoßzeiten sind diese häufig allesamt belegt, außerhalb dieser kann es vorkommen, dass sie überhaupt nicht genutzt werden. Dieses Problem haben Daniel Florea und Pascal Bily, beide Absolventen des Masterstudiengangs Informatik an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg), erkannt und eine Lösung in Form einer App entwickelt.

In ihrem Abschlusssemester vergangenen Sommer belegten die beiden Kommilitonen das Modul „Projektstudium 2“ bei Prof. Dr. Alexander Metzner. Daniel Florea und Pascal Bily wohnten zu dieser Zeit im Dr.-Gessler-Wohnheim bzw. im Vitusheim. Wenn es ums Wäschewaschen ging, machten beide dieselbe Beobachtung: „Wir stellten fest, dass man immer wieder in der Waschküche ankommt und alle Waschmaschinen belegt sind. Zu anderen Zeiten waren wiederum alle Maschinen frei“, sagt Daniel Florea. Sie tauschten sich über das Problem aus und überlegten sich, eine Lösung innerhalb des Seminars „Projektstudium“ zu erarbeiten. Ihr Ansatz: Mittels eines kontaktlosen 3-Achsen-Kompass-Sensors wollten sie an den einzelnen Maschinen den Strom messen, was Aufschluss darüber gibt, ob diese gerade in Betrieb sind oder nicht. Das Ergebnis sollte in einer Cloud abgebildet werden und über eine Seite auf Endgeräten wie Smartphones abrufbar sein.

Ein System mit Messmodulen für alle Waschmaschinen bauten die beiden Informatiker dann zum Probelauf im Dr.-Gessler-Wohnheim ein. „Der Testlauf lief aus unserer Sicht sehr gut“, sagt Pascal Bily. Das Feedback der Nutzer sei durchweg positiv gewesen und das System sei bislang ohne Ausfälle durchgelaufen. Zurzeit befinden sich die beiden App-Macher in Gesprächen mit dem Studentenwerk Niederbayern/Oberpfalz über die Installation des Systems in weiteren Wohnheimen. Geschäftsführerin Gerlinde Frammelsberger zeigte sich begeistert: „Wir wollen die beiden jungen Absolventen unterstützen und prüfen derzeit, ob eine Ausweitung des Systems auf weitere unserer Wohnanlagen möglich wäre.“

Die Informatik-Absolventen sind inzwischen übrigens keine Heimbewohner mehr: Sie haben beide eine Anstellung als Software Development Engineer bei der Vector Informatik GmbH in Stuttgart bzw. Karlsruhe angetreten, wo sie sich mit Ethernet- bzw. Softwareanwendungen für die Automobilindustrie beschäftigen.

Externer Link: www.oth-regensburg.de