Aus der Branche

Vier Studierende von Optima haben vom 28. Februar bis 2. März 2024 beim Smart Green Island Makeathon auf Gran Canaria teilgenommen. Gemeinsam haben sie Prototypen für intelligente Landwirtschaft, automatisierte Systeme für die Lagerhaltung sowie einen nachhaltigen Umgang mit Batterien entwickelt. Bei dem Makeathon konnten die jungen Talente ihr Wissen ausbauen und neue Kontakte knüpfen. Bei der jährlich stattfindenden Veranstaltung waren in diesem Jahr 587 Teilnehmende aus 47 Nationen dabei.

Die beiden Studenten Jannick Besler und Luca Mitrenga haben sich für die Challenge „Smart Home Farming“ entschieden, also intelligente Landwirtschaft für zu Hause. Ein Teil der Challenge bestand daraus, eine automatische Bewässerungsanlage für Pflanzen mit Hilfe von PET-Flaschen zu installieren. Wer in der Großstadt wohnt und keinen eigenen Garten hat, soll sich mit der automatischen Bewässerung ein Hochbeet in den eigenen vier Wänden schaffen können. Dafür hat das Team ein vertikales System entwickelt, in dem PET-Flaschen mit den Pflanzen befüllt und an der Wand befestigt werden. Die Pflanzen werden durch Leitungen von unten mit Wasser besprüht.

Der zweite Teil ihrer Challenge war die Entwicklung einer automatisierten Zustandsanalyse. Dafür entnimmt ein Roboter die Pflanze aus der PET-Flasche und führt sie auf ein lineares Transportsystem mit Magnetantrieb. Eine installierte Kamera erkennt dann die Art der Pflanze, ob und welche Früchte sie trägt und ob sie von Schädlingen befallen ist. So eignet sich das automatisierte System auch für landwirtschaftliche Prozesse.

Student Jeremy Wolf entwickelte mit seinem Team ein automatisiertes System für intelligente Lagerhaltung mit Hilfe von einem 6-Achs-Roboter. „Im Vergleich zu den anderen Teams haben wir unsere Chancen auf eine herausstechende Lösung eher gering eingeschätzt. Trotzdem haben wir uns nicht unterkriegen lassen“, erzählt er. „Die Sponsoren waren am Ende so stark von unserer Idee und Entwicklung begeistert, dass sie uns empfohlen haben, an einem weiteren Contest ihres Unternehmens teilzunehmen. Sie meinten, unsere Chancen auf den Hauptpreis stehen hoch.“

Shafira Andhinin Tiyan studiert nachhaltige Energiesysteme und absolviert ein Praktikum in der Nachhaltigkeitsabteilung von Optima. Beim Makeathon wählte sie die Challenge zu einem nachhaltigen Thema aus: Recycling von Batterien für die Kreislaufwirtschaft. Shafira und ihr Team entwickelten einen Prototyp, der die Restenergie von verbrauchten Batterien in einer Wasserstoffstation wiederverwendet und daraus Wasserstoffenergie erzeugt.

Jedes Jahr unterstützt der Förderverein des Fraunhofer UMSICHT zwei Projekte mit einer Anschubfinanzierung. Die finanzielle Starthilfe ebnet den Weg, um vielversprechende Forschungsvorhaben zeitnah zu realisieren. Sein Engagement um den wissenschaftlichen Nachwuchs unterstreicht der Verein mit der Prämierung herausragender Bachelor- und Masterarbeiten. Die diesjährigen Auszeichnungen erfolgten im Rahmen der gestrigen Mitgliederversammlung, auf der evo-Vorstand Christian Basler als neuer Vorstandsvorsitzender des Fördervereins gewählt wurde.

Der UMSICHT-Förderverein ist ein wichtiger Partner des Oberhausener Forschungsinstituts und verfügt über ein großes Netzwerk aus Politik, Wirtschaft und Industrie. Neben der Verleihung des UMSICHT-Wissenschaftspreis ist die gezielte Nachwuchs- und Projektförderung ein zentrales Anliegen des mittlerweile über 30 Jahre bestehenden Vereins. So werden auf der jährlichen Mitgliederversammlung Menschen ausgezeichnet, die innovative Projekte bearbeiten und besondere Arbeit geleistet haben. In diesem Jahr erhielten die UMSICHT-Forschenden Laura Huwald und Tobias Rieger eine finanzielle Zuwendung von je 10 000 Euro für ihre Forschungsvorhaben. Die beiden Studentinnen Sonja Frerich und Hannah Brenner freuten sich über insgesamt 750 Euro Preisgeld für ihre herausragenden Bachelor- und Masterarbeiten.

Neuartige Brennstoffzellen
Laura Huwald, Abteilung Elektrochemische Energiespeicher, untersucht die »Entwicklung und Charakterisierung kohlenstoffbasierter poröser Transportlagen für Brennstoffzellen«. Dank der Substitution durch kohlenstoffbasierte Materialien kann das neuartige Zellkonzept mittels kostengünstiger und langzeitstabiler Komponenten realisiert werden. Ihre Arbeit bietet die Grundlage zur Initiierung eines Nachfolgeprojekts mit Industriebeteiligung, in dem ein Prototyp des neuartigen Brennstoffzellenkonzepts mit den am Fraunhofer UMSICHT entwickelten Bipolarplatten realisiert werden soll.

Innovative Recyclingverfahren für Kunststoffabfälle
Tobias Rieger überprüft im Projekt SubForceH2 das »Chemische Recycling von Kunststoffabfällen zur Substitution fossiler Rohstoffe in der chemischen Industrie und der Erzeugung von Wasserstoff«. Dadurch können z. B. CO2-Emissionen eingespart werden, da der in Kunststoffabfällen gebundene Kohlenstoff nicht durch konventionelle Müllverbrennung freigesetzt, sondern durch die Umsetzung zu chemischen Grundstoffen im Kreislauf gehalten wird. Als Nebenprodukt entsteht zudem Wasserstoff, welcher in zahlreichen industriellen Anwendung benötigt und zur Speicherung von Energie zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Masterarbeit: Kunststoffe in Böden
Im Rahmen ihrer Masterarbeit »Entwicklung, Validierung und Anwendung einer Methode zur Untersuchung von Kunststoffemissionen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen« entwickelte Hannah Brenner eine praxisorientierte Methode, mit der Bodenproben nach ihrer Entnahme auf dem Feld aufbereitet und hinsichtlich ihres Mikroplastikgehalts analysiert werden können. Ziel ist die Einschätzung der Belastung von Feldflächen durch Kunststoffemissionen und der anschließende Vergleich mit anderen Habitaten. Dadurch soll eine schnellstmögliche Reduzierung des Mikroplastikeintrags in terrestrische Ökosysteme erreicht werden.

Herausragende Bachelorarbeit
Hauptbestandteil von Sonja Frerichs Bachelorarbeit war es, die mechanische Eignung eines neuartigen, am Fraunhofer UMSICHT entwickelten Materials für den Einsatz in Brennstoffzellen zu untersuchen. Im Fokus stand die Umformbarkeit von thermoplastbasiertem Folien-BPP (BPP: Blasextrudiertes Polypropylen), um Gasverteilungsstrukturen für Wasserstoff und Sauerstoff einprägen zu können. Die Vermessung der eingeprägten Strukturen wurde unter anwendungsnahen Bedingungen durchgeführt.