Hier fließen Ideen für morgen

Mit der neuen Förderrunde der innovate! academy mit dem Schwerpunkt "Water-Enabled Materials" machen sich sechs Forschende auf den Weg, ihre Ideen in die Anwendung zu bringen.

Drei ihrer Projekte zeigen beispielhaft, wie ein smarter Umgang mit Wasser dazu beitragen kann, Herausforderungen in den Bereichen Versorgung, Klimaanpassung und Energiewende zu lösen.

Die Ideen

Dr. Tom Bode entwickelt an der Leibniz Universität Hannover einen neuartigen Nebelfänger mit extrem feinen Fasern, der Wasser aus Nebel sammelt. Im Vergleich zu herkömmlichen Nebelnetzen fängt „Fog2Water“ die enthaltenen Wassertröpfchen besonders effizient ein und soll aus nachhaltigen Materialien bestehen. Gelingt die Übertragung vom Labor in robuste und kostengünstig herstellbare Großflächen, könnte die Technologie in wasserarmen Regionen eine gute Quelle für die lokale Wasserversorgung werden.

Prof. Dr.-Ing. Christina Eisenbarth macht Regenwasser zur Ressource. An der Technischen Universität Darmstadt entwirft sie mit ihrem Team textile Fassadenelemente. „HydroSKIN“ nimmt Regenwasser auf und leitet es in ein Reservoir. Das gesammelte Wasser kann im Gebäude als Brauchwasser genutzt werden und spart so Trinkwasser ein. An heißen Tagen wird aufbereitetes Wasser wieder in die Textilien zurückgeführt, um durch Verdunstung Gebäude und Stadtraum zu kühlen. Das Entlastet das Kanalisationssystem bei Starkregen, gleichzeitig kann in Hitzeperioden der Kühlenergiebedarf verringert werden.

In Dr. Jacob Schneidewinds Projekt an der Friedrich-Schiller-Universität Jena treibt Sonnenlicht eine Reaktion an, bei der aus Wasser Wasserstoff und Wasserstoffperoxid entstehen. Das instabile Wasserstoffperoxid wird bei „PERMEA“ durch einen speziell entwickelten Reaktor abgetrennt, sodass der Wasserstoff sicher und effizient gewonnen werden kann. Der Prozess kommt ohne Strom aus und kann erneuerbare Energien in Sektoren bringen, die bisher vor allem durch fossile Energieträger versorgt werden. Insbesondere durch die Nutzung von grünem Wasserstoff für die Produktion von Dünger und Stahl könnten bis zu 10 Prozent der globalen Treibhausgas Emissionen vermieden werden.

Die Herausforderungen

Die Grundlagen sind gelegt, nun geht es darum, die Technologien für den Einsatz in der Praxis fit zu machen. Dafür müssen die Forschenden komplexe Material- und Prozesszusammenhänge verstehen, optimieren und auf größere Anwendungen übertragen. Vor welchen Herausforderungen stehen die Forschenden aktuell?

Fog2Water: Bisher setzen besonders effiziente Nebelfänger oft auf fluorierte Materialien oder synthetische Schmierstoffe. „Die größte Herausforderung besteht darin, die Faserstruktur und die gleitfähige Oberfläche so aufeinander abzustimmen, dass der Nebelfänger effizient, langlebig und zugleich kostengünstig herstellbar ist“, sagt Bode.

Foto: Patrick Pollmeier

HydroSKIN: Damit die Kühltextilien in unterschiedlichen Gebäuden und Klimazonen optimal funktionieren, müssen viele Einflussfaktoren berücksichtigt werden. „Die Herausforderung besteht darin, diese komplexen Zusammenhänge so vorherzusagen, dass sich für unterschiedliche Anwendungen und Regionen die optimale Materialkombination gezielt entwickeln lässt“, so Eisenbarth.

PERMEA: Grüner Wasserstoff kann nur dann einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten, wenn seine Herstellung sicher, effizient und in großem Maßstab möglich wird. „Dabei gilt es Herausforderungen bei der Konstruktion von Prototypen zu lösen und eine Gründung zur Kommerzialisierung der Technologie vorzubereiten“, sagt Schneidewind.

Wie unterstützt die innovate! academy?

Die drei Fellows wollen mit ihrer Forschung den Schritt aus dem Labor wagen und ihre Ideen  in die Praxis bringen. Dabei bietet die innovate! academy jeweils unterschiedliche Unterstützung: vom Austausch über neue Anwendungsideen bis hin zur Vorbereitung einer Ausgründung.

Für Bode ist die Academy ein wichtiger Schritt auf dem Weg vom Forschungsprojekt zur praxistauglichen Produktlösung. Er erhofft sich Unterstützung bei Prototypentwicklung, Schutzrechten, Geschäftsmodellen und Kooperationen mit Praxispartnern. „Außerdem möchte ich besser verstehen, welche Anforderungen spätere Anwenderinnen und Anwender an das System stellen und wie sich diese frühzeitig in die Entwicklung integrieren lassen“, sagt er. Eisenbarth sieht in der Academy vor allem die Chance, neue Perspektiven auf ihre Forschung zu gewinnen. „Besonders spannend finde ich den Austausch mit Fellows aus unterschiedlichen Fachrichtungen“, sagt sie. Die verschiedenen Blickwinkel könnten helfen, neue Anwendungsideen, Kooperationen und Transferwege für HydroSKIN zu entwickeln. Für Schneidewind kommt die Förderung genau zur richtigen Zeit: Neben der technologischen Weiterentwicklung steht bei ihm die Vorbereitung einer möglichen Ausgründung im Fokus. Die innovate! academy soll ihn dabei unterstützen, unternehmerische Kompetenzen aufzubauen und sich mit anderen transferorientierten Forschenden zu vernetzen.

Unsere Innovationsförderung

In der innovate! academy erweitern die Forscher:innen ihr Netzwerk, professionalisieren sich in Intensivseminaren zu Translation oder Leadership und lernen viel durch den Austausch untereinander. Die zweijährige Förderung ermöglicht ihnen neben den Personal- und Projektmitteln, ihre unternehmerische Handlungs- und Entscheidungskompetenz zu stärken oder ihre Erfahrungen in der Führung von Teams und im Management zu erweitern.

Die Geförderten des 4. Jahrgangs

  • Jun.-Prof. Dr.-Ing. Christina Eisenbarth, Technische Universität Darmstadt
    Forschungsthema: HydroSKIN: Water-Enabled Textile Façades for Rainwater Harvesting and Evaporative Cooling 
  • Dr. Christine Khoury, Technische Universität München
    Forschungsthema: Engineering a scalable photocatalytic flow reactor for energy efficient removal of persistent organic contaminants from industrial wastewater 
  • Dr. Sebastian Engel, Friedrich-Schiller-Universität Jena
    Forschungsthema: Entwicklung von großflächigen 2- und 3-phasigen Membranen zum pyroelektrisch unterstützten Solar-Water-Splitting 
  • Dr. Jacob Schneidewind, Friedrich-Schiller-Universität Jena
    Forschungsthema: PERMEA – Enabling scalable photocatalytic water splitting through efficient hydrogen peroxide separation 
  • Dr. Tom Bode, Leibniz Universität Hannover
    Forschungsthema: FOG2WATER – Nachhaltige, SLIPS-basierte Nanofasersysteme zur Gewinnung von Wasser aus der Luft in Trockengebieten 
  • Dr. Henrike Jakob, Technische Universität München
    Forschungsthema: Water-Enabled Porous Materials for Pulsed Plasma Thrusters in Dual-Mode Water Electrolysis Propulsion Systems
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