Livermore (pte/02.08.2024/12:30)

Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (https://www.llnl.gov) (LLNL) haben für die elektrochemische Umwandlung von CO2 mittels grünem Strom eine Plattform zur Katalysatorbeschichtung entwickelt, bei der die physikalische Gasphasenabscheidung eingesetzt wird. Ziel ist die umweltneutrale Produktion von Chemikalien und Kraftstoffen wie Ethylen, Ethanol und Essigsäure

Mit dieser Technik lassen sich Beschichtungen aus Metall herstellen. Sie werden verdampft und schlagen sich, ähnlich wie Wasserdampf auf einer kalten Fensterscheibe, gleichmäßig auf einer Unterlage ab. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Kontrolle von Dicke, Zusammensetzung, Morphologie und Porosität.

Multikohlenstoffe erzeugen

Bisher haben nur Kupfer und seine Legierungen gezeigt, dass sie CO2 effizient in sogenannte Multikohlenstoffe wie Ethylen, Ethanol, Acetat und Propanol umwandeln können. "Wir haben eine neue skalierbare und abstimmbare Katalysatorplattform entwickelt, die es ermöglicht, die Katalysatorzusammensetzung abzustimmen, ohne dessen Morphologie oder die Katalysatorintegration in den Elektrolyseur zu verändern", sagt LLNL-Materialwissenschaftler Jürgen Biener.

Die neuen Katalysatoren lassen sich also problemlos in bereits vorhandenen Elektrolyseuren einsetzen. Bei der Elektrolyse von CO2 wird das Klimagas, ähnlich wie Wasser bei der Elektrolyse in Wasser- und Sauerstoff aufgespalten wird, in Sauerstoff und Kohlenmonoxid (CO) zerlegt. CO ist die Basischemikalie, aus der meist unter Zusatz von Wasserstoff mit etablierten Techniken wertvolle Multikohlenstoffe hergestellt werden.

Grüne Verbrennungsmotoren

In der chemischen Industrie könnten diese Produkte Erdgas und Erdöl ersetzen. Die mit grünem CO und grünem Wasserstoff hergestellten Produkte sind umweltneutral, weil das Ausgangsprodukt CO2 der Atmosphäre entnommen wird. Auch Schiffe, Lkws, Bahnen und Flugzeuge, die heute mit Diesel und Kerosin betrieben werden, könnten ihre Verbrennungsmotoren behalten und dennoch keine Last mehr für das Klima darstellen, heißt es.

"Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, die CO2-Elektrolyse durch den Einsatz verdünnter Kupferlegierungen systematisch zu optimieren, um die Effektivität bei der Erzeugung sauberer Rohstoffe für die Chemie- und Transportindustrie zu erhöhen", so der LLNL-Physiker Joel Varley, der die Simulationsarbeiten für diese Entwicklung geleitet hat.

 

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Riverside (pte/19.06.2024/06:05)

Große Waldbrände beeinflussen das Wetter so, dass es neue Waldbrände begünstigt. Je größere Flächen betroffen sind, desto wahrscheinlicher ist es, dass neue Feuer ausbrechen. Das haben Forscher der University of California Riverside (https://www.ucr.edu/ ) festgestellt. Ursache ist unter anderem der zurückbleibende Ruß, der solare Wärme einfängt und die Tage heißer und trockener macht als sie mit heiler Vegetation wären.

Brände verändern Wetter

Viele Studien befassen sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auf Waldbrände. Diesmal ging es jedoch umgekehrt um die Frage, ob große Brände auch das Klima, zumindest aber das Wetter, verändern. "Ich wollte herausfinden, welchen Einfluss Aerosole haben, die bei Waldbränden freigesetzt werden", sagt James Gomez, Doktorand von Robert Allen, Professor für Geowissenschaften.

Es gibt zwei Arten von Aerosolen: reflektierende und absorbierende. Sulfataerosole, die als Nebenprodukte bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe entstehen, sind reflektierend und können die Umwelt abkühlen. Sie reflektieren die solare Wärmestrahlung zurück ins All. Diese Aerosole haben abgenommen, weil fossile Brennstoffe weniger genutzt werden. Das führt zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen, was die Erderwärmung verlangsamt.

Ziel kontrollierte Brände

Doch gleichzeitig entfällt die kühlende Wirkung dieser Aerosole, sodass die absorbierenden Aerosole überwiegen und die Erdtemperatur dort ansteigt, wo es gebrannt hat. Sie erhöhen die Temperaturen nicht nur direkt, sondern auch indirekt, indem sie Wolkenbildung erschweren und so Niederschläge reduzieren.

"Hier in Kalifornien hat sich die Vegetation sehr stark ausgebreitet", sagt Gomez. Damit steige auch die Menge an brennbarem Material. "Wir müssen häufiger kleine Brände zulassen, um die Menge dieses Brennmaterials zu reduzieren. Mit mehr Waldbewirtschaftung und mehr kontrollierten Feuern könnten wir weniger Großbrände haben. Das liegt in unserer Hand." Damit würden gleichzeitig die Wetterlagen reduziert, die Waldbrände begünstigen.

 

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Peking (pte/05.08.2024/10:30)

Die zunehmende Lichtverschmutzung vor allem in Großstädten während der Nacht hat für Pflanzen und Tiere tiefgreifende Folgen, wie Forscher der Chinese Academy of Sciences (https://english.cas.cn) nachgewiesen haben. Ihnen zufolge führt eine hohe nächtliche Belastung mit künstlichem Licht dazu, dass die Blätter härter werden. Damit wird es aber auch schwerer für Insekten, sich zu ernähren. Die Folge ist laut dem korrespondierenden Autor Shuang Zhang eine Gefährdung der städtischen Nahrungsketten.

Zehn Prozent heller

Zuerst ist den Forschern aufgefallen, dass die Blätter der Bäume in den meisten Städten nur wenig Anzeichen einer Schädigung durch Insekten aufweisen. In "Frontiers in Plant Science" weisen sie nach, dass künstliches Licht in der Nacht bei zwei der häufigsten Baumarten in Peking zäheren Blättern und zu einer Verringerung der pflanzenfressenden Insekten geführt hat. Das künstliche Licht hat die Nachthelligkeit um fast zehn Prozent erhöht.

Die Forscher sind davon ausgegangen, dass sich Pflanzen bei großen Mengen an künstlichem Licht eher auf die Abwehr konzentrieren, also auf zähere Blätter mit mehr chemischen Bestandteilen für ihren Schutz. Für die Studie haben sich die Forscher daher auf zwei Arten von Straßenbäumen konzentriert: auf den japanischen Pagodenbaum und auf grüne Eschen. Obwohl sich diese Bäume sehr ähnlich sind, verfügen die Pagodenbäume über kleinere und weichere Blätter, die von Pflanzenfressern bevorzugt werden.

Nahrungskette gefährdet

Das Team hat an Hauptstraßen 30 Stellen für die Entnahme von Proben in einem Abstand von rund 100 Metern identifiziert. Zudem wurde die Belastung durch künstliches Licht ermittelt. Insgesamt wurden fast 5.500 Blätter gesammelt und untersucht. Bei beiden Arten von Bäumen führte eine größere Menge an künstlichem Licht zu härteren Blättern. Je härter das Blatt, desto weniger Spuren von Pflanzenfressern konnte nachgewiesen werden. Je intensiver die Belastung mit Licht war, desto mehr Blätter wurden gefunden, die keine Spuren der Insekten nachwiesen.

Laut Zhang ist der zugrundeliegende Mechanismus noch nicht vollständig geklärt. Die Pagodenbäume mit einer höheren Belastung wiesen geringere Werte an Nährstoffen wie Phosphor auf. Damit waren sie auch für die Planzenfresser weniger interessant. Die Blätter der grünen Eschen wurden von größeren Mengen an Licht stärker geprägt. Sie verfügten über höhere Werte an Stickstoff, kleinere Blätter und weniger chemische Abwehrstoffe.

Diese Bäume werden von den Pflanzenfressern jedoch weniger bevorzugt. Insgesamt ist diese Entwicklung laut Zhang Besorgnis erregend. Gibt es weniger Insekten, verfügen auch andere Arten wie räuberische Insekten oder Vögel über weniger Nahrung.

 

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Tokio/Saitama (pte/03.03.2023/12:30) Ein neuer Supercomputer von Forschern der Japan Meteorological Agency (https://www.jma.go.jp/jma/indexe.html) (JMA), Fujitsu (https://www.fujitsu.com/global) und des Forschungsinstituts Riken (https://www.riken.jp/en/) soll Japan dabei helfen, Umweltkatastrophen durch extrem starke Regenfälle sechs Stunden vorher zu prognostizieren. Menschen könnten somit aus bedrohten Gebieten rechtzeitig evakuiert werden.

Überschwemmungen und Erdrutsche

Es geht darum, Regenbänder rechtzeitig zu erkennen, die durch Cumulonimbus-Wolken ausgelöst werden, die sich nur wenig bewegen. Im Volksmund werden sie auch Gewitterwolken genannt, weil sie örtlich nicht nur gewaltige Mengen an Niederschlag bringen, sondern oft auch mit Gewittern verbunden sind. In Japan löst dieses Wetterphänomen regelmäßig Überschwemmungen und Erdrutsche aus. Mit seinem subtropischen Klima ist das Land besonders anfällig für dieses Risiko.

Der neue Rechner basiert auf Fujitsus Supercomputer "Primeehpc FX1000", besteht aus 24 Racks und erreicht eine theoretische Spitzenleistung von etwa 31,1 Petaflops. Ein Petaflop entspricht einer Brd. Gleitkomma-Operationen pro Sekunde. Das System verfügt über einen Hochgeschwindigkeitsspeicher mit einer Gesamtkapazität von 42,3 Petabyte. Der Supercomputer ist mit Schutzmechanismen gegen verschiedene Katastrophen wie Erdbeben und Überschwemmungen ausgestattet.

Vorhersagetechnik von Meteorologen

Die JMA hat mit dem Supercomputer "Fugaku" seit Juni 2022 bereits eine Vorhersagetechnologie für katastrophale Regenfälle entwickelt, die der neue Supercomputer nutzen soll. "Wenn solche Regenbänder auftreten, führen sie sehr wahrscheinlich zu einer Katastrophe. Sobald unsere Warnungen veröffentlicht werden, möchte ich, dass sich die Menschen auf eine massive Regenkatastrophe vorbereiten", sagt JMA-Leiter Naoyuki Hasegawa.

Um regional zuverlässige Prognosen erstellen zu können, hat die JMA das Land, das flächenmäßig nur wenig größer ist als Deutschland, in elf Zonen aufgeteilt, die im Durchschnitt fast so groß sind wie Nordrhein-Westfalen. Ist in einer dieser Zonen die Wahrscheinlichkeit für Starkregen hoch, will die JMA ihre Warnung bereits einen halben Tag im Voraus veröffentlichen, mindestens aber sechs Stunden vorher.

 

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