Größte Wärmepumpe der Welt geht im Nachbarland ans Netz: Sie läuft mit Meerwasser
Das deutsche Unternehmen MAN Energy Solutions hat in Dänemark eine groß dimensionierte Meerwasser-Wärmepumpe in Betrieb genommen. Die Anlage versorgt zwei Städte mit Wärme und deckt den Bedarf von insgesamt 25.000 Haushalten.
Ende 2024 hat das Augsburger Unternehmen MAN Energy Solutions eine der weltweit größten Meerwasser-Wärmepumpenanlagen in Esbjerg, Dänemark, in Betrieb genommen. Zusammen mit weiteren Anlagen soll sie das örtliche Kohlekraftwerk ersetzen, das im August 2024 abgeschaltet wurde. Die Wärmepumpe nutzt Meerwasser und Windstrom, um Esbjerg und die Nachbarstadt Varde mit klimafreundlicher Fernwärme zu versorgen. Das Projekt könnte künftig als Modell für ähnliche Vorhaben in Deutschland dienen.
120.000 Tonnen weniger CO₂ Die neue Wärmepumpe erzeugt jährlich rund 280.000 Megawattstunden Wärme und versorgt damit etwa 25.000 Haushalte. Zusammen mit einer zweiten geplanten Anlage erreicht sie eine Heizleistung von 70 Megawatt. Ergänzend sind ein nachhaltiger Holzschnitzelkessel mit 60 Megawatt sowie ein 40-Megawatt-Elektrokessel für Spitzenlasten ins System eingebunden. Dadurch lässt sich die Wärmeerzeugung flexibel an den Bedarf anpassen. Mit der neuen Technologie kann Esbjerg seine CO₂-Emissionen jährlich um 120.000 Tonnen senken.
Pro Sekunde strömen 4.000 Liter Meerwasser durch die Wärmepumpe, die dem Wasser zwei bis drei Grad Wärme entzieht. Ein Kältemittel – in diesem Fall CO₂ – hebt die Temperatur im Kompressor auf das benötigte Niveau an. Für jede eingesetzte Megawattstunde Strom liefert die Anlage etwa drei Megawattstunden Wärme. Der Strom stammt überwiegend aus Windparks vor der dänischen Küste. Schwankungen bei Stromerzeugung und Wärmebedarf kann das System problemlos ausgleichen.
Magneten statt Kältemittel: Neue Wärmepumpen-Technologie spart auch Koste Vorteile für Umwelt und Städte Ein praktischer Vorteil dieses Projekts: Haushalte müssen für die Umstellung auf Fernwärme aus Meerwasser keine neuen Heizsysteme installieren. Das macht das Konzept besonders kosteneffizient. In Dänemark sind bereits rund zwei Drittel der Haushalte an das Fernwärmenetz angeschlossen.
Dänemark verfolgt das Ziel, bis 2024 klimaneutral zu werden. Die neue Wärmepumpe trägt erheblich dazu bei. Dr. Uwe Lauber, CEO von MAN Energy Solutions, betont, dass Esbjerg zeigt, wie urbane Energiesysteme mit erneuerbaren Technologien neu gestaltet werden können. Die Anlage diene als Vorbild für Städte weltweit, die nachhaltige Wärmelösungen etablieren wollen.
Physik: Durchbruch bei Erforschung von Licht – Experiment gelingt zum ersten Mal
Licht ist eines der wichtigsten Forschungsobjekte in der Physik. Wissenschaftler*innen gelang es nun, zum ersten Mal überhaupt einen Kristall daraus herzustellen. Das war nur mit Nutzung der Quantenebene möglich.
Physik: Licht, einmal flüssig, einmal fest „Supersolide“ Kristalle sind eine spezielle Form des Zustandes, in dem sich ein Stoff befinden kann. Sie sind nur mittels der Nutzung der Quantenebene der Physik möglich, da sie sich gleichzeitig in zwei Aggregatskategorien befinden: Nämlich fest und flüssig zugleich. Sie herzustellen, ist an sich schon eine große Herausforderung. Einige Forscher*innen trieben dies jedoch noch etwas weiter: Sie stellten unter anderem aus Licht (das eigentlich keine Masse hat) einen solchen Kristall her.
Solche Kristalle wurden schon aus Atomen hergestellt, auch wenn das bereits einige Schwierigkeiten birgt. Nun gelang es jedoch, bei einem solchen Versuch zum ersten Mal überhaupt eine Verbindung zwischen einem Atom und Licht herzustellen. Dabei nutzten die Forscher*innen ein „Polariton“, ein neues System, bei dem durch extrem starke elektromagnetische Felder ein Photon mit einem „Quasipartikel“, also einem noch nicht völlig ausgebildeten Atom, verbunden werden.
Dass das theoretisch möglich ist, war schon länger klar. Nur wurde es nun auch in die Tat umgesetzt. Das ist vor allem deswegen besonders wichtig für die Physik, weil mithilfe von supersoliden Kristallen beobachtet werden kann, wie ein Atom sich verhält. Alle störenden Kräfte und Beziehungen, die sonst das Bild vernebeln, sind hier nicht mehr vorhanden. Dadurch ist eine ganz andere Forschung möglich.
Um den Kristall herzustellen, mussten die Forscher*innen vor allem ein Problem lösen: Der Aggregatzustand benötigt extreme Kälte, was in diesem Fall mit dem extrem seltenen Gas Helium-4 erreicht wurde, wie die Wissenschaftler*innen in ihrer Studie schreiben. Für die Physik bedeutet dies, dass die Erforschung der Quantenebene jetzt noch viel schneller vorangetrieben werden kann.
KI-Turbine „Jupiter“ Europas schnellster Computer steht im Rheinland
In Jülich wird gerade der schnellste Computer Europas aufgebaut – „Jupiter“ soll mithilfe von KI drängende Probleme unserer Zeit lösen.
„Ich bin zu faul zum Rechnen“, antwortete Konrad Zuse, wenn er gefragt wurde, warum er die Z1 gebaut hatte. Die Z1 bestand aus 30.000 mechanischen Einzelteilen, angetrieben von einem Staubsaugermotor. Sie gilt als Vorläufer heutiger Computer. Seine Rechenleistung: Eine Instruktion – sprich: ein Befehl an die Maschine – pro Sekunde.
Das war 1937. Wenn in den kommenden Monaten der Supercomputer „Jupiter“ am Forschungszentrum Jülich in Betrieb geht, wird er der erste Rechner der Exascale-Klasse in Europa sein und damit einer der schnellsten Computer der Welt. „Jupiter“ steht für „Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research“ (etwa: „Gemeinsames Unternehmen – Vorreiter für innovative und transformative Exascale-Forschung“), Forscher lieben nun mal Akronyme.
Die „Jupiter AI Factory“, kurz: „JAIF“, wird mit rund 55 Millionen Euro von der europäischen Super-Computing-Initiative EuroHPC Joint Undertaking, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung und den Wissenschaftsministerien in Nordrhein-Westfalen und Hessen gefördert. Warum das mehr als eine reine Rekordjagd ist, dazu gleich mehr.
In den knapp 90 Jahren seit Zuses Erfindung ist die Leistungsfähigkeit der digitalen Universalmaschinen astronomisch angewachsen. Etwa alle zehn Jahre steigert sich die Leistung der schnellsten Rechner der Welt um das Tausendfache. Als Ende der 1980er Jahre in Jülich das erste deutsche Höchstleistungsrechenzentrum gegründet wurde, schaffte man sich einen Supercomputer namens Cray Y-MP an, der brachte es schon auf eine Milliarde Berechnungen pro Sekunde. Gut 15 Jahre später stand an dieser Stelle der „Jump“ von IBM, mit einer Leistung von fast neun Teraflops. Der „Flop“ hatte als Maßeinheit die „Instruktionen pro Sekunde“ ersetzt.
Flop steht für „Floating Point Operations Per Second“. Gemeint ist die Anzahl der Gleitkomma-Operationen pro Sekunde. Die bewegliche Kommastelle benötigt man, damit der Computer auch mit gebrochenen Zahlen und vor allem in größeren Zahlenräumen rechnen kann. „Tera“ steht für eine Billion, also eine 1 mit 12 Nullen. Das klingt nach viel, aber ein Teraflop entspricht nur ungefähr der Rechenleistung eines neuen Smartphones. „Jupiter“ entspricht der Leistung von einer Million Smartphones
„Exa“ steht für eine Trillion, 18 Nullen hinter der 1. Damit entspricht „Jupiter“ der Leistung von einer Million Smartphones. Würde man die aufeinanderstapeln, prahlt ein Erklärvideo des Jülicher Supercomputing Centre, erreichten sie die Höhe des Mount Everest. In wie dünner Luft man sich mit dem Exascale-Rechner tatsächlich bewegt, bezeugt eine andere steile Behauptung aus Jülich: Ein rechenintensives Basismodell wie den bekannten KI-Assistenten ChatGPT könne „Jupiter“ binnen zwei Tagen trainieren. Der Supercomputer, schwärmt die NRW-Landesregierung, sei „quasi die Turbine für den neuen Rohstoff Künstliche Intelligenz“.
Was bedeutet das?
Wenn wir derzeit von Künstlicher Intelligenz (KI) sprechen, meinen wir vor allem maschinelles Lernen. Das funktioniert beim Computer wie beim Menschen durch Wiederholung. In der Wiederholung, sprich dem Training der KI-Modelle, lernt der Algorithmus selbständig die Struktur und den Informationsgehalt der Daten zu erkennen. Wozu er allerdings mit einer Menge an Informationen gefüttert werden muss, Stichwort Big Data.
Astrid Lambrecht, die Vorstandsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich, beruhigt Ängste vor einer möglichen Übermacht der Maschinen gerne mit der Aussage, dass das menschliche Gehirn auf absehbare Zeit, wenn nicht für immer, dem Computer überlegen sein wird. Trotzdem: die Datenmengen, die KI verarbeiten kann, sind für Menschen unmöglich zu bewältigen. Unterlegen ist der Mensch auch, wenn es darum geht, komplexe Muster oder Strukturen zu verstehen oder schnell aus Versuchen und Fehlern zu lernen. Das ist der Grund, warum die Computer in Schach und seit einigen Jahren auch im noch viel komplexeren Go-Spiel selbst für die besten Spieler unschlagbar geworden ist. Ungeheurer Energiebedarf der Künstlichen Intelligenz
Je komplexer die Aufgabe, je größer die Datenmenge, desto stärker muss auch die geballte Rechenpower sein. Wie die von „Jupiter“: KI-Modelle sollen mit Hilfe des Jülicher Supercomputers schneller entwickelt, getestet und verbessert werden als je zuvor. Dass maschinelles Lernen sehr viel mehr als einen alten Staubsaugermotor braucht, erkennt man übrigens auch am ungeheuren Energiebedarf der Künstlichen Intelligenz. Bis 2030, schätzen Experten, werden dank des KI-Booms (und Kryptowährungen) Rechenzentren rund 3,5 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs ausmachen.
Aber „Jupiter“ wird jetzt nicht einfach neue KI-Chatbots entwickeln?
Natürlich nicht. Der Supercomputer wird seine Rechenkraft in den Dienst fast aller gesallschaftlichen Bereiche stellen: Gesundheitswesen, Bildung, Medien, öffentlicher Sektor. Wissenschaftliche Fragen zu so drängenden Themen wie dem Klimawandel, der Bewältigung zukünftiger Pandemien oder nachhaltiger Energieerzeugung sollen durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz und der Analyse großer Datenmengen ermöglicht werden. Das Stromnetz soll dank „Jupiter“ effizienter genutzt, Anlagestrategien am Finanzmarkt optimiert oder wirksamerer Medikamente entwickelt werden.
Und wie funktioniert so ein Superrechner?
Im Inneren der 125 Rechenschränke, sogenannte Racks, aus denen „Jupiter“ besteht, sind annähernd 24.000 „Grace Hopper Superchips“ des amerikanischen Chipherstellers Nvidia verbaut. Nvidia gilt derzeit als das wertvollste Unternehmen der Welt und seine Prozessoren als das neue Öl in der Tech-Industrie. Eben weil die speziell für rechenintensive Simulationen – wie etwa bei Modellen zum Klimawandel – und das Training von KI-Modellen optimiert sind. Genau genommen ist jeder einzelne dieser kleinen Hochleistungsprozessoren bereits sein eigener Supercomputer. Darf es noch ein bisschen mehr sein?
Der „Jupiter“ ist modular aufgebaut, er kann also in Zukunft noch erweitert werden. Und das nicht nur um weitere Grace-Hopper-Chips. Sondern auch um die nächste Rechner-Revolution: Auch Quantencomputer und sogenannte neuromorphe Chips – Mikroprozessoren, die nach dem Vorbild von natürlichen Nervennetzen etworfen sind – soll er in seinen Rechenablauf integrieren können.
Beim Zuse, es wird immer komplizerter: Was macht denn so ein Quantencomputer anders?
Ein Quantencomputer verhält sich zur mechanischen Z1 wie das Raumschiff Enterprise zum Ochsenkarren. Der klassische Computer speichert Informationen in Bits. Die können zwei physikalische Zustände einnehmen: Strom an oder Strom aus, On oder Off, 1 oder 0. Der Quantencomputer verwendet Qubits: Die ermöglichen es subatomaren Teilchen – nach den Lehren der Quantenmechanik –, in mehr als einem Zustand gleichzeitig zu existieren: also 1 und 0. Dadurch können Quantencomputer viele, vielleicht sogar unendlich viele Berechnungen parallel durchführen.
Auch in Jülich forscht man schon seit längerem an Quantencomputern, entwickelt weniger störanfällige Qubits und Kryo-Elektronik zur Steuerung von Qubits bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt von minus 273 Grad Celsius. Vor drei Jahren wurde hier Europas erster sogenannter Quantenannealer vorgestellt, ein System, das mit mehr als 5000 Qubits rechnet. Experten gehen davon aus, dass Quantencomputer in den nächsten ein bis zwei Jahrzehnten bei bestimmten Problemen hundert, tausend oder sogar Millionen Mal schneller sein werden als die aktuelle Generation der Supercomputer.
Charité-Forschern mit Durchbruch bei unheilbarer Krankheit
Weltweit leiden tausende Menschen unter Gliedergürtel-Muskeldystrophie (LGMD), einer schweren Form des Muskelschwunds. Beginnend mit Muskelschwäche besonders in den Schultern und Hüften kommen später auch andere Körperregionen hinzu. „Als Teenager ist man noch sportlich und mit 40 Jahren sitzt man im Rollstuhl“, beschreibt Simone Spuler, Leiterin der Studie an der Charité die Erkrankung in einer Mitteilung, den typischen Verlauf der Erkrankung.
Doch nun gibt es Hoffnung: Am Experimental and Clinical Research Center (ECRC) der Charité unter der Leitung von Professorin Simone Spuler wurde erstmals ein Gendefekt korrigiert, der für diese schwere Form des Muskelschwunds verantwortlich ist.
Spektakuläre Entdeckung nach 20 Jahren Forschung: Muskeln regenerieren sich Die Forscher setzten auf die Gen-Schere Crispr/Cas9, um die krankheitsverursachende Mutation im Dysferlin-Gen zu reparieren. Dieses Gen ist entscheidend für den Erhalt der Muskelstruktur, und eine Mutation führt dazu, dass die Muskeln immer schwächer werden. Um diese genetische Störung zu beheben, entnahmen die Wissenschaftler Muskelstammzellen von zwei Patienten, die an der Erkrankung litten. Mit Hilfe der Crispr/Cas9-Technologie gelang es, die Mutation zu korrigieren, sodass die Zellen funktionsfähige Proteine produzierten.
Herausforderungen bei der Anwendung am Menschen: Therapie kann zunächst nur ein bis zwei Muskeln heilen Dennoch bringe dies am Menschen noch viele Herausforderungen mit sich, betonten die Forscher. „Unser Körper hat über 600 Muskeln, und es ist nicht einfach, sie alle gezielt anzusteuern“, sagt Spuler. Die Behandlung könne zunächst nur ein bis zwei Muskeln heilen. Dr. Helena Escobar Fernandez, die Erstautorin der Studie, wählte bewusst eine häufige Mutation als Ziel, um möglichst vielen Patienten eine Aussicht auf Heilung zu geben.
Flüssigmetall-Batterien: Die Zukunft der Energiespeicherung?
Flüssigmetall-Batterien könnten die Energiespeicherung revolutionieren. Sie bieten eine vielversprechende Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien, da sie langlebiger, umweltfreundlicher und kostengünstiger sind. Forscher und Unternehmen weltweit arbeiten an der Weiterentwicklung dieser Technologie, um sie marktreif zu machen. Dieser Artikel beleuchtet das Potenzial, die Herausforderungen und die möglichen Auswirkungen der Flüssigmetall-Batterien auf die Energiewende.
Inhaltsübersicht Einleitung
Wie funktionieren Flüssigmetall-Batterien?
Vorteile und Herausforderungen dieser Technologie
Wann kommen Flüssigmetall-Batterien auf den Markt?
Fazit
Einleitung Die Welt benötigt dringend neue Lösungen für eine nachhaltige und effiziente Energiespeicherung. Flüssigmetall-Batterien könnten genau diese Antwort liefern. Während Lithium-Ionen-Batterien in vielen Bereichen dominieren, haben sie auch erhebliche Nachteile: begrenzte Rohstoffe, hohe Kosten und Umweltprobleme durch den Abbau von Lithium und Kobalt. Hier kommen Flüssigmetall-Batterien ins Spiel. Diese innovative Technologie verspricht nicht nur eine längere Lebensdauer, sondern auch eine kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternative. Entwickelt von führenden Wissenschaftlern und bereits in ersten Pilotprojekten getestet, könnte sie bald in großem Maßstab zum Einsatz kommen. Doch was macht Flüssigmetall-Batterien so besonders? Wie unterscheiden sie sich von bisherigen Lösungen, und wann könnten sie auf den Markt kommen? Dieser Artikel gibt einen detaillierten Einblick in die Technologie, aktuelle Entwicklungen und die möglichen Auswirkungen auf unsere Energieversorgung.
Wie funktionieren Flüssigmetall-Batterien? Flüssigmetall-Batterien sind eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Doch was macht sie so besonders? Der Schlüssel liegt in ihrem einzigartigen Aufbau und den verwendeten Materialien. Statt fester Elektroden, wie sie in herkömmlichen Batterien zu finden sind, bestehen Flüssigmetall-Batterien aus geschmolzenen Metallen und einer speziellen Salzschmelze...........
Kaum ein medizinisches Feld wird derzeit so sehr erforscht wie das der Demenz. Der Grund dafür liegt auf der Hand: Allein in Deutschland leben etwa 1,8 Millionen Menschen mit der Krankheit, bis 2050 soll diese Zahl sogar auf 2,8 Millionen ansteigen. Zu diesem Schluss kommen Hochrechnungen der Weltgesundheitsorganisation WHO.
Immer wieder gibt es deshalb neue Erkenntnisse und Heilungsansätze, sei es im Feld der Medikamente oder bei den Therapieformen. Eine besonders spannende Entwicklung ist Forschern der US-Eliteuni MIT (Massachusetts Institute of Technology) gelungen. Sie untersuchten eine spezielle Strahlentherapie, die vielversprechende Heilungsansätze mit sich bringt. Jetzt gehen die Tests in eine entscheidende Phase.
Forschung zu Demenz läuft seit zehn Jahren – jetzt wird es ernst Bereits vor einem Jahrzehnt hatten die MIT-Forscher Mäusestudien durchgeführt. Die Tiere wurden dabei mit Gammastrahlung (Frequenz 40 Hertz) stimuliert, die über Licht, Ton oder einer Kombination aus beidem übertragen wurde. In einigen Versuchen wurde auch Vibration eingesetzt.
Durch den stetigen Rhythmus der Wellenstrahlung (Frequenz 40 Hertz) konnten die gefährlichen Amyloid-Verbindungen und Tau-Proteine im Gehirn der kleinen Nager aufgelöst und abgebaut werden. Dabei handelt es sich um Eiweiße, die sich im Gehirn ablagern und die Funktion der Nervenzellen stören und so die Entstehung von Demenz begünstigen. Auch andere Universitäten starteten ähnliche Versuche mit positiven Ergebnissen. Der Clou: Durch die Gammastrahlung änderten sich verschiedene molekulare Abläufe in den betroffenen Zellen, die den Abbau der Amyloid-Verbindungen aus dem Hirngewebe unterstützten.
Aber: Weshalb sich genau die Eiweißverbindungen letztlich auflösten, ist noch unklar und soll genauer erforscht werden. Einfach ausgedrückt: Die Behandlung scheint zu helfen, warum genau das so ist, ist bisher noch nicht ganz klar. Auch eventuelle Nebenwirkungen sind bisher noch nicht ausreichend erforscht. Die Hoffnung der MIT-Forscher war dennoch groß, dass solch eine Wirkung auch beim Menschen nachgewiesen werden könnte.
Demenz: Phase-2- und Phase-3-Studien geben Hoffnung Die gute Nachricht. Diese Studien wurden jetzt endlich auch in einer Phase-2-Studie am Menschen durchgeführt, an der zwischen 100 und 300 Alzheimer-Patienten teilnahmen. Dabei konnte festgestellt werden, dass sowohl die Demenz-typische Verringerung der Hirnmasse sowie die Abnahme der Hirnleistung bei den Betroffenen deutlich verlangsamt werden konnte. OB die Krankheit aber gestoppt werden kann und die Betroffenen wieder gesund werden, bleibt abzuwarten.
Auch interessant: Dieses Sprechmerkmal weist auf Demenz hin
Derzeit läuft in den USA sogar eine landesweite Phase-3-Studie. Daran nehmen deutlich mehr Probanden teil, zudem wird hier ein besonderes Augenmerk auf eventuelle Nebenwirkungen gelegt. Es wird zudem untersucht, ob auch die weiße Substanz des Gehirns, also der Teil, der für Konzentration und Problemlösungen zuständig ist, positiv beeinflusst wird. Jung M. Park und Li-Huei Tsai, die in den Studienprozess involviert sind und den aktuellen Stand genau im Blick behalten, wollen so das Potenzial der Therapieform immer weiter verbessern und ausbauen.
Alzheimer-Therapie: Behandlung wird weiter optimiert „Neurowissenschaftler beklagen oft, dass es eine gute Zeit ist, an Alzheimer zu erkranken, wenn man eine Maus ist“, schreiben Park und Tsai in einem Statement. „Unser ultimatives Ziel ist es daher, die Entdeckungen der 40-Hz-Gammastrahlung in eine sichere, zugängliche und nicht-invasive Therapie für Alzheimer-Patienten umzusetzen.“ Heißt: Der Fokus soll mehr und mehr auf die Behandlung des Menschen gelegt werden.
Tsai erklärt weiter: „Je mehr wir die Mechanismen verstehen, desto mehr gute Ideen werden wir haben, wie wir die Behandlung weiter optimieren können.“ Denn: Derzeit gibt es Hinweise darauf, dass die Gammastrahlen-Stimulation auch bei Parkinson, Schlaganfällen, Angstzuständen, Epilepsie und multipler Sklerose helfen könnte.
Düsseldorf . Mit einem neuen Ansatz ist Forschern möglicherweise ein Durchbruch in der Krebstherapie gelungen: Mit Hilfe digitaler Technik konnten sie entartete Zellen des Darms zurück in ihren ursprünglichen Zustand versetzen. Eine Entwicklung mit Potenzial.
Operation, Chemotherapie, Bestrahlung – auf diesen drei Säulen steht die moderne Krebstherapie. Etabliert, stabil und häufig auch sehr erfolgreich. Leider aber auch oftmals sehr belastend für die Patienten. Denn Medikamente und Bestrahlung zielen immer darauf ab, die bösartigen Zellen zu eliminieren. Eine Strategie, die Nachteile birgt, denn: Zellgifte machen zunächst einmal keinen Unterschied zwischen gesunden und bösartigen Zellen, sie töten beides. So stirbt auch immer gesundes Gewebe bei dieser Art der Therapien ab – mit teilweise erheblichen Nebenwirkungen für die Patienten. Und letztlich kann das Wiederauftreten der Krankheit nahezu niemals gänzlich ausgeschlossen werden. Selbst nach Jahren können sich Rezidive bilden.
Forscher am Korea Advanced Institute of Science and Technology (Kaist) haben nun mit einem grundlegend anderen technischen Ansatz einen möglichen Durchbruch erzielt: Ihre Technologie zielt nicht auf Abtötung der Krebszellen, sondern sie stellt ihren Normalzustand wieder her ohne sie zu zerstören. Krebsreversion nennen das Experten.
Normalerweise folgt jede Zelle in ihrer Entwicklung einem Plan, der ihre Differenzierung vorherbestimmt. Dieses genetisch angelegte Entwicklungsprogramm legt fest, dass aus einer zunächst omnipotenten Stammzelle später etwa eine Hautzelle, eine Darmzelle oder ein anderer spezieller Zelltyp wird. Fachleute nennen dies genetische Determination. Bei Krebszellen ist dies anders: Sie folgen einer anderen Bahn, die sie von ihrer ursprünglichen Funktion abweichen lässt. Die Zellen entarten, und es kommt zu dem für Krebszellen typischen unkontrolliertem Wachstum. Onkogenese nennt das die Forschung.
Um diese Entwicklungsbahn besser verstehen und darauf einwirken zu können, hat das Team sich auf Zellen des Darms (Kolon) konzentriert. Sie erstellten zunächst einen „digitalen Zwilling" des genetischen Netzwerks gesunder Darmzellen. Dieses digitale Modell simulierte die beteiligten molekularen Vorgänge, die sich während der Transformationen von gesunden Zellen zu bösartigen Krebszellen abspielten. So konnten die Wissenschaftler bestimmte zentrale „molekulare Schalter" identifizieren. Wurden diese gezielt aktiviert, konnten sie Krebszellen in ihren ursprünglichen Zustand zurückführen. In Labor- und Tierexperimenten konnten sie diesen erfolgreichen Umschaltmechanismus bestätigen.
Weil diese neue Technik systematisch und planbar ist – häufig basieren neue Methoden in der Wissenschaft auf zufällig gewonnenen Erkenntnissen – könnte sie auch auf andere Krebsarten angewendet werden, davon sind Studienleiter Professor Kwang-Hyun Cho und sein Team überzeugt. Die digitale Modellierung könnte auf andere Gewebe ausgeweitet werden und den Weg zu maßgeschneiderten Behandlungen für verschiedene Krebsformen eröffnen. Das Potenzial sei enorm: Möglich seien weniger invasive Therapien mit einer signifikanten Reduzierung von Rückfällen und Nebenwirkungen. Die Forscher veröffentlichten ihre Studie bei „Advanced Scie
Alte Idee, neuer Grundstoff HyFiT - CO2-neutraler Diesel kann LKW antreiben
Bis der LKW-Verkehr elektrifiziert und damit klimaneutral wird, dürften noch Jahre vergehen. Ein neuer Bio-Sprit namens HyFIT könnte bis dahin zumindest schon mal den CO2-Ausstoß der Fahrzeuge senken.
Der Schwerlastverkehr soll in Zukunft mit Riesenakkus und Megawatt-Ladestationen oder Brennstoffzellen klimafreundlicher werden. Eine weitere Möglichkeit zur CO2-Reduzierung zeigen nun Forscher und Forscherinnen der RWTH Aachen, ETH Zürich und des Max-Planck-Instituts mit dem synthetischen sowie mit Alkohol gestreckten Dieselkraftstoff HyFiT auf.
HyFiT besteht in erster Linie aus synthetischem Diesel, der sich mittels Fischer-Tropsch-Synthese (kurz: FT-Synthese) aus Biomasse oder CO2 gewinnen lässt. Diesem wird dann zusätzlich noch Alkohol beigemengt. Der Anteil kann von 20 bis 40 Prozent variieren. Im Vergleich zu herkömmlichem Diesel soll sich der lokale CO2-Ausstoß um drei bis fünf Prozent reduzieren. Beim Feinstaub beträgt die Minderung bis zu 70 Prozent.
Laut Max-Planck-Institut kann der HyFiT-Treibstoff "so maßgeschneidert werden, dass bei seiner Verbrennung weniger Feinstaub und Stickoxide entstehen als bei einem Diesel, der die künftige Euro-7-Norm erfüllt".
Kraftstoff wäre unter bestimmten Umständen konkurrenzfähig In der Klimabilanz wäre der auf Basis erneuerbarer Ressourcen gewonnene Kraftstoff mit emissionsfreien Elektroantrieben im LKW-Bereich den Forschern zufolge konkurrenzfähig, sofern bei den Elektrofahrzeugen die CO2-Gesamtbilanz von der Akkuherstellung bis zum CO2-Anteil im deutschen Strommix in die Rechnung einfließt.
Laut ihrer Anfang Juli im Fachmagazin "Nature" veröffentlichten Studie erfüllt HyFiT die globalen Kraftstoffstandards und ist mit der vorhandenen Infrastruktur und Dichtungsmaterialien kompatibel.
Das Fischer-Tropsch-Verfahren ist eine etablierte Herstellungsform von künstlichem Treibstoff und wurde in Deutschland im Zweiten Weltkrieg zur Herstellung von Diesel auf Kohlebasis verwendet. Es wurde bereits 1925 in Deutschland entwickelt, um Treibstoff aus Kohle herzustellen. Für HyFit wird statt Kohle Biomasse verwendet.
Bakterien als Krebskiller: Neue Verbündete im Kampf gegen Tumore
Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Bakterien, die normalerweise als Krankheitserreger gefürchtet werden, zu mächtigen Waffen gegen Krebs werden. Genau daran arbeiten Wissenschaftler. Sie sind dabei, die Mechanismen zu entschlüsseln, mit denen gentechnisch veränderte Bakterien Krebszellen gezielt angreifen und zerstören können.
Der Einsatz von Bakterien gegen Krebs geht auf die 1860er Jahre zurück, als William B. Coley, der oft als Vater der Immuntherapie bezeichnet wird, einem jungen Patienten mit inoperablem Knochenkrebs Streptokokken injizierte. Überraschenderweise führte dieser unkonventionelle Ansatz dazu, dass der Tumor schrumpfte – eines der ersten Beispiele für eine Immuntherapie.
In den folgenden Jahrzehnten injizierte Coley als Leiter des Bone Tumor Service am Memorial Hospital in New York mehr als 1000 Krebspatienten Bakterien oder bakterielle Produkte. Diese Produkte wurden als Coley's Toxine bekannt.
Trotz dieser frühen Erfolge waren die Fortschritte in der bakteriellen Krebstherapie langsam. Die Entwicklung der Strahlen- und Chemotherapie überschattete Coleys Arbeit, und sein Ansatz stieß in der medizinischen Fachwelt auf Skepsis.
Die moderne Immunologie hat jedoch viele von Coleys Prinzipien bestätigt, indem sie gezeigt hat, dass einige Krebsarten tatsächlich sehr empfindlich auf eine Stärkung des Immunsystems reagieren – ein Ansatz, den wir oft zur Behandlung von Patienten nutzen können.
So funktionieren bakterielle Krebstherapien Diese Therapien nutzen die einzigartige Fähigkeit bestimmter Bakterien, sich in Tumoren zu vermehren. Der niedrige Sauerstoffgehalt, die Säure und das abgestorbene Gewebe in der Umgebung des Tumors – die "Mikroumgebung" des Tumors (ein Bereich, der mich besonders interessiert) – schaffen eine ideale Nische, in der bestimmte Bakterien gedeihen können.
Einmal dort, können Bakterien theoretisch Tumorzellen direkt abtöten oder die Immunantwort des Körpers gegen den Krebs aktivieren. Eine Reihe von Schwierigkeiten hat jedoch die breite Anwendung dieses Ansatzes behindert.
An erster Stelle stehen Sicherheitsbedenken, denn das Einbringen lebender Bakterien in den Körper eines Patienten kann Schaden anrichten.
Die Forscher mussten die Bakterienstämme sorgfältig abschwächen (attenuieren), um sicherzustellen, dass sie gesundes Gewebe nicht schädigen. Außerdem war es schwierig, das Verhalten der Bakterien innerhalb des Tumors zu kontrollieren und zu verhindern, dass sie sich auf andere Teile des Körpers ausbreiten.
Bakterien leben in uns, wir nennen sie Mikrobiom, und Behandlungen, Krankheiten und natürlich neu eingeführte Bakterien können diese natürliche Umgebung stören. Ein weiteres großes Hindernis ist unser unvollständiges Verständnis, wie Bakterien mit der komplexen Mikroumgebung des Tumors und dem Immunsystem interagieren.
Es sind noch Fragen zu klären, wie Bakterienstämme optimiert werden können, um die antitumorale Wirkung zu maximieren und gleichzeitig Nebenwirkungen zu minimieren. Auch die richtige Dosierung ist unklar – einige Ansätze verwenden ein einzelnes Bakterium, andere ganze Kolonien und mehrere Bakterienarten zusammen.
Jüngste Fortschritte Trotz dieser Herausforderungen haben jüngste Fortschritte in wissenschaftlichen Bereichen wie der synthetischen Biologie und der Gentechnik dem Gebiet neues Leben eingehaucht. Wissenschaftler können nun Bakterien mit ausgeklügelten Funktionen programmieren, wie z.B. der Produktion und Freisetzung spezifischer Anti-Krebs-Wirkstoffe direkt in Tumoren.
Dieser zielgerichtete Ansatz könnte einige Einschränkungen herkömmlicher Krebstherapien überwinden, darunter Nebenwirkungen und die Unfähigkeit, tiefer gelegenes Tumorgewebe zu erreichen.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bakterienbasierte Therapien bei bestimmten Krebsarten besonders vielversprechend sein könnten. Feste Tumore, insbesondere solche mit schlechter Blutversorgung und Resistenz gegen herkömmliche Therapien, könnten am meisten von diesem Ansatz profitieren.
Darmkrebs, Eierstockkrebs und metastasierender Brustkrebs gehören zu den tödlichen Krebsarten, die die Forscher mit diesen innovativen Therapien im Visier haben. Ein Bereich, in dem wir die besten Beweise haben, ist, dass "bakterielle Medikamente" dem Körper helfen können, Krebs zu bekämpfen, indem sie mit routinemäßig eingesetzten Immuntherapeutika interagieren.
Neuere Studien haben ermutigende Ergebnisse gezeigt.
So haben Forscher Stämme von E. coli-Bakterien so verändert, dass sie kleine Bruchstücke von Tumorproteinen an Immunzellen abgeben, die diese dann effektiv trainieren, Krebszellen zu erkennen und anzugreifen. Bei Versuchstieren führte dieser Ansatz zu einem Schrumpfen der Tumoren und in einigen Fällen zu ihrer vollständigen Beseitigung.
Grenzen konventioneller Therapien überwinden Unter Ausnutzung dieser Mechanismen können bakterielle Therapien selektiv Tumoren kolonisieren, während gesundes Gewebe weitgehend verschont bleibt, was die Grenzen konventioneller Krebstherapien überwinden könnte.
Letztendlich brauchen wir klinische Studien am Menschen, um herauszufinden, ob dies funktioniert, ob Krebs kontrolliert oder beseitigt werden kann und natürlich, ob es Nebenwirkungen oder Toxizität gibt.
In einer Studie, an der ich mitgearbeitet habe, haben wir gezeigt, dass ein Teil der Bakterienwand, wenn er Patienten injiziert wird, auf sichere Weise helfen kann, Melanome – die tödlichste Form von Hautkrebs – zu kontrollieren.
Obwohl wir noch in den Kinderschuhen stecken, wird das Potenzial bakterieller Krebstherapien immer deutlicher. Mit unserem besseren Verständnis der Tumorbiologie und der bakteriellen Technologie könnten wir an der Schwelle zu einer neuen Ära der Krebsbehandlung stehen.
Bakterienbasierte Krebstherapien nutzen mehrere einzigartige Mechanismen, um Tumorzellen gezielt anzugreifen. Damit könnten diese Therapien ein mächtiges neues Werkzeug in unserem Arsenal gegen Krebs darstellen, das mit bestehenden Behandlungen wie Immuntherapie und Chemotherapie harmoniert.
Mit Blick auf die Zukunft stellen bakterielle Krebstherapien eine faszinierende Kombination aus historischem Wissen und bahnbrechender Wissenschaft dar.
Auch wenn noch einige Herausforderungen zu bewältigen sind, lassen die Fortschritte auf diesem Gebiet doch auf wirksamere und gezieltere Behandlungen hoffen, die die Ergebnisse für Krebspatienten erheblich verbessern könnten.
Justin Stebbing ist Professor für Biomedizin an der Anglia Ruskin University in Großbritannien.
Durchbruch bei Behandlungsmethode: Mann lernt nach Querschnittslähmung zu laufen
Weltweit sind mehrere Millionen Menschen vollständig gelähmt. Eine garantierte Heilung ist aktuell nicht möglich. Nun gibt es aber vielversprechende Entwicklungen in der Wissenschaft im Bereich der Stammzellentherapie.
Die genaue Anzahl vollständig gelähmter Menschen ist schwer zu bestimmen. In Deutschland leben schätzungsweise etwa 140.000 Menschen mit einer Querschnittlähmung, wobei jährlich rund 1.800 neue Fälle durch Unfälle und Erkrankungen hinzukommen.
Aber jede Querschnittlähmung ist anders und betrifft nicht automatisch den ganzen Körper. Zudem können auch andere Ursachen wie neurologische Erkrankungen oder Hirnschädigungen zu einer vollständigen Lähmung führen.
Die aktuellen Behandlungsmöglichkeiten bestehen hauptsächlich aus Ergo- und Physiotherapie, um den Muskelabbau zu verhindern, Medikamenten gegen die Schmerzen und chirurgischen Eingriffen zur Stabilisierung der Wirbelsäule.
Doch das könnte sich bald ändern: Besonders Neuroimplantate und Stammzelltherapien gelten in der Forschung als vielversprechende Methoden, die aktuell genauer untersucht werden.
iPS-Zellen könnten der neue Durchbruch bei Lähmungen sein Ein japanisches Forschungsteam der Keio-Universität in Tokio hat in einer aktuellen Studie den Einsatz induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS-Zellen) zur Behandlung von Querschnittslähmungen untersucht. Nun stellte das Team rund um den Forscher Hideyuki Okano erste Ergebnisse vor, das Wissenschaftsmagazin "Nature" berichtete.
An der Studie nahmen vier erwachsene Männer teil, die eine komplette Querschnittslähmung erlitten haben. Die Operationen erfolgte jeweils innerhalb von vier Wochen nach der Schädigung. Im Dezember 2021 fand die erste statt. Die anderen drei Probanden erhielten ihre Operation in den beiden darauffolgenden Jahren.
Um Abstoßungsreaktionen zu vermeiden, erhielten die Patienten sechs Monate lang immunsuppressive Medikamente. Denn viele der Zellen überleben die Operation nicht oder sterben innerhalb von wenigen Tagen ab. Okano zufolge deuten bildgebende Untersuchungen seiner vier iPS-Zellempfänger darauf hin, dass einige der Zellen überlebt haben.
Meldung
Dank Stammzellentherapie: Mann lernt wieder laufen Bei der Nachuntersuchung nach einem Jahr konnten die Forschenden keine schwerwiegenden Nebenwirkungen feststellen. Ganz im Gegenteil: Ein Patient kann nun einige Arm- und Beinmuskeln bewegen. Ein anderer ist mittlerweile in der Lage, selbstständig zu stehen.
"Diese Person trainiert jetzt das Gehen", berichtet Okano. "Das ist eine beeindruckende Genesung." Die anderen beiden Teilnehmer zeigten keine bemerkbare Verbesserung.
Um eine definitive Wirksamkeit der iPS-Zellen zu belegen, benötigt es größere Studien. Denn es kann durchaus vorkommen, dass Rückenmarksverletzungen ganz natürlich heilen.
Das von Okano mitgegründete Biotech-Unternehmen K Pharma plant nun, eine Genehmigung für größere klinische Studien zu beantragen. Sollte sich die Methode bewähren, könnte sie eine bahnbrechende Therapie für Querschnittsgelähmte darstellen und die regenerative Medizin entscheidend voranbringen.
Quantenbatterien nutzen die Eigenarten der Quantenmechanik, um das Laden und Speichern von Energie radikal zu beschleunigen. Die Technologie steht noch am Anfang, aber ihre möglichen Auswirkungen auf Elektromobilität, Smart Grids und tragbare Geräte sind enorm.
Inhaltsübersicht Einleitung
Wie funktioniert eine Quantenbatterie?
Forschung, Prototypen und Meilensteine
Warum Quantenbatterien eine echte Chance haben – und was noch fehlt
Fazit
Einleitung Stell dir vor, dein Smartphone wäre in wenigen Sekunden vollständig geladen – nicht in Minuten, sondern in der Zeit, in der du dir einen Espresso ziehst. Oder ein Elektroauto, das an der Ladestation nur kurz andocken muss und schon wieder 500 Kilometer Reichweite hat. Was aktuell wie Science-Fiction klingt, wollen Forscher mithilfe von Quantenbatterien Realität werden lassen. Diese nutzen physikalische Effekte wie Verschränkung und Überlagerung, die bislang hauptsächlich aus dem Bereich der Quantencomputer bekannt sind. Auch wenn erste Prototypen noch im Labor stehen und keine Alltagstauglichkeit besitzen, mehren sich die Hinweise: Die Quantenbatterie könnte das Zeitalter der Energiespeicher neu definieren – schneller, effizienter und theoretisch langlebiger als jede konventionelle Batte
Wie funktioniert eine Quantenbatterie? Herkömmliche Batterien speichern Energie chemisch – durch Umwandlung zwischen unterschiedlichen Zuständen ihrer elektrochemischen Materialien. Der Lade- und Entladeprozess ist sequentiell: Elektronen fließen nacheinander durch einen Stromkreis, was physikalisch bedingte Grenzen bei Ladegeschwindigkeit und Effizienz setzt. Eine Quantenbatterie bricht mit diesem Paradigma – sie nutzt Phänomene der Quantenmechanik, die in der Makrowelt keine Entsprechung haben........
Interview Darmgesundheit „Wenn wir das Mikrobiom perfekt einstellen, können wir 140 Jahre alt werden“
Er bezeichnet den Darm als die Tiefsee des 21. Jahrhunderts. In ihm könnte nicht weniger als der Schlüssel zum gesunden Altern liegen. Ein Interview mit Arno Dormann, Professor in Köln Holweide.
Herr Professor Dormann, mich wundert ja, dass Sie hier Schokoriegel stehen haben. Dürfen Sie das als Gastroenterologe und Darmspezialist überhaupt essen?
Arno Dormann: Natürlich. Man darf alles essen. Es kommt immer auf die Mischung und die Menge an. Reinen raffinierten Würfelzucker, wie er in dieser Schokolade steckt, braucht der Darm freilich gar nicht. Aber natürlich schmeckt er uns.
Was ist mit Fruchtzucker, beispielsweise in Früchten? Ist der besser?
Viele Leute glauben das, aber Fruktose ist natürlich auch Zucker. Steckt er in der Birne, ist aber nicht industriell verarbeitet. Generell gelten alle Lebensmittel, die synthetisch hergestellt wurden, als relativ ungünstig für den Magen und den Darm.
Historisch hat die Möglichkeit der Konservierung von Nahrung, zum Beispiel das Vermeiden von Schimmel, natürlich auch Leben gerettet. Aber heute kann man sagen: Je mehr man ein Produkt verarbeitet, umso ungesünder wird es für uns.
Warum ist das eigentlich so?
Das Mikrobiom im Darm verliert nach aktuellen Daten durch verarbeitete Lebensmittel seine Vielfalt, die Diversität. Es gibt gute Studien dazu, was sich zum Beispiel in nordamerikanischen Därmen so an Keimdiversität tummelt. Im Vergleich zu Därmen von Naturvölkern sehr wenig, man findet dort in etwa nur ein Drittel der Bandbreite an Bakterienpopulationen. Das liegt daran, dass Nordamerikaner sehr viel weniger unverarbeitete Nahrung zu sich nehmen und damit sehr viel weniger Substrat, aus dem sich die vielfältigen Bakterien ernähren können.
Grundsätzlich gilt ein vielfältiges Mikrobiom als gesund, allerdings steht die Forschung da noch am Anfang. Entscheidend ist nämlich, in welche Endprodukte das Mikrobiom die Nahrung verwandelt. Als Beispiel: Kurzkettige Fettsäuren unterstützen unsere Darmgesundheit. Entstehen Giftstoffe, können diese auch die Krebsentstehung unterstützen. Noch ist der Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und den Metaboliten, also den Stoffen, in welche der Körper die Nahrung verwandelt, noch nicht ursächlich geklärt. Deshalb lässt sich vom Mikrobiom nicht zwingend auf Gesundheit oder bestimmte Krankheitsrisiken schließen. Entscheidend für die Prägung des Mikrobioms ist die Kindheit
Ist es vor diesem Hintergrund überhaupt sinnvoll, sein Mikrobiom analysieren zu lassen?
Aus wissenschaftlicher Sicht ist das für den Einzelnen nicht sinnvoll. Sie müssen bedenken, dass die allermeisten Keime, die Sie da einschicken, sterben, wenn sie Sauerstoff ausgesetzt sind oder sich die Temperatur verändert. Andere sind verschimmelt, bis sie im Labor ankommen. Die Aussagekraft dieser Tests ist deshalb sehr begrenzt. Zudem lässt sich unser Mikrobiom gar nicht so leicht dauerhaft verändern. Entscheidend geprägt wird es in unserer Kindheit, später kann man es mit Ernährungsumstellungen anpassen, aber sobald wir wieder aufhören, uns gesund zu ernähren, switcht es zum Ursprungszustand zurück.
Arno Dormann ist Internist, Facharzt für Gastroenterologie und Ernährungsmedizin: „Der Darm ist die Tiefsee des 21. Jahrhunderts. Da liegt noch vieles im Verborgenen, ich erwarte aber auch viele spannende Entdeckungen.“
Und der ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich?
Ganz genau. Das geht schon vor der Geburt los. Es spielt eine Rolle, wie die Mutter sich ernährt hat, ob sie geraucht oder getrunken hat. Wird vaginal entbunden, legen sich ganz andere Keime im Babydarm an, als wenn das Kind per Kaiserschnitt geholt wird. Auch die Säuglingsnahrung beziehungsweise das Stillen sind relevant und die Frage, ob das Baby schon früh Antibiotika schlucken musste. Und tatsächlich wird unser Mikrobiom von den Hygienebedingungen in der frühen Kindheit beeinflusst. Zu viel Sauberkeit kann zu einer fehlenden Keim-Diversität im Darm führen, das wiederum kann lokale entzündliche Reaktionen anheizen und dadurch später zu systemischen Allergien oder Asthma führen. Die Tatsache, dass Menschen immer steriler aufwachsen, trägt wahrscheinlich auch zur Zunahme von Unverträglichkeiten und chronischen Darmerkrankungen bei.
Es macht also nichts, wenn das Kind auch mal Dreck isst oder den Schleim von einem anderen Kindergartenkind abkriegt?
Im Gegenteil. Es bekommt vielleicht mal Würmer oder so. Aber auch die tragen zur Diversität der Bakterien im Darm bei. Und den Befall an sich kann man ja behandeln. Später sind diese Kinder dann meist gesünder und widerstandsfähiger. Das Immunsystem wird im Kontakt mit den körperfremden Bakterien einfach besser trainiert. Exposition schützt vor Erkrankung. Dormann: „Über den Darm lassen sich zukünftig möglicherweise auch Alterungsprozesse wie die Demenz aufhalten“
Sie haben gesagt, dass es wenig Sinn ergibt, seine eigene Stuhlprobe auf Mikrobiom-Diversität zu untersuchen. Wissenschaftler und Unternehmen haben die Keimbesiedlung des Darms aber als großes Gesundheitsthema für sich entdeckt. Sind da in den kommenden Jahren interessante Forschungsergebnisse zu erwarten?
Auf jeden Fall. Vor allem die künstliche Intelligenz hilft uns dabei, die tausenden von vorliegenden Studien und die Daten der genetischen Mikrobiom-Analyse auszuwerten. Bislang sind wir mit verwertbaren Aussagen da noch ganz am Anfang. Wir empfehlen zum Beispiel zur Unterstützung der Darmgesundheit Probiotika einzunehmen, wie sie in bestimmten Joghurtdrinks vorkommen. Das ist banal. Aber der nächste Schritt ist, dass wir mit der Gen-Schere Crispr unsere Bakterien und/oder deren Produkte derart verändern, dass sie unseren Körper und Darm auf eine gesündere Art und Weise beeinflussen. Für Kühe wird diese Technik schon untersucht, um die umweltschädliche Methangasproduktion zu vermeiden.
Denkbar sind für uns auch veränderte Lebensmittel oder Bakterien, die individuell auf den einzelnen Patienten abgestimmt sind. Über den Darm lassen sich zukünftig möglicherweise auch Alterungsprozesse wie die Demenz aufhalten. Die Idee ist, das Mikrobiom so zu beeinflussen, dass es gutartige Substanzen und keine Giftstoffe produziert. Wenn man es perfekt einstellt, können wir so 120 oder 140 Jahre alt werden, davon bin ich überzeugt.
Ist es dann egal, was ich esse?
Vielleicht zukünftig ja. Dann ist nur noch relevant, das Mikrobiom genetisch so zu beeinflussen, dass es aus dem Mist, den wir essen, gute Metabolismen entwickelt, die uns länger und gesünder leben lassen. Ein Beispiel, das zumindest in Tierversuchen schon geklappt hat: Wenn wir der dicken Maus das Mikrobiom einer Magermaus einpflanzen, dann nimmt sie ab – und zwar ohne ihr Essverhalten umzustellen. Bei Menschen klappt das derzeit noch nicht. Aber ich denke, das kann sich in wenigen Jahren ändern.
Und bis dahin, was sollte ich nun essen, beziehungsweise nicht essen, um meinen Darm gesund zu halten?
Viele Pflanzen, wenig verarbeitete Produkte, durchaus auch ein bis zweimal in der Woche tierisches Eiweiß, gern auch mal Fleisch. Allerdings lieber nur Geflügel. Rotes Fleisch und Darmkrebs zeigen eine deutliche Korrelation. Gucken Sie sich die Inuit an. Die hatten durch ihre fischlastige Ernährung praktisch nie Darmkrebs. Die Omega-3-Fettsäure im fetten Fisch wirkt im Darm antientzündlich. Ziehen die Inuit nach Nordamerika in die Städte und essen dort Hamburger, treibt das die Entzündungswerte hoch und sie bekommen plötzlich auch Darmkrebs wie die Amerikaner und die Europäer.
Kann ich mein Darmkrebsrisiko noch anderweitig senken?
Natürlich: Ein Drittel aller Krebsarten geht mit Übergewicht einher. Also essen Sie weniger. Rauchen Sie nicht, trinken Sie wenig Alkohol und bewegen Sie sich viel. Bewegung wird komplett unterschätzt. Optimal kommen Sie dreimal in der Woche auf 30 Minuten Ausdauertraining, zum Beispiel Schwimmen, Joggen, Rad fahren. Darmschuckeln und beim Joggen pupsen ist auch gesund
Aber kriegt der Darm das überhaupt mit, wenn ich jogge?
Klar, der wird ja zumeist geschuckelt. Was schon mal gut ist, weil dadurch Gase abgebaut werden, wir pupsen also beim Laufen. Außerdem reduziert Sport die Anzahl an Stresshormonen, die den Darm vom Arbeiten abhalten. Bewegung setzt das vegetative System in Gang. Der Sympathikus wird aktiviert und schubst dann auch den Parasympathikus an, der den Magen-Darm-Trakt steuert.
Es heißt ja auch, der Darm steuert das Gehirn.
Zumindest gibt der Darm mehr Informationen an das Gehirn ab als das Gehirn an den Darm. Auch viele neurologische Erkrankungen wie Autismus oder Parkinson haben mit dem Darm zu tun. Neben der Nervenverbindung spielen da auch die Darmbakterien wieder eine Rolle. Wir wissen beispielsweise, dass manche Keime Substrate produzieren, die Stimmungsschwankungen und psychische Erkrankungen auslösen können. Eine Veränderung des Mikrobioms könnte in Zukunft also beispielsweise auch bei der Heilung von Depressionen helfen, da bin ich zuversichtlich. In der Forschung passiert diesbezüglich gerade sehr viel. Sie müssen sich vorstellen: Da siedeln mehr als eine Billion Keime, die alle eine eigene Genmasse besitzen, in unserem Darm, die leben alle mit uns vereint und sind uns weitgehend unbekannt. Zu meinen Studenten sage ich immer: Der Darm ist die Tiefsee des 21. Jahrhunderts. Da liegt noch vieles im Verborgenen, ich erwarte aber auch viele spannende Entdeckungen.
Wenn Sie eine Darmspiegelung bei einem Patienten durchführen, können Sie dann sehen, ob der sich gesund ernährt?
Das ist eine interessante Frage. Man könnte ein Gastroenterologen-Quiz draus machen. Gucke dir einen Darm an und sage, was der Eigentümer isst, welches Geschlecht er hat oder ob er zu viel Alkohol trinkt. Leider ist das nicht möglich. Und ich habe sicher tausende Därme von innen gesehen, ein Rückschluss auf die Risiken ist nicht möglich. Natürlich kann man Entzündungen, Polypen oder Tumoren entdecken. Also nein: Vom Aussehen der Darmschleimhaut lassen sich keine Rückschlüsse auf die Ernährungsgewohnheiten ziehen.
Aber Sie können vorhersagen, ob der Patient oder die Patientin Darmkrebs entwickeln wird.
Wahrsagen können wir nicht – aber ich kann das Risiko, dass es überhaupt zum Krebs kommt um mehr als 50 Prozent reduzieren, indem ich bei einer Vorsorgekoloskopie Polypen entferne. Wir wissen, dass Polypen in bis zu 90 Prozent der Fälle dem Darmkrebs vorausgehen. Jeder Vierte Mensch hat Polypen und sechs Prozent der Bevölkerung entwickeln Darmkrebs. Also liegt die Wahrscheinlichkeit, dass sich aus meinen Polypen Krebs entwickelt bei bis zu 20 Prozent. Das ist eine Lotterie, da würde jeder mitmachen, wenn es um einen Geldgewinn ginge. Eine Darmspiegelung zur Früherkennung oder nach ganz aktuellen Daten von 2025 ein immunologischer Stuhltest ein bis zweimal pro Jahr lohnen sich also richtig.
Raspeln Sie die Polypen weg?
Nein, dies erfolgt mit Drahtschlingen. Bei kleinen Polypen unter einem Zentimeter wird die Schleimhaut abgeschnitten, wenn sie einen Polypen mit Stiel haben, wird der mit thermischer Energie durchgebrannt. Es gibt natürlich auch Monster-Polypen von mehreren Zentimetern Durchmesser, die müssen in einer aufwändigeren Untersuchung gegebenenfalls unter Vollnarkose abgetragen werden.
Wir müssen auch noch über Stuhlgang sprechen. Können Sie am Aussehen einer Probe erkennen, ob jemand krank ist?
Der Stuhlgang ist sehr individuell. Von weich und ungeformt bis hart und köttelig. Grundsätzlich hat jeder Stuhl seine Berechtigung, auch die Häufigkeit ist individuell – von zweimal am Tag bis zweimal in der Woche ist alles normal. Blut ist natürlich ein Alarmzeichen. Aufhorchen sollte man auch, wenn sich plötzlich etwas komplett verändert. Wobei natürlich die Ernährung maßgeblich ist. Wer viel Ballaststoffe isst, hat mehr Stuhlgang, das sehen Sie schon auf jeder Kuhwiese.
Deutsche Forscher entwickeln Solarzellen aus künstlichem Mondstaub
Die Nasa will auf dem Mond eine Basis für Marsmissionen schaffen. Aber wie versorgt man die am besten mit Energie? Wissenschaftler aus Potsdam haben eine Idee.
Deutsche Forscher haben eine Solarzelle entwickelt, die zu 99 Prozent ihres Gewichts aus Mondstaub besteht. Sie könnte auf dem Mond hergestellt werden, ohne dass dafür Bergbau betrieben werden müsste, schreiben sie im Journal »Device«. So könnten die Solarzellen eine Basis auf dem Mond mit Energie versorgen.
Der Wirkungsgrad der Photovoltaikeinheit erreicht den Forschern zufolge zwar nur etwa zehn Prozent, dafür könnten aber Transportkosten eingespart werden, weil weniger Solarzellen von der Erde zum Mond transportiert werden müssten. Damit komme die Solarzelle auf eine Leistung von mehr als 22 Watt pro Gramm ins All befördertes Material. Der Wert liegt mindestens 20-mal höher als bei anderen Solarzellenlösungen, berichtet die Gruppe um Felix Lang von der Universität Potsdam.
Die US-Weltraumbehörde Nasa wollte mit der »Artemis«-Mission ursprünglich bis 2024 wieder Menschen auf den Mond bringen. Nach derzeitigem Stand soll das Mitte 2027 geschehen. Als langfristiges Ziel hat die Nasa ausgegeben, eine permanente Mondbasis als Grundlage für Missionen zum Mars zu errichten.
Solarzelle zu 99 Prozent aus Mondstaub Für die Mondbasis werde eine zuverlässige und günstige Energieerzeugung benötigt, schreibt das Team um Forscher Lang. Heute in der Raumfahrt verwendete Solarzellen kommen auf einen Wirkungsgrad zwischen 30 und 40 Prozent. »Sie sind sehr teuer und relativ schwer, da sie Glas oder eine dicke Folie als Abdeckung verwenden«, wird Lang in einer Mitteilung zitiert. Große Mengen dieser Photovoltaikmodule in den Weltraum zu bringen, würde kostspielig werden. Lang und Kollegen gehen von Transportkosten von einer Million Euro pro Kilogramm für einen Flug zum Mond aus.
Die Idee der Forscher ist, den Mondstaub – als Mineral Regolith genannt – als Basis für die Grundschicht und die abdeckende Schicht zu verwenden. Beide Schichten machen mehr als 99 Prozent des Gewichts der Solarzelle aus.
Die Forscher schreiben, dass Regolith in einem Ofen aufgeschmolzen werden könnte. Der Ofen könne über spezielle Linsen durch Sonnenlicht erhitzt werden. Anschließend würde das Material so abgekühlt, dass sich Glas bildet. Das Team um Lang testete die Idee mit künstlichem Mondstaub in einem Vakuum, wie es ähnlich auf dem Mond herrscht. Allerdings spielt bei der Glasbildung auch die Schwerkraft eine Rolle. Diese ist auf dem Mond nur etwa ein Sechstel so groß wie auf der Erde, sodass Unsicherheiten bleiben.
Mondstaubsolarzellen haben noch mehr Potenzial Das Glas aus Mondstaub lässt laut den Forschern zwar weniger Licht durch als sonst für Solarzellen verwendetes Glas. Dafür aber trübe es sich bei hoher Sonneneinstrahlung nicht ein, wie es oft bei den üblicherweise verwendeten Gläsern der Fall sei.
Benötigt werden für die Solarzellen aus Mondstaub außerdem kleinere Mengen verschiedener Metalle. Aus diesen bestehen etwa hauchdünne Elektroden und Leitungsbahnen. »Wenn man das Gewicht um 99 Prozent reduziert, braucht man keine ultraeffizienten 30-Prozent-Solarzellen mehr«, sagt Lang. Man müsse einfach mehr der weniger effizienten Solarzellen auf dem Erdtrabanten herstellen. Zudem könnten die Mondstaubsolarzellen noch weiterentwickelt werden. Theoretisch sei ein Wirkungsgrad von rund 23 Prozent möglich, schreibt das Team.
Antibiotikum gegen multiresistente Keime zufällig im Garten entdeckt
Wissenschaftler haben kürzlich ein neuartiges Antibiotikum namens Lariocidin entdeckt, das vielversprechende Wirkung gegen multiresistente Keime zeigt. Gefunden wurde es aber nicht in aufwendigen Molekül-Simulationen, sondern zufällig im Garten.
Angriff auf neue Art Das Wirkprinzip von Lariocidin unterscheidet sich wesentlich von herkömmlichen Antibiotika. Es greift gezielt das Ribosom der Bakterien an - jenen Teil der Zelle, der für die Eiweißproduktion zuständig ist. Dabei blockiert es nicht nur dessen Funktion, sondern führt zusätzlich zu Fehlern beim Aufbau neuer Proteine. Diese doppelte Störung führt dazu, dass selbst resistente Bakterien effektiv abgetötet werden.
Lariocidin gehört zur Gruppe der sogenannten Lasso-Peptide, die durch ihre ungewöhnlich verknotete Molekülstruktur besonders stabil sind. Diese Stabilität verleiht dem Wirkstoff eine lang anhaltende Wirksamkeit, heißt es im zugehörigen Paper, das in Nature veröffentlicht wurde.
Erstaunlich ist nicht nur die Wirkung von Lariocidin, sondern auch der Ort seiner Entdeckung: Ein Techniker stellte seinem Forscherteam Bodenproben aus seinem privaten Garten zur Verfügung - darin fanden sie ein Bakterium der Gattung Paenibacillus, das das neue Antibiotikum produziert.
Die Entdeckung unterstreicht einmal mehr das enorme Potenzial von Mikroorganismen im Boden als Quelle neuer Arzneistoffe. In ihrem natürlichen Konkurrenzkampf haben sie im Laufe der Evolution raffinierte Abwehrstrategien entwickelt - ein Schatz, den die Wissenschaft zunehmend erschließt, um die wachsende Bedrohung durch multiresistente Keime zu bekämpfen.
Wichtige Entdeckung Trotz aller Begeisterung über den Fund ist aber trotzdem noch Vorsicht geboten. Denn Lariocidin steht noch am Anfang der Entwicklung als mögliches Medikament. Weitere Studien müssen zeigen, ob der Wirkstoff auch für den Menschen sicher und wirksam ist. Zudem stellt sich die Frage, wie sich Lariocidin in größeren Mengen herstellen lässt.
Ein Erfolg wäre aber bedeutungsvoll. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) warnt seit Jahren vor der globalen Gesundheitsgefahr durch antibiotikaresistente Erreger. Diese sind inzwischen zu einem ernsten Risiko geworden, wenn man sich beispielsweise zur Behandlung anderer Krankheiten ins Krankenhaus begibt. Neue Wirkstoffe wie Lariocidin könnten entscheidend dazu beitragen, medizinische Behandlungen auch in Zukunft wirksam zu halten.
Quantenenergie ohne Kabel? Wie neue Physik das Stromnetz umkrempelt
An der TU Kaiserslautern tüftelt ein Forscherteam um Jennifer Koch an einer bahnbrechenden Methode zur Energieübertragung: Mithilfe quantenmechanischer Effekte könnten Stromleitungen überflüssig werden – mit weitreichenden Folgen für Infrastruktur, Regulierung und Alltag...........
Magnetismus und Biologie vereinen sich gegen Krebs 🧲
Der Magnetismus bietet äußerst interessante Perspektiven in der Biologie, insbesondere in der Mechanobiologie und für verschiedene biomedizinische Anwendungen, darunter Krebs.
Studien an dreidimensionalen Zellverbänden haben gezeigt, dass der Tod verschiedener Krebszelltypen (Bauchspeicheldrüsenkrebs, Gehirntumore, Nierenkrebs, Melanome) durch magnetische Stimulation der Zellen ausgelöst werden kann. Der Effekt wird mechanisch induziert, indem ein mechanischer Stress auf die Zellen ausgeübt wird, vermittelt durch magnetische Partikel, die unter ihnen verteilt sind.
Forscher hatten zunächst Studien an Gliomzellen (Gehirntumoren) durchgeführt, die zweidimensional in Kulturschalen gezüchtet wurden. Diese Ergebnisse variieren jedoch stark je nach zellulärem Mikroumfeld, das sich zwischen 2D-Kulturen und tatsächlichem biologischem Gewebe unterscheidet.
Nun wurde ein neuer Schritt gemacht, indem diese Effekte an Tumorsphäroiden, also 3D-Zellverbänden von Krebszellen, die viel näher an biologischem Gewebe liegen, reproduziert wurden. Um die Effizienz zu maximieren, ist es entscheidend, die Bedingungen des Magnetfelds auf niedrigere Frequenzen (2 bis 5 Hz statt 20 Hz) anzupassen, um sich der unterschiedlichen Textur der 3D-Umgebung anzupassen.
Es wurde eine starke Auswirkung der magneto-mechanischen Stimulation auf das Zytoskelett der Zellen nachgewiesen, die zum Zelltod führt.
Auswirkung der magneto-mechanischen Stimulation auf das Zytoskelett von Gliom-Krebszellen (links, C=Kontrolle, rechts MS=nach magnetischer Stimulation). Die Aktinfasern des Zytoskeletts sind in der Kontrolle deutlich sichtbar. Diese Fasern werden nach magnetischer Stimulation zerstört, was zum Zelltod führt.
Diese neue Studie ebnet den Weg für in vivo-Tests innovativer Krebstherapien, die magneto-mechanische Zellstimulation nutzen. Dieser Ansatz könnte allein oder in Synergie mit Chemotherapie eingesetzt werden.
Mitten in Deutschland: Schier unerschöpfliche Energiequelle entdeckt – kann sie unser Klima retten?
Forschende sind bei der Lösung der Klimakrise möglicherweise einen entscheidenden Schritt näher gekommen: Unter Deutschland schlummert Wasserstoff.
Erlangen – Geologischer Wasserstoff, auch weißer, goldener oder natürlicher Wasserstoff genannt, ist aktuell in Fachkreisen ein lebhaft diskutiertes Thema. In mehreren Ländern wurden große Vorkommen entdeckt und in Mali wird bereits seit zwölf Jahren natürlicher Wasserstoff gefördert und verstromt.
Deutscher Forscher sieht in natürlichem Wasserstoff die Zukunft der Energieversorgung „Der Vorteil von natürlichem Wasserstoff ist: Er erzeugt beim Verbrennen kein CO₂. Und er ist in der Erdkruste in schier unerschöpflichen Mengen vorhanden bzw. wird sogar im Erdmantel ständig neu gebildet“, erklärt der Geologe Dr. Jürgen Grötsch vom GeoZentrum Nordbayern der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg. Er leitet das Team, das am Lehrstuhl von Prof. Harald Stollhofen in Nordbayern nach natürlichen Wasserstoffvorkommen sucht. Dort sind die geologischen Voraussetzungen günstig. Viele Fachleute sind der Meinung, Wasserstoff können einen „Wendepunkt“ einläuten...........
Schluss mit künstlichen Implantaten? Forscher züchten Zahn im Labor
Wer unter Zahnschmerzen leidet, weiß, wie sehr ein einzelner Zahn den Alltag beeinträchtigen kann. Karies und Zahnverlust führen nicht nur zu Problemen beim Kauen, Sprechen oder Lächeln – sie können auch schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben. Gelangen Bakterien aus dem Mund in den Blutkreislauf, steigt etwa das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Besonders betroffen sind ältere Menschen. Doch Hilfe könnte in Zukunft aus dem Labor kommen.
Forscher des King’s College London haben erfolgreich einen menschlichen Zahn gezüchtet. Noch steckt die Technik in der Grundlagenforschung, doch die Vision ist klar: Künftig sollen Zähne nachwachsen können – biologisch, dauerhaft und ohne Implantate. Biologisches Zahnwachstum statt Implantat
Das Team um Ana Angelova-Volponi nutzt dabei eine spezielle Technologie, die es Zellen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren. So kann eine Zelle der anderen „sagen“, dass sie sich in eine Zahnzelle verwandeln soll – ähnlich wie beim natürlichen Zahnwachstum im Körper. Das Ziel: Im Labor soll ein biologischer Zahn entstehen, der später im Kiefer eines Patienten weiterwachsen kann.
Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Implantaten wären enorm. Letztere müssen operativ eingesetzt werden und können vom Körper abgestoßen werden oder schlecht im Knochen verwachsen. Ein gezüchteter Zahn hingegen würde sich wie ein natürlicher verankern, hätte keine Fremdkörperrisiken und könnte ein Leben lang halten. Der Weg vom Labor in den Mund
Noch allerdings stehen die Forscher vor der Herausforderung, den Übergang vom Labor in den menschlichen Mund zu meistern. Zwei Ansätze gelten als möglich: Entweder die jungen Zahnzellen werden direkt in die Zahnlücke implantiert – oder ein kompletter Zahn wird im Labor gezüchtet und dann verpflanzt.
Bis Patienten in der Zahnarztpraxis tatsächlich einen neuen Zahn aus der Petrischale erhalten, dürften noch Jahre vergehen.
Eine unbekannte Form der Materie am LHC entdeckt? ⚛️
Physiker am CERN haben möglicherweise ein bisher unentdecktes, schwer fassbares Teilchen gesichtet – das 'Toponium'. Diese Entdeckung könnte unser Verständnis der Materie auf Quantenebene revolutionieren.
Das CMS-Experiment am Large Hadron Collider (LHC) hat Anomalien in den Produktionsdaten von Top-Quark-Paaren aufgedeckt. Diese Teilchen, die zu den massereichsten und kurzlebigsten gehören, könnten einen gebundenen Zustand mit ihren Antiteilchen bilden und so das Toponium erzeugen. Diese vorläufige Beobachtung eröffnet neue Perspektiven auf die fundamentalen Gesetze der Physik.........
Lässt du diese Entdeckung an dir vorbeiziehen? Der Beweis für Hochtemperatur-Supraleitung ist da!
Erstmals gelang Forschern der direkte experimentelle Nachweis der supraleitenden Energielücke bei wasserstoffreichen Materialien wie H₃S und D₃S unter Hochdruck. Diese Arbeit definiert einen Wendepunkt für das Verständnis und die Entwicklung neuer Supraleiter – mit enormen Folgen für die Energie-, Transport- und Quantencomputertechnik........
Forscher entwickeln neuen Super-Akku: Er hält bis zu 300 Jahre
Deutsche und chinesische Forscher arbeiten an einem Glaselektrolyt, der chemische Probleme bisheriger Akkus lösen und die Batterien besonders haltbar machen soll. Der Durchbruch in der Batterietechnik könnte die Elektromobilität revolutionieren. Doch bevor die Technologie auf die Straße kommt, müssen noch einige offene Fragen geklärt werden.
Lithium-Schwefel-Batterien können theoretisch gravimetrische Energiedichten von bis zu 2.500 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) erreichen. Damit ist die gravimetrische Energiedichte dieses Batterietyps um ein Vielfaches höher als bei heute gängigen Lithium-Ionen-Batterien: Kommerziell verfügbare Lithium-Ionen-Batterien erzielen derzeit knapp 300 Wh/kg.
Bislang stehen der Kommerzialisierung von Lithium-Schwefel-Batterien allerdings ihre vergleichsweise niedrige volumetrische Energiedichte sowie eine kurze Lebensdauer von weniger als 200 Ladezyklen im Weg. Zum Vergleich: Moderne Lithium-Ionen-Batterien halten mindestens 1.000 vollständige Ladezyklen durch, bevor ihre Kapazität die Marke von 80 Prozent unterschreitet. Chinesische und deutsche Forschende haben nun einen Durchbruch bei zumindest einem dieser Hindernisse erzielt: Sie konnten einen Lithium-Schwefel-Akku produzieren, der 25.000 Ladezyklen übersteht.
Li-S-Batterien: Festelektrolyten erhöhen die Zyklenfestigkeit deutlich Laut der Studie, die im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurde, verwendet die neue Lithium-Schwefel-Batterie einen festen Elektrolyt, wodurch sich offenbar die meisten Löslichkeitsprobleme der Zwischenverbindungen lösen lassen. Schwefel neigt dazu, mit dem ebenfalls in Batterien enthaltenen Lithium zu reagieren und Zwischenverbindungen zu bilden, die sich wiederum in den meisten flüssigen Elektrolyten auflösen. Diese Reaktionen führen letztlich zu Ineffizienzen beim Betrieb der Batterie, darunter die für Schwefel-Batterien typische Selbstentladung und ein schneller Kapazitätsabbau.
Ein Forschungsteam bestehend aus Forschenden der Peking University in China, der Justus-Liebig-Universität in Gießen und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) glauben laut einem Bericht des Branchenportals Interesting Engineering, dass sie mit dem Einsatz von Festelektrolyten einen Durchbruch erzielt haben, der die Zyklenfestigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien verbessern könnte. Feste Elektrolyte weisen in der Regel eine poröse atomare Struktur auf, die die erforderliche Ionendiffusion ermöglicht. Sie schränkt allerdings auch die Bewegung der wichtigen schwefelbasierten Zwischenprodukte in der Batteriezelle ein – das verbessert wiederum die Ladeeffizienz.
Die Wissenschaftler entwickelten eine glasartige Mischung aus Bor, Schwefel, Lithium, Phosphor und Jod – im Nachgang stellte sich dem Bericht zufolge vor allem die Verwendung von Jod als hilfreich heraus, da der Stoff den Elektronentransfer durch Redoxreaktionen beschleunigen und die Reaktionsgeschwindigkeit an den Elektroden erhöhen könne.
Die Lithium-Schwefel-Batterie übersteht 25.000 Ladezyklen Die von den Forschenden auf Basis ihrer Erkenntnisse entwickelte Batterie weist bemerkenswerte Eckdaten auf: Nach 25.000 Lade-/Entladezyklen weist die Batterie noch 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität auf und übertrifft somit die Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Akkus um ein Vielfaches. Ein Rechenbeispiel: Ein Elektroauto mit 400 Kilometern realistischer Reichweite und 15.000 Kilometern jährlicher Fahrleistung würde rund 75 Ladevorgänge pro Jahr erfordern, da die Batterie nicht immer vollständig geladen wird. Bei einer Haltbarkeit von 25.000 Ladezyklen könnte die Batterie so über 300 Jahre im Einsatz bleiben.
Bei den Ergebnissen, die die Forschenden erzielen konnten, handelt es sich aber freilich noch um Laborergebnisse. Es könnte noch einige Zeit dauern, bis die Lithium-Schwefel-Batterie ihren Weg auf den freien Markt findet, sofern das überhaupt passiert – und auch bei den Forschenden blieben noch einige Fragen offen: Bei den Tests verwendeten sie eine Kombination verschiedener Materialien, darunter eine Indium-Lithium-Metallfolie und ein Kohlenstoff-Schwefel-Gemisch mit einem glasähnlichen Elektrolyten. Für die Kapazitätsberechnungen berücksichtigten die Forschenden lediglich das Gewicht des eingesetzten Schwefels, sodass das Gesamtgewicht und die volumetrische Energiedichte der Batterie noch unklar bleiben.
Angesichts der ohnehin niedrigen volumetrischen Energiedichte von Schwefel-Batterien dürften sich Anwendungsbereiche wie Smartphones, Laptops, aber auch Elektrofahrzeuge erübrigen. Die Langlebigkeit und Schnellladefähigkeit von Lithium-Schwefel-Batterien machen sie aber zumindest in der Theorie zur idealen Lösung für stationäre Energiespeichersysteme.
Orgasmus, wo es keine Frau erwartet Jede neunte Befragte hatte Höhepunkt auf dem Fahrrad
Eigentlich ist es doch die perfekte Zeit dafür, sich mal wieder häufiger draußen zu betätigen. Die grauen Monate, in denen es vor der Haustür in erster Linie kalt und ungemütlich war, haben wir erst einmal hinter uns gebracht. Für viele bedeutet der Start der wärmeren Jahreszeit auch: Jetzt ist die Möglichkeit gekommen, sich wieder häufiger in die Laufschuhe oder auf das Fahrrad zu schwingen. Ein Aspekt, der beim Radfahren allerdings offenbar seltener thematisiert wird, als es eigentlich der Fall sein müsste, sind Orgasmen auf einem Fahrrad. Bei einer Umfrage unter Nutzerinnen des Sex-Portals „Joyclub“ hat immerhin jede neunte Befragte angegeben, schon einmal einen Orgasmus beim Radfahren erlebt zu haben – die Prozentzahl ist bei Mountainbike-Fahrerinnnen noch einmal höher. Von den Frauen, die gerne auch mal auf wilderem Untergrund unterwegs sind, gaben sogar knapp 20 Prozent an, so ein Erlebnis schon einmal gehabt zu haben. Dabei gaben aber nur 6,6 Prozent der Befragten an, „oft“ Höhepunkte auf dem Fahrrad erlebt zu haben. 41,6 Prozent sprachen von einem „gelegentlichen“, wiederum 51,6 Prozent von einem „seltenen“ Zustand.
Es scheint dabei insgesamt eine Kombination zu geben, die einen solchen Radfahr-Orgasmus am wahrscheinlichsten macht: Das beste Gefährt ist dafür wie bereits thematisiert ein Mountainbike. Der beste Untergrund ist der Umfrage zufolge ein Schotterweg – darauf angesprochen, gaben sogar 29,5 Prozent der Befragten an, auf einem solchen Schotterweg schon einen Orgasmus erlebt zu haben. Eine Frau erlebt dabei, dass es zu einem Höhepunkt auf einer Strecke mit vielen Schlaglöchern gekommen sei. „So einige der befragten Frauen wurden von ihrem Radfahrorgasmus überrascht, 59,3 % gaben aber auch ihre Fantasie als anregende Begleitung an“, erklärt Sexologin Judith Langer. Wer weiß: Vielleicht sorgen diese aktuellen Zahlen ja dafür, dass im Frühling 2025 bei der einen oder anderen Person die Entscheidung auf das Fahrrad statt auf das Auto fällt. Umweltschonend wäre das darüber hinaus auch noch.
Jetzt wissen wir auch, warum immer mehr Frauen aufs Rad steigen. Wenn es im Bett nicht mehr so richtig klappen will, sollte man seiner Frau vielleicht ein Montainbike für Schotterwege kaufen.
Keller rechtfertigend: "Wir haben in den siebten Abstieg viel Arbeit reingesteckt."
Quantendurchbruch jetzt! Wie Forscher das sicherste Internet aller Zeiten möglich machen
Ein Forscherteam demonstriert erstmals die stabile Übertragung verschränkter Photonen über 30 Kilometer Telekom-Glasfaser mit 99 % Genauigkeit und 17 Tagen Dauerbetrieb. Dieses Experiment markiert einen Meilenstein für das Quanteninternet – mit enormem Potenzial für Sicherheitsanwendungen, Industrie und digitale Souveränität.
Inhaltsübersicht Einleitung
So funktioniert das 30-Kilometer-Experiment: Technik, Aufbau, Fakten
Die Tücken der Quantenkommunikation: Herausforderungen und Fortschritte
Sicherheit, Industrie und Gesellschaft: Was das Quanteninternet künftig leisten kann
Konkurrenz für Boeing und Airbus: Flugzeug der Zukunft soll bereits ab 2030 abheben
Die Annahmen basieren auf einem Vergleich mit den Großraum-Jets Airbus A330 und Boeing 767 – zwei Flugzeugen einer älteren Generation (90er- bzw. 80er-Jahre, Anm. d. Red.). Ob die versprochenen Effizienzgewinne auch im Vergleich zu moderneren Jets Bestand haben, bleibt vorerst offen.
Technisch basiert der Effizienzgewinn auf der Tatsache, dass beim Blended-Wing-Body nicht nur die Tragflächen, sondern auch der Rumpf Auftrieb erzeugt – was den Luftwiderstand reduziert. Gleichzeitig könnte der JetZero Z4 in rund 13.700 Metern Höhe fliegen, wo Turbulenzen seltener sind und der Luftwiderstand weiter sinkt.
Der geplante Prototyp in Originalgröße soll eine Spannweite von etwa 60 Metern haben und zwischen 230 und 270 Passagiere transportieren können. Aufgrund der integrierten Struktur soll die Maschine stabiler gebaut sein und dem höheren Kabinendruck in großen Flughöhen besser standhalten
Zudem eröffnen sich durch die ungewöhnliche Form ganz neue Möglichkeiten für das Kabinendesign – von breiteren Gängen bis hin zu mehr Freiheiten in der Raumaufteilung. Laut Flugrevue.de kommt die Z4 mit der bestehenden Flughafen-Infrastruktur aus und benötigt daher keine Modifikationen für Fluggastbrücken oder auch Start- und Landebahnen. https://www.merkur.de Sollte der Videobeweis in allen Sportarten eingeführt werden? United Airlines will Hunderte Flugzeuge der Z4 übernehmen
Das Konzept überzeugt offenbar nicht nur auf dem Papier: Mit United Airlines ist bereits ein großer Player der Luftfahrtindustrie an Bord: Die US-Fluglinie hat eine Absichtserklärung für bis zu 200 Maschinen unterzeichnet – 100 fest, 100 optional. Die Investitionssumme wurde nicht genannt, das Abkommen ist jedoch an klare Bedingungen geknüpft:
Unter anderem muss bis 2027 ein funktionsfähiger Prototyp abheben und sämtliche Sicherheits- und Betriebsstandards erfüllen. Zuvor hatte bereits Delta Air Lines eine Partnerschaft mit JetZero angekündigt und will sich bei der Entwicklung der Kabine sowie der Wartungsprozesse einbringen...........
FC-Tresen
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07.03.2025 19:47 (zuletzt bearbeitet: 07.03.2025 19:48)
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