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«Grüner Wandel» erfordert verstärkte Massnahmen im Bereich nachhaltige Mineralien und Metalle
Bei Diskussionen über den Klimawandel wird oft vernachlässigt, welche zentrale Rolle die übermässige Nutzung und Gewinnung natürlicher Ressourcen spielt. Dieses Thema steht im Mittelpunkt von zwei aufeinanderfolgenden Veranstaltungen, die im September in Genf stattfinden: Dem World Resources Forum 2023 in Zusammenarbeit mit der Empa, der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) und dem International Resource Panel (IRP), sowie dem UNEP Intergovernmental Meeting on Minerals and Metals. «Mineralien und Metalle bilden das Rückgrat der wichtigsten Branchen für den Grünen Wandel, darunter Energie, Bauwesen, Mobilität und Elektronik», sagt WRF-Geschäftsführer Mathias Schluep. «Wenn internationale Regierungen und Branchenführer diese Rohstoffe nicht langfristig nachhaltig beschaffen und nutzen, wird es keinen grünen Wandel geben. Dieses Thema überschattet die Klimadebatte…
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Quantentechnologie aus Kohlenstoff
Nanobänder aus Graphen haben aussergewöhnliche Eigenschaften, die sich präzise steuern lassen. Forschenden der Empa, der Universität Peking und der University of Warwick ist es erstmals gelungen, einzelne atomar genaue Nanobänder mit Elektroden zu versehen. Damit ebnen sie den Weg für eine genaue Charakterisierung der «Wunderbänder» und ihre mögliche Anwendung in der Quantentechnologie. Sie ist vielversprechend, aber auch verblüffend und verwirrend: Quantentechnologie soll uns in den nächsten Jahrzehnten technologische Durchbrüche verschaffen, etwa kleinere und präzisere Sensoren, hochsichere Kommunikationsnetzwerke und leistungsstarke Computer, die in kürzester Zeit neue Medikamente und Materialien entwickeln helfen, Finanzmärkte steuern und das Wetter vorhersagen können. Dafür brauchen wir sogenannte Quantenmaterialien: Stoffe, die ausgeprägte quantenphysikalische Effekte zeigen. Eines davon…
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Meister der Defekte
Bruno Schuler startet mit seinem jungen Team ein ehrgeiziges Forschungsprojekt: Er wird atomlagendünne Halbleiterschichten gezielt mit Defekten versehen und versuchen, deren Quanteneigenschaften mit Pikosekunden zeitlicher Auflösung und zugleich aufs Atom genau zu messen und zu kontrollieren. Daraus soll Grundlagenwissen für künftige Quantencomputer entstehen. Der Begriff Molybdändisulfid kommt manchen Autofahrern und Mechanikern vielleicht bekannt vor. Kein Wunder: Der Stoff, den der US-Chemiker Alfred Sonntag in den 1940er-Jahren entdeckte, wird bis heute als Hochleistungsschmiermittel in Motoren und Turbinen, aber auch bei Bolzen und Schrauben eingesetzt. Das liegt an der speziellen, chemischen Struktur dieses Feststoffs, dessen einzelne Materialschichten gegeneinander leicht verschiebbar sind. Molybdändisulfid (chemisch MoS2) schmiert aber nicht nur gut, sondern es ist…
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Illegaler Handel mit hochgefährlichen Chemikalien weit verbreitet
Forschende aus der Schweiz und aus China haben den weltweiten Handel mit hochgiftigen Chemikalien untersucht, die einem globalen Vertrag unterliegen, dem Rotterdamer Übereinkommen. Die Ergebnisse sind ernüchternd: Fast die Hälfte des Gesamtvolumens geht illegal über Landesgrenzen. Dies verlangt nach entschiedenen Massnahmen auf nationaler und internationaler Ebene. 54 Chemikalien und Gruppen von Chemikalien fallen unter das Rotterdamer Übereinkommen, weil sie ein sehr hohes Potenzial aufweisen, die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu schädigen. Darunter zum Beispiel Quecksilberverbindungen, diverse Pestizide sowie fünf der sechs Arten von Asbest. Das Übereinkommen, auch PIC-Konvention («Prior Informed Consent») genannt, verbietet die gefährlichen Stoffe nicht. Die Vertragsstaaten dürfen sie aber nur dann untereinander handeln, wenn das Importland…
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Der Chamaleon-Effekt
Mittels 3D-Druck biologisch abbaubare Sensoren und Displays herstellen? Ein Material, mit dem genau das möglich ist, haben Forschende aus dem Empa-Labor «Cellulose & Wood Materials» auf Basis von Cellulose entwickelt. Das Gemisch aus Hydroxpropyl-Cellulose, Wasser, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Cellulose-Nanofasern verändert je nach Temperatur und Dehnung seine Farbe – und dies ganz ohne Zusatz von Pigmenten. Ein elastisches Material, das seine Farbe verändert, Strom leitet, sich 3D-drucken lässt und dazu noch biologisch abbaubar ist? Das ist nicht bloss eine Wunschvorstellung der Wissenschaft: Genau diese «eierlegende Wollmilchsau» haben Empa-Forschende aus dem Labor «Cellulose & Wood Materials» in Dübendorf auf Basis von Cellulose und Kohlenstoff-Nanoröhrchen hergestellt. Als Ausgangsstoff diente den Forschenden Hydroxypropyl-Cellulose (HPC), die…
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«FireDrone» unterstützt die Feuerwehr
Forscher der Empa und des «Imperial College London» entwickeln eine hitzeresistente Drohne, die bei einem Gebäude- oder Waldbrand den Gefahrenherd aus nächster Nähe analysieren kann. So können Feuerwehrleute die Strategie eines Hochrisiko-Einsatzes optimieren, bevor sie die Gefahrenzone betreten. Wo andere rausrennen, müssen sie hinein: Feuerwehrleute begeben sich bei Rettungseinsätzen in gefährliche Situationen – mitunter mitten ins Flammenmeer. Im vergangenen Jahr rückten die schweizerischen Feuerwehren für mehr als 12’000 Einsätze zur Brandbekämpfung aus. Da in einem brennenden Gebäude tödliche Temperaturen von rund 1000 Grad Celsius herrschen können, gilt es, jedes unnötige Risiko zu vermeiden. Flugroboter könnten derartige Einsätze unterstützen: Forscher der Empa und des «Imperial College London» entwickeln derzeit eine hitzeresistente Drohne, die erste…
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Schwimmen und Rennen ohne Umziehen
Rechtzeitig für den Sommer: Das Schweizer Start-up Swijin bringt mit dem «SwimRunner» eine neue Sportbekleidungskategorie auf den Markt – ein Sport-BH mitsamt passenden Unterteilen, die sowohl als Schwimm- wie als Laufbekleidung funktionieren und im Handumdrehen trocknen. Entwickelt wurde das innovative Produkt zusammen mit Empa-Forschenden in einem Innosuisse-Projekt. Testen kann man den «SwimRunner» dieses Wochenende am «Zurich City Triathlon». Nach dem Joggen noch schnell ins kühle Nass springen, ohne sich umziehen zu müssen? Swijin (sprich: Swie-Djin), ein neues Schweizer TechTex-Start-up, lanciert ihr erstes Produkt, den «SwimRunner»: einen Sport-BH mit Unterteilen, die sowohl als Schwimm- wie auch als Laufbekleidung fungieren und blitzschnell trocknen. Diese Innovation ermöglicht Frauen erstmals einen fliessenden Übergang zwischen…
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Der Spion im Bauch
Damit Wunden nach einer Operation im Bauchraum dicht verschlossen bleiben, haben Forschende der Empa und der ETH Zürich ein Pflaster mit Sensorfunktion entwickelt. Das Polymerpflaster warnt, bevor gefährliche Lecks an Nähten im Magen-Darm-Trakt entstehen und schliesst die Stellen eigenständig. Ein neues Material ermöglicht nun eine schnelle, einfache und nicht-invasive Leck-Diagnose. Ihre Erkenntnisse publizierte das Team aktuell im Magazin «Advanced Science». Nach einer Operation in der Bauchhöhle sind sie besonders gefürchtet: undichte Stellen an den Nähten, an denen der Inhalt des Verdauungskanals in den Bauchraum rinnt. «Auch heute stellen derartige Leckagen eine lebensgefährliche Komplikation dar», erklärt Inge Herrmann, Empa-Forscherin und ETH-Professorin für Nanopartikuläre Systeme. Die Idee, vernähtes Gewebe in der Bauchhöhle im Anschluss…
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Wie viel Mikroplastik steckt in Schweizer Gewässern?
Kunststoffpartikel unter fünf Millimeter Grösse, auch bekannt als Mikroplastik, setzen sich oft weit entfernt vom ursprünglichen Entstehungsort ab. Empa-Forschende haben nun ein Modell entwickelt, mit dem sich die Konzentration von Mikroplastik in Schweizer Gewässern berechnen lässt. Jährlich gelangen 14’000 Tonnen Plastik in Schweizer Böden und Gewässer. Ein Teil davon liegt als Mikroplastik vor: Partikel im Mikro- bis Millimeterbereich. Mikroplastik hat viele Quellen, etwa Kosmetika oder Kunstfaserkleidung. Auch durch Abrieb und Zersetzung von grösseren Plastikstücken, sogenanntem Makroplastik, entstehen Mikroplastikpartikel. Aufgrund seiner geringen Grösse gelangt Mikroplastik besonders leicht in die Gewässer. Rund 15 Tonnen der kleinen Partikel landen jährlich in den Schweizer Flüssen und Seen. Die Konzentration von Mikroplastik im Wasser zu…
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Schnelltest für Blutvergiftung
Bei einer Blutvergiftung müssen die Bakterien im Blut so schnell wie möglich identifiziert werden, um eine lebensrettende Therapie starten zu können. Empa-Forschende haben nun «Sepsis-Sensoren» mit magnetischen Nanopartikeln entwickelt, die Keime innert Kürze erkennen und Kandidaten für eine wirksame Antibiotika-Therapie ermitteln. Für Qun Ren zählt jede Minute. Die Empa-Forscherin und ihr Team entwickeln derzeit ein Diagnose-Verfahren, mit dem eine lebensgefährliche Blutvergiftung mit Staphylokokken-Bakterien im Eiltempo erkennbar wird. Denn eine derartige Staphylokokken-Sepsis verläuft in bis zu 40 Prozent der Fälle tödlich. Begonnen hat eine Infektion mit den kugelförmigen Bakterien möglicherweise als lokale Hauterkrankung oder Lungenentzündung. Sind die Staphylokokken im Verlauf einer Sepsis einmal in die Blutbahn ausgeschwärmt, drohen schwere Komplikationen. Es…
