ThWIC Lecture Series

Die Wasserinfrastruktur ist eine essenzielle und zugleich hochsensible Grundlage für das gesellschaftliche Zusammenleben. Sie stellt eine kritische Infrastruktur dar, deren Sicherheit und Funktionalität kontinuierlich gewährleistet werden muss. Gleichzeitig steht dieser Bereich vor zentralen Herausforderungen: den Anpassungsprozessen vor dem Hintergrund des Klimawandels und dem zunehmenden Fachkräftemangel. Um diesen Aspekten entgegenzuwirken, erfährt die Wasserwirtschaft eine Öffnung hin zu verschiedenen Personengruppen, wodurch neue Perspektiven und Kompetenzen in das Feld einfließen können.

Der Vortrag beleuchtet diese Thematik anhand zweier Fallstudien. Die erste Studie widmet sich dem sozio-technischen Netzwerk der regionalen Wasserinfrastruktur während sich die zweite Studie sauf die Rolle von Ingenieurinnen in der Wasserwirtschaft fokussiert.

Ein zentrales Thema des Vortrags ist das Verhältnis von technischen Lösungen und Umweltbewusstsein. Die Wasserwirtschaft bewegt sich im Spannungsfeld zwischen ingenieurwissenschaftlichen Entwicklungen und ökologischer Verantwortung. Dabei geht es sowohl um die Einbettung technischer Innovationen in ein branchenspezifisches Ethos als auch um den Einbezug von Umweltaspekten in die tägliche Arbeit. Die Arbeit in diesem Bereich ist nicht nur technisch geprägt, sondern auch in politische und gesellschaftliche Strukturen eingebunden. Die Einflussmöglichkeiten und Verantwortlichkeiten der Fachkräfte stehen dabei ebenso im Fokus wie die Herausforderungen bei der praktischen Umsetzung.

Schließlich widmet sich der Vortrag den Kommunikations- und Entscheidungsprozessen für notwendige Anpassungsmaßnahmen in der Wasserwirtschaft. Da sich die Rahmenbedingungen stetig verändern, sind transparente und gut strukturierte Entscheidungsprozesse essenziell. Hierbei wird betrachtet, wie verschiedene Interessengruppen in Entscheidungsprozesse eingebunden werden und welche Strategien notwendig sind, um Anpassungen erfolgreich umzusetzen.

Der Vortrag lädt dazu ein, die Wasserinfrastruktur nicht nur als technisches System zu betrachten, sondern als ein dynamisches Gefüge, in dem ingenieurwissenschaftliche, gesellschaftliche und politische Dimensionen untrennbar miteinander verwoben sind.

Laura Künzel ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Allgemeine und Theoretische Soziologie der Friedrich-Schiller-Universität und arbeitet im ThWIC-Projekt VerNetzT. Mehr Informationen finden Sie hier.

Im Lauf der Evolution ist es lebenden Organismen gelungen, energieeffiziente und ressourcenschonende Stoffwechselfunktionen zu entwickeln, die parallelisiert, hochgradig präzise und auf engstem Raum angeordnet ablaufen. Membranen sind dabei ein wesentliches Element und steuern (häufig selbstlernend) als mikroskopische Zellwand oder makroskopisches Organ den Stofftransport im Körper. 

Die adressierte Forschung zielt darauf ab existierende Membranen und Membranmodule hinsichtlich des Durchflusses, der Selektivität, des Energieverbrauches und der volumenspezifischen Membranfläche zu verbessern. 

In der Herstellung der neuartigen und innovativen Membranen ist die Additive Fertigung ein zentraler Bestandteil. Die Nutzung etablierter sowie modifizierter 3D-Druckverfahren ermöglicht die Fertigung von komplexen Strukturen der Membranen bzw. ihrer Träger. Dies bietet Möglichkeiten zur Optimierung der Stoffströmungen im Membranmodul und vergrößert die volumenspezifische Membranfläche aktuell um ca. 300 %. Adressiert wird die badbasierte Photopolymerisation (VPP) in Form des Digital-Light-Processing und die Materialextrusion (MEX) bzw. das Fused-Layer-Modeling. Beim erstgenannten Fertigungsprozess wurden hochgradig gefüllte Suspensionen mit Al2O3 Pulvern entwickelt sowie untersucht und die komplexen Strukturen gedruckt. Im FLM-Prozess werden die bionisch strukturierten Bauteile aus einem gefüllten Filament aufgebaut. Das Material ist genauer als RBAO (reaction bonded aluminium oxide) zu bezeichnen. Dieses führt in anschließenden Entbinder- sowie Sinterprozessen zu erheblichen Vorteilen. Im Allgemeinen werden die additiv gefertigten Strukturen entbindert und gesintert, sodass ein poröser keramischer Formkörper entsteht. Diese Träger können für einzelne Anwendungen bei entsprechender Porengröße und Porosität bereits als Membran verwendet werden. Hauptsächlich dienen sie aber der Beschichtung mit keramischen Schlickern, sodass Poren im Nanometerbereich entstehen. Der aktuelle Stand unserer Forschung erreicht keramische Membranen mit 0,07 µm Porengröße. 

Ein weiteres Themenfeld ist die Nachbearbeitung der additiv gefertigten Grünkörper. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden Methoden untersucht die Oberfläche der Träger zu glätten. Die im 3D-Druck entstehende Layerstruktur, übereinander abgelegter Schichten, muss bearbeitet werden, um funktionale Beschichtungen für eine Membran aufzubringen. 

Im Vortrag wird die gesamte Prozesskette aus CAD-Konstruktion, Slicing, additiver Fertigung, Entbinder- und Sinterprozessen sowie weiterer Nachbearbeitung und Beschichtung dargestellt und auf die realisierte Porenstruktur sowie Membranbeschaffenheit eingegangen.

Hans Georg Pensel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Sci-Tec der Ernst-Abbe-Hochschule Jena und arbeitet im Thüringer Wasser-Innovationscluster im Projekt Technische Niere. Mehr Informationen finden Sie hierExterner Link.

Der private Umgang mit Wasser ist bislang nur unzureichend erforscht. Während zwar Daten zu den durchschnittlichen Wasserverbrauchswerten von Privathaushalten vorliegen, ist über die konkreten Alltagspraktiken der Wassernutzung und deren sinnstrukturelle Grundlagen (Motive, Orientierungen, Deutungsmuster usw.) nur sehr wenig bekannt.

Der Vortrag präsentiert Ergebnisse des ThWIC-Projektes HaVe, das die Alltagnutzung von Wasser mit Hilfe qualitativer Methoden untersucht. Es wird eine fallübergreifende Typologie der privaten Wassernutzung vorgestellt sowie deren Implikationen für die Stärkung eines nachhaltigen Umgangs mit Wasser diskutiert. Wie unsere Analysen zeigen, existiert ein sehr breites Spektrum an sinnstrukturellen Orientierungen und Reflexionsgraden im Umgang mit Wasser. Es wird gezeigt, welche Schlussfolgerungen sich daraus insbesondere für ein angemessenes Verständnis von Water Literacy und deren Förderung ergeben.

Dr. Stefan Brachat ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Allgemeine und Theoretische Soziologie und arbeitet im Thüringer Wasser-Innovationscluster im Projekt HaVe. Mehr Informationen finden Sie hier.