Wir konsumieren uns zu Tode Die Produkt- und Technologievielfalt in unserem Alltag

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1 Die Produkt- und Technologievielfalt in unserem Alltag

2 Stoffgeschichten Problem: Fehlendes Bewusstsein für die alltäglichen Stoffe Idee: Ergründung des Wirkens der vielfältigen Stoffe des täglichen Lebens auch jenseits der Labors zu verschiedenen Zeiten und in verschiedenen Räumen Fächerübergreifende Fakten- und Informationssammlung über bestimmte Ressourcen Thematisierung der sozioökonomischen, politischen (Macht!) und ökologischen Funktionen der Materialien und deren Wechselwirkungen mit ihrer jeweiligen Umgebung Ziel: Motivation zu einem umsichtigen, wirtschaftlich effizienten und risikoarmen Umgang mit allen Ressourcen Planetensystem der Sonne Quelle: Wahrscheinliche Kometenreservoire im Sonnensystem (Schema): Oortsche Wolke weit ausserhalb der Plutobahn, Kulper-Gürtel jenseits der Neptunbahn

3 Aggregatzustände des Wassers im Sonnensystem Quelle: GSF 1994 Globale Wasservorkommen Quelle: UNEP 2002

4 Quelle: N.C. Thank, Ast K. Biwas (Hrsg.): Environmentally Spund Water Management, Calcutta 1990

5 Quelle: source: Chronik der Technik / Chronik-Verlag, 1989

6 Quelle: ORBIT / NASA astronauts photograph the earth Quelle:

7 Die Zukunft der Baumwolle am Aralsee?

8 Aralsee Chronologie der Verlandung Quelle: ORBIT / NASA astronauts photograph the earth Woher kommt unsere Kleidung?

9 Der Atatürk-Staudamm in der Türkei Quelle landwirtschaftlichen Reichtums und zwischenstaatlicher Konflikte Quelle: Die Weltwoche, Quelle:

10 Die Herstellung aller Produkte benötigt Wasser 5300 Liter 124 Liter Quelle: Hoekstra 2008 Die Atmosphäre der Erde

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12 150 Gramm (CH 2 O) 1000 N 45 K 8 Ca 8 Mg 3 P 2 S =? 150 g (CH 2 O) 1000 N 45 K 8 Ca 8 Mg 3 P 2 S = 1 Kartoffel

13 Max Liebermann Die Kartoffelernte Biologischer Wert (EAA-Index) Kartoffeln: BONA Stickstoffdünger kg/ ha Ernteertrag und Gehalt an essentiellen Aminosäuren bei der Kartoffel BONA in Abhängigkeit vom Stickstoffdüngereinsatz Ertrag dz/ha Quelle: FAO 1972

14 Inhaltstoffe einer Kartoffel Bestandteil Gewichtsanteil [mg] Bestandteil Gewichtsanteil [mg] Bestandteil Gewichtsanteil [mg] Bestandteil Gewichtsanteil [mg] Natrium 3,20 Carotin 0,001 Isoleucin 100,00 Pentosan 260,00 Kalium 443,00 Vitamin E 0,060 Leucin 140 Hexosan 930 Magnesium 25,00 α-tocopherol Lysin 130,00 Cellulose 890 Calcium 9,50 Vitamin K Methionin 30,00 Polyuronsäure 460,00 Mangan 0,.15 Vitamin B Phenylalanin 100,00 Myristinsäure 0,40 Eisen 0,80 Vitamin B Prolin 110,00 Palmitinsäure 19,00 Kobalt Nicotinamid 1,22 Serin 100,00 Stearinsäure 4,40 Kupfer 0.15 Pantothensäure 0,40 Threonin 90,00 Aracaninsäure 1,10 Zink 0.27 Vitamin B 6 0,21 Tryptophan 30,00 Behensäure 0,70 Nickel Biotin 0,0004 Tyrosin 80,00 Palmiteleinsäure 0,30 Chrom Folsäure Valin 130,00 Ölsäure 1,50 Molybdän - Vitamin B 12 - Apfelsäure 91,60 Linolsäure 33,00 Vanadium - Vitamin C 17,00 Zitronensäure Linolensäure 21,00 Phosphor Alanin 110 Oxalsäure Sterine (ges) 5,00 Chlorid 45,00 Arginin 120 Bernsteinsäure 3,70 β-sitosterin 3,00 Fluorid Aspartamsäure 430 Gluconsäure 5,40 Stigmasterin 1,00 Iodid Cystin 20,00 Glucose 240,00 Bor 0,10 Glutaminsäure 460 Fructose 170,00 Selen - Glycin 120 Saccharose 300 Nitrat 13,00 Histicin 40,00 Stärke 14100,00

15 Industrielle Landwirtschaft Die Energiebilanz der Landwirtschaft 100 Energie Aufgewendete Energie 50 Im Getreide gesammelte Energie Quelle: Industrielle Fleischproduktion Quelle: GEO Nr. 10/2009

16 Die lange Reise der Lebensmittel Mrd. t SKE (Steinkohleeinheiten) Ölkrisen 1. Weltkrieg und Folgen Weltwirtschaftskrise 2. Weltkrieg Entwicklung des Weltenergieverbrauchs Quelle: BGR 2009 Quelle Graphik links: Technologie- und Förderzentrum Bayern 2007

17 Thomas Newcomen ( ) 13. Münchner Wissenschaftstage Armin Reller Dale Creek Bridge, Union Pacific Railway, um 1870 Quelle: Brücken, die die Welt verbinden / Prestel Verlag / S. 8

18 Universal Shipbuilding delivers MINERAL NIPPON 203,000 DWT bulker built at Tsu Shipyard On 30th March Universal Shipbuilding delivered the monster bulk carrier MINERAL NIPPON to its owners Lepta Shipping Co. The ship was built at the Tsu Shipyard. Vessel particulars: Total length m Molded breadth m Type it is deep m Fully loaded draft m Dead-weight 203,275 t Gross tonnage 101,933 GT Sea speed knots Main system MAN B&W 6S70MC MK6 Quelle: Ölsand Alberta / Kanada Quelle: Die Zeit / / Nr. 46 / Rubrik Wirtschaft / S. 38

19 Abbau von Ölsand in Alberta, Kanada Quelle: Öl sprudelt wie lange noch? Quelle:

20 Ein Land, das alles hat, was andere brauchen: Eine Ölbohrinsel vor dem Zuckerhut in Rio de Janeiro Quelle: Dieselverkauf im Tschad Quelle: National Geographic 2009

21 Energiesysteme der Zukunft 41 Energiesysteme der Zukunft - Einführung /2-format1.jpg

22 Industrie 10% Düngemittel 90% nzz.ch Der Alchemist auf der Suche nach dem Stein der Weisen (1771) von Joseph Wright of Derby

23 Guano begehrter Vogelkot Quelle:

24 Phosphatgewinnung Quelle: Phosphatkreislauf Source: Petra Hutner / on the base of datas from Cordell 2008, Smit et al. 2009

25 Adenosindiphosphat Adenosintriphosphat Phosphor Baustein für Knochen und Zähne Mensch Schwein Huhn

26 PO 4 3- Anwendungsbereiche Zukünftige Energiesysteme ohne Funktionswerkstoffe und strategische Metalle?

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28 Der Turm zu Babylon von Pieter Bruegel, 1563, Kunsthistorisches Museum Wien

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30 tons of - Concrete - Steel - Aluminum - Glas - Marble of Carrara - Gold The Hotel Buri al Arab stands on a large plate of 7000 square meters made out of steel and concrete This plate is anchored by 750 concrete pillars, reaching a depth of 50 meters. For this foundation cubic meters of concrete were used Doors 189 Floors 162 inhabitable qm Floor space tons marble of Carrara / Italy sqm painted with 22-carat gold metric tons of steel metric tons of aluminum Glas plates tons of glas And, and, and. Hundreds of metalbased materials Quelle: Building Small Nanotechnology makes inroads in the construction industry: Left: Temple of Nanoscience, Rome s Dio Padre Misericordioso Church, also known as the Jubilee Church, retains ist bright white colour because of Nanostructured titanium dioxide. Right: Crystallizing Concrete: This colorized scanning Electron micrograph shows concrete (brown) crystallizing around X-Seed crystals (blue) 500 nm to 30 µm across Quelle: Chemical & Engineering News / Juni 2011 / S. 17 und 19

31 Dissipation von nanoskaligen Zinkoxid- und Titanoxidpartikeln Quelle: BASF In Ketchup sind längst Nanopartikel enthalten - ohne gekennzeichnet zu sein. Aus dem Labor auf den Teller Titanoxid soll das Schmelzen in der Hand verhindern Dank Nanokapsel mehr Kalzium in der Milch

32 Quelle: Wikipedia Commons

33 kg g g g Miniaturization of mobile phones over the years 1984 to 2001 Ressourcenstrategie Material % Weight Material % Weight Silizium 24,8803 Plastik 22,9907 Eisen 20,4712 Aluminium 14,1723 Kupfer 6,9287 Blei 6,2988 Zink 2,2046 Zinn 1,0078 Nickel 0,8503 Barium 0,0315 Mangan 0,0315 Silber 0,0189 Beryllium 0,0157 Kobalt 0,0157 Tantal 0,0157 Titan 0,0157 Antimon 0,0094 Cadmium 0,0094 Bismuth 0,0063 Chrom 0,0063 Quecksilber 0,0022 Germanium 0,0016 Gold 0,0016 Indium 0,0016 Ruthenium 0,0016 Selen 0,0016 Arsen 0,0013 Gallium 0,0013 Palladium 0,0003 Europium 0,0002 Niob 0,0002 Vanadium 0,0002 Yttrium 0,0002 Platin in Spuren Rhodium in Spuren Terbium in Spuren

34 Technische Kritikalitätskriterien Technische Entwicklung (Bedarf an Rohmaterial, Primärproduktion) Geologische Verfügbarkeit (Reichweite) Geopolitische Einflussfaktoren Ökologische Konsequenzen (Extraktion, Anwendung Deponierung) Recycling- und Substitutionsmöglichkeiten Ökonomische Entwicklung (Preis, Angebot, Nachfrage) Ressourcenstrategie Risiken der Rohstoffabhängigkeit Quelle: Wagner 2008

35 Ressourcenstrategie

36 Rückgewinnung von Rohstoffen 13. Münchner Wissenschaftstage Schlacken-Symposium Meitingen Armin 12. Reller Oktober 2011 Armin Reller Quelle: EMPA

37 Zusammensetzung des Mülls an der Nordseeküste Quelle: Petra Hutner

38 Plastikmüll am Strand von Senegal Ohne Worte

39 Ein Maskentrupial hat Pflanzenfasern durch grünes Ostergras ersetzt. Sein beutelförmiges Nest hat er an ein Palmblatt genäht. Quelle: Die Zeit / WISSEN / Nr. 5 / August-September 2009; S. 32 Baltimoretrupiale mögen auffällige Muster. Buntes Garn und Plastik machen weit mehr her als Gräser und Zweige. Quelle: Die Zeit / WISSEN / Nr. 5 / August-September 2009; S. 39

40 Fraunhofer-Projektgruppe IWKS Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoff- Kreisläufe und Ressourcenstrategie 13. Münchner Wissenschaftstage Armin Reller Wissen ist der einzige Rohstoff, der sich bei Gebrauch vermehrt

41 Mit Dank an Renate Diessenbacher Claudia Schmidt, Simon Meißner, Andrea Thorenz Ben Achzet, Stefan Brandl, Volker Zepf, Petra Hutner die Studierenden der Physik, der Materialwissenschaften und der Geographie

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1HXH %HVWLPPXQJHQ EHU 9LWDPLQH XQG 0LQHUDOLHQ DOV 1DKUXQJVHUJlQ]XQJ ± 6FKZHUSXQNW 6LFKHUKHLW XQG,QIRUPDWLRQGHU9HUEUDXFKHU ,3 Brüssel, 10. Mai 2000 1HXH %HVWLPPXQJHQ EHU 9LWDPLQH XQG 0LQHUDOLHQ DOV 1DKUXQJVHUJlQ]XQJ ± 6FKZHUSXQNW 6LFKHUKHLW XQG,QIRUPDWLRQGHU9HUEUDXFKHU 'LH (XURSlLVFKH.RPPLVVLRQ KDW M QJVW HLQHQ 5LFKWOLQLHQYRUVFKODJ

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