Wissenschaft Frankreich #171 – 23/10/2009

23/10/2009 - 19:42

Wissenschaft-Frankreich Nr. 171 [PDF]

 

 

Forschungspolitik

Das CNRS wird 70 und setzt seinen Wandel fort

Das Nationale Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) feierte am 19. Oktober 2009 seinen 70. Geburtstag, der gleichzeitig geprägt war von der Unterzeichnung eines Vertrages mit dem französischen Staat, der die Ziele und Mittel für den Zeitraum 2009-2013 definiert, und dadurch den Grundstein für die Schaffung neuer Themeninstitute legt.

Eine "erfolgreiche Interdisziplinarität" setzt zunächst "sehr starke Disziplinen voraus, die ein konkretes Ziel verfolgen", erklärte die Forschungsministerin Valérie Pécresse nach der gemeinsamen Vertragsunterzeichnung mit dem geschäftsführenden Direktor des CNRS, Arnol Migus. Zuvor hatte die Ministerin bereits die Notwendigkeit betont, "die Grenzen zwischen den Disziplinen", aber auch "zwischen der Grundlagenforschung und der Innovation und zwischen staatlicher und privater Forschung zu überwinden".

"Allianzen" mit anderen Forschungseinrichtungen sind in drei Bereichen geplant: Energie, Lebenswissenschaften (mit dem Inserm [1]) und Informatik (mit dem Inria [2]). Die Forschung sei in diesen Bereichen zu sehr aufgespalten, so Frau Pécresse. Das zehnte Institut des CNRS, das sich noch im Aufbau befindet, wird sich den "Informationswissenschaften und -technologien" widmen. Die von einem Teil der Forscher umstrittene Grundreform des CNRS wurde im Juni 2009 während einer Vorstandssitzung in Genf verabschiedet.

Heute zählt das CNRS mehr als 32.000 Beschäftigte, davon zirka 12.000 Forscher und 14.000 Ingenieure und Techniker.

-[1] Inserm: Nationales Institut für Gesundheitswesen und medizinische Forschung
- [2] Inria: Nationales Forschungsinstitut für Informatik und Automatik
- Internetseite des CNRS: http://www.cnrs.fr/index.php (auf Englisch)
- Weitere Artikel zum Thema: "Grünes Licht für die Fortführung der Reform des CNRS", WF 166 - 08.07.2009 - http://www.wissenschaft-frankreich.de/publikationen/wissenschaft_frankreich/nummer/files/166.htm#1

Quelle: Pressemitteilung der AFP - 19.10.2009

Redakteurin: Léna Prochnow, lena.prochnow@diplomatie.gouv.fr

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Forschungspolitik

Erste Zwischenbilanz der Forschungsreform in Frankreich

Die Forschungsministerin Valérie Pécresse legte am 18.10.2009 eine erste Zwischenbilanz der vor wenigen Monaten eingeleiteten Reform der französischen Forschungslandschaft vor. Diese Reform strukturiert sich um vier Grundprinzipen: "die Öffnung und Vereinfachung, die Exzellenzförderung, das Vertrauen in die Akteure und die offene Innovation". Diese Prinzipien gelten für die Universitäten und die Forschungseinrichtungen genauso wie für die projektbezogene und die private Forschung.

Die Ministerin hat noch einmal daran erinnert, dass die Universitäten wieder ins Zentrum des französischen Forschungssystems rücken werden, insbesondere dank des Autonomie-Gesetzes, das ihnen die Möglichkeit eröffnet, ihre eigenen wissenschaftlichen Strategien zu definieren und Allianzen mit anderen Einrichtungen zu gründen. Vor diesem Hintergrund werden bis Ende des Jahres 15 Zentren für Forschung und Hochschulwesen (PRES) gegründet, die insgesamt 83 Universitäten, 220 "grandes écoles" (Elite-Hochschulen) und 21 Forschungseinrichtungen vereinen.

Des Weiteren betonte die Ministerin die Einführung des Prinzips des Einzelpatentverwalters, das den Technologietransfer zwischen dem staatlichen und dem privaten Sektor vereinfachen soll. Zudem hat sie die Erprobung von Technologietransferstrukturen an 7 Teststandorten angekündigt, d. h. die Einführung von zentralen Anlaufstellen innerhalb der PRES, die für die Patent- und Finanzierungsbewertung zuständig sind. Diese Strukturen werden auf nationaler Ebene mit größeren Bewertungsstrukturen der Forschungseinrichtungen zusammenarbeiten. Frau Pécresse beabsichtigt außerdem eine Annäherung der PRES und der "pôles de compétitivité".

Quelle: Pressemitteilung des französischen Ministeriums für Bildung und Forschung - 19.10.2009

Redakteurin: Léna Prochnow, lena.prochnow@diplomatie.gouv.fr

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Wissenschaftspolitik

Die Französische Organisation für geologische- und Bergwergsforschung konzentriert sich auf Nachhaltigkeit und Spitzenforschung

Die Ministerin für Forschung und Hochschulwesen, Valérie Pécresse, und der Minister für nachhaltige Entwicklung, Jean-Louis Borloo, haben am 5. Oktober 2009 die Unterzeichnung eines Vierjahresvertrages angekündigt, der die künftigen Aufgaben der Französischen Organisation für geologische- und Bergwergsforschung (BRGM) für den Zeitraum 2009-2012 festlegt.

Auf der Grundlage des neuen Vierjahresvertrages wird die BRGM ihre Aktivitäten auf drei Schwerpunkte konzentrieren:

  • die Entwicklung der Geothermie im französischen Mutterland sowie in den überseeischen Departements und Territorien
  • die CO2-Abscheidung und -Lagerung
  • der Schutz des Grundwassers und die Beherrschung natürlicher Risiken.

Ziel des neuen Vertrags ist es auch, die Versorgungssicherheit Frankreichs mit strategischen Rohstoffen zu verstärken. Des Weiteren sieht der Vertrag den Bau einer Hochschule für angewandte Geowissenschaften in Orléans vor. Der Erwerb, die Verarbeitung und die Bereitstellung von Daten bezüglich des Bodenuntergrunds und der Umwelt zählen ebenfalls zu den prioritären Forschungsthemen dieses neuen Vertrages.

Die 18 durch den Vierjahresvertrag festgelegten Ziele betreffen unter anderem den Ausbau der Spitzenforschungsaktivitäten im Rahmen verschiedener Partnerschaften, die Unterstützung staatlicher Behörden und die Bereitstellung des Sachverständigenwissens des BRGM in den Dienste aller beteiligten Parteien.

Quellen:
- Pressemitteilung des Ministeriums für Umwelt und nachhaltige Entwicklung - 06.10.2009
- Pressemitteilung von Kooperation International - 13.10.2009

Redakteur: Julien Sialelli, julien.sialelli@diplomatie.gouv.fr

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Energie

Das erste Passivhaus in Frankreich

Das erste zertifizierte Passivhaus [1] in der Ile-de-France, das am 24. September 2009 in Bessancourt (Val d'Oise) eingeweiht wurde, verbraucht zehnmal weniger Energie als seine Nachbarhäuser. Nach Angaben der Planer, die Architekten Milena Karanesheva und Mischa Witzmann, Gründer der Pariser Agentur Karawitz, ist dieses Haus das leistungsfähigste Wohnobjekt in ganz Frankreich.

Das Passivhaus ist ein im Jahr 1998 von Forschern in Darmstadt definiertes Konzept. Das Prinzip dieser gut gedämmten Gebäude mit sehr niedrigem Energieverbrauch beruht darauf, dass die beste Energie die ist, die nicht verbraucht wird. Ein Passivhaus verbraucht 90% weniger Energie als ein durchschnittliches Gebäude und 75% weniger als eine Wohnung mit aktuellen Wärmestandards.
"Unser Haus ist fast autonom. Unser gesamter Stromverbrauch beläuft sich jährlich auf 60 kWh pro m◊, und sogar nur auf die Hälfte, wenn man davon die Erzeugung unserer Solarmodule abzieht", erklärt M. Witzmann. Passivhäuser bilden in Frankreich jedoch noch eher eine Ausnahme. In den letzten Jahren wurden etwa 20.000 Passivgebäude in Europa gebaut, davon ungefähr Hundert in Frankreich. "150 Gebäude werden derzeit in Frankreich gebaut oder sind geplant, und knapp Hundert wurden bereits gebaut und sind schon bewohnt. Nur sechs davon wurden jedoch offiziell als Passivhäuser anerkannt, und dann auch nur Einfamilienhäuser", so Etienne Vekemans, Leiter des Verbandes "Passivhaus Frankreich".

Nach Informationen des europäischen Netzwerkes Pass-Net wurden in der gleichen Zeit in Deutschland 12.000 und in Österreich 5.000 Passivhäuser gebaut, d.h., dass bei diesem Tempo Deutschland und Österreich bis 2012 jeweils über 38.000 bzw. 27.000 Passivhäuser verfügen werden.
In Frankreich ist das wichtigste Hindernis finanzieller Natur, schätzt Herr Witzmann. Die Baukosten dieser nach Maß entworfenen Häuser sind noch zu unwirtschaftlich. Sie belaufen sich durchschnittlich auf 1.888 bis 2.000 Euro pro m◊, d.h. auf 360.000 Euro, inklusive aller Steuern, für ein Karawitz-Haus von 160 m◊. "Die Mehrkosten werden auf 20 - 25% für ein Einfamilienhaus und auf etwa 10 % für eine Wohneinheit geschätzt", erklärt Herr Vekemans. "Dank der Energieeinsparungen rentiert sich diese Investition innerhalb von 15 bis 20 Jahren für ein Einfamilienhaus und innerhalb von 10 Jahren für ein Wohngebäude." Des Weiteren "erhält das Passivhaus-Konzept seit Anfang 2009 keine Unterstützung mehr. Frankreich hat sein während der Grenelle de l'environnement (Abkommen für Umweltschutz) bekundetes Interesse für das Passivhaussystem zugunsten der Unterstützung des Konzepts "Niedrigenergiehaus", das weit weniger strenge Normen vorsieht, aufgegeben.

"Das Passivlabel ist in Frankreich nicht in den technischen Dokumenten, die die Bauvorschriften definieren, vorgesehen", stellt Herr Vekemans fest. "Diese Vorschriften wurden von einem Bausektor festgelegt, der Gebäude als billige, energieschluckende Wegwerfobjekte favorisiert." "Das Passivhaus erfordert strenge Vorschriften und eine hohe Qualität in der Gestaltung und im Bau", so Vekemans. "Es gibt noch zu wenig geschulte Fachleute, die Branche entwickelt sich gerade, und viele neue Materialen standen bislang nicht zur Verfügung." Derzeit "beziehen wir die Holzspanplatten, Dachträger und Solarzellen aus Deutschland, den Dämmstoff aus Zellstoffwatte aus der Schweiz und die Lüftungssysteme aus Dänemark", bestätigt Herr Witzmann.

[1] Passivhaus Energiestandards: jährlicher Heizenergiebedarf < 15 kWh/(m◊a), Heizlast < 10 W/m◊, Luftdichtigkeit n50 < 0,60/h, Primärenergiebedarf < 120 kWh/(m◊a) (inkl. aller elektrischen Verbraucher). Sechs wichtige Prinzipen: verstärkte Wärmedämmung, wärmebrückenfreie Konstruktion, herausragende Luftdichtigkeit, Be-und Entlüftungsanlage (mit Wärmewiedergewinnung), optimales, aber passives Auffangen der Solarenergie und der Bodenkalorien und Einschränkung des Energieverbrauchs von Haushaltsgeräten.

Quelle: Le Monde - http://www.lemonde.fr/planete/article/2009/09/28/la-maison-passive-peu-energivore-peine-a-s-imposer-en-france_1246107_3244.html - 15.09.2009

Redakteurin: Claire Vaille, claire.vaille@diplomatie.gouv.fr

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Energie

Bretagne: drittes Offshore-Windprojekt von "Nass & Wind"

"Nass & Wind", Planungssbüro in Lorient, hat ein neues Projekt für die Errichtung eines Offshore- Windparks vor der Küste von Le Croisic vorgeschlagen. Es wäre das dritte Projekt neben den beiden bereits existierenden Projekte von Windparks vor Saint Brieuc [1] und Belle-Ile-en-Mer [2]. Dieser neue Windpark mit etwa 60 - 90 Windenergieanlagen der 5 MW-Klasse, wird eine Gesamtleistung zwischen 300 und 400 MW erreichen. Mit dieser Strommenge könnte der Verbrauch von 450.000 bis 600.000 Haushalten abgedeckt werden (Heizleistung ausgenommen). Laut "Nass & Wind" könnte der Bau dieses neuen Projektes innerhalb von 5 Jahren beginnen und soll bis 2015 in Betrieb genommen werden. Vor der Bewilligung einer öffentlichen Nutzung des Meeresgebietes muss "Nass & Wind" noch eine öffentliche Konsultation und eine Untersuchung der Umweltauswirkungen durchführen.

Die für Offshore-Windanlagen verantwortlichen staatlichen Behörden haben am 3. Oktober 2009 auf einer Konferenz ihren Standpunkt durch die Erklärung von Anne-François de Saint Salvy, Präfekt des atlantischen Küstenverwaltungsgebietes, erneut bekräftigt: "Statt jedes von Unternehmen eingereichte Projekt einzeln zu prüfen, haben wir uns für eine Gesamtstrategie entschieden, um die möglichen Standorte für die Nutzung erneuerbarer Meeresenergien zu definieren. Diese Gesamtstrategie wird derzeit gemeinsam vom Präfekten des Küstenverwaltungsbezirkes und dem Regionalpräfekten erarbeitet". Sie wird 3 Faktoren berücksichtigen:

  • Die Kartographie aller für die Nutzung der erneuerbaren Meeresenergien geeigneten Standorte
  • Die Kartographie der Meeresnutzung (Fischereiwesen, usw.)
  • Die umweltbezogene Kartographie (Schutzgebiete, von Installationen ausgenommene Schifffahrtsrinnen, usw.)

Die von Nathalie Le Meur und Peter Nass im Jahr 2001 in Morbihan gegründete "Nass & Wind Group", an der Gaz de France seit Februar 2008 beteiligt ist, beabsichtigt, bis 2010 20 Millionen Euro in die Entwicklung von Offshore-Windparks zu investieren.

Auch wenn sich Frankreich im Vergleich zu Deutschland erst sehr spät der Offshore-Windenergie zugewandt hat, so ist es doch entscheidend für die Bretagne, diesen Sektor zu fördern, um der dort herrschenden Stromknappheit und den häufigen Stromausfällen begegnen zu können. Die Frage, ob der Staat, vertreten durch den Präfekten des Küstenverwaltungsbezirkes, Installationen in den "Natura 2000" - Gebieten [3] genehmigt, bleibt noch offen.

[1] Projekt auf der Hochebene Grand-Léjon, bei Saint Brieuc, das ebenfalls von "Nass & Wind" vorgeschlagen wurde. Eine Untersuchung zu den Umweltsauswirkungen wurde bereits im November 2008 gestartet.
[2] Projekt vor den Inseln Groix und Belle-Ile, das auch von "Nass & Wind" untersucht wird.
[3] Natura 2000: ist die offizielle Bezeichnung für ein kohärentes Netz besonderer Schutzgebiete, das innerhalb der Europäischen Union errichtet wird. Sein Zweck ist der länderübergreifende Schutz gefährdeter wildlebender heimischer Pflanzen- und Tierarten und ihrer natürlichen Lebensräume. Es wurde 1992 gegründet. Weitere Informationen unter: http://www.natura2000.fr/spip.php?rubrique50 (auf Französisch)

Quellen:
- "Nass & Wind fait part d'un projet éolien offshore", Enerzine - 05.10.2009
- http://energiesdelamer.blogspot.com/2009/10/bretagne-troisieme-projet-eolien.html

Redakteurin: Claire Vaille, claire.vaille@diplomatie.gouv.fr

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Energie

Plutoniumunfall in Cadarache - nicht mehr als eine "Wasserflasche"

Beim Abbau der seit mehr als 40 Jahren vom französischen Zentrum für Atomenergie (CEA) betriebenen Atomanlage in Cadarache sind in einem abgedichteten Behälter (Handschuhkasten, [1]) der Anlage für die Herstellung von MOX-Brennelementen [2] 22 Kilo Plutoniumstaub entdeckt worden (das CEA schätzt die Gesamtmenge sogar auf 39 Kilo). Dies teilte die Atomaufsichtsbehörde (ASN) in Paris mit. Die Betreiber hatten den Bestand auf lediglich 8 Kilo geschätzt.

Diese MOX-Anlage gehört zum CEA und wird seit 2008 von AREVA abgebaut. Die Rohstoffe kamen dort als Pulver (Plutonium- oder Uranoxid) an und verließen die Anlage in Form von MOX-Metallplättchen. Jedes Jahr passierten 1 bis 3 Tonnen Plutonium diese Fabrikhalle, was über die gesamte Laufzeit 350 Tonnen bedeutet. Die Anlage wurde im Jahr 2003 stillgelegt, und von 2008 an abgebaut. Bei der Arbeit mit den 450 Handschuhkästen wurden viele Aufgaben manuell getätigt. Während des Abbaus werden die Plutoniumablagerungen abgesaugt oder mit einem Kratzer entfernt. Diese langlebigen Abfälle mit hoher bzw. mittlerer Radioaktivität werden unter streng vorgegebenen Bedingungen behandelt. Bislang wurden bereits 200 der 450 Handschuhkästen zurückgebaut.

Diese Fehleinschätzung der Plutoniummenge (zunächst 8 kg, dann 22 kg und schließlich 39 kg) ist auf die Dichte des Stoffes zurückzuführen. 22 Kilo Plutonium entsprechen dem Volumen einer Wasserflasche. Es war des Weiteren über eine große Fläche verteilt (10 m2 pro Kasten) und 40 dieser 450 Handschuhkästen enthielten außerdem den höchstmöglichen Plutoniumgehalt.

Bei der Herstellung von MOX ging ein Teil des Stoffes während des Verfahrens verloren und verschwand in den Ecken. Dies musste ganz genau erfasst werden. Während des Betriebs waren die Handschuhkästen permanent an eine Saugleitung angeschlossen, so dass selbst im Fall eines Lecks die Luft nach Innen und nicht in Richtung der Mitarbeiter geleitet wurde. Die Kästen wurden regelmäßig mit einem Absauggerät gereinigt, was mit Wischtests (Wattestäbchen) überprüft wurde. Dennoch konnte sich während des 40jährigen Betriebs der Anlage eine bestimmte unerreichbare Pulvermenge in der Einrichtung (Waage, Presse, Zuschnittmaschinen) bzw. in den Zwischenräumen festsetzen. Aufgrund der Dichte des Plutoniums sind 40 kg Plutonium nicht unbedingt mit bloßem Auge erkennbar.

Die ASN ordnete an, die Abbauarbeiten an der Anlage umgehend einzustellen. Es herrscht Gefahrenstufe zwei auf einer internationalen siebenstufigen Skala. Große Mengen Plutonium am selben Ort können zu einer gefährlichen Kettenreaktion führen", sagte Alain Delmestre, Vizechef der ASN. In einem solchen Fall könnten Menschen tödlich verstrahlt werden. Die Atomaufsichtsbehörde wirft dem Betreiber CEA vor, den Zwischenfall nicht rechtzeitig gemeldet zu haben. "Es sieht so aus, als ob der Fund schon im Juni bekanntgeworden sei, aber wir erst im Oktober informiert wurden", sagte Delmestre. Der Fall sei aus diesem Grund der Staatsanwaltschaft übergeben worden.

[1] Handschuhkasten: vollständig abgedichtete Plexiglasbehälter, die das für die MOX-Herstellung nötige Plutonium und Uran enthalten. Beim Umgang mit diesen beiden gefährlichen Materialen agieren die Mitarbeiter mit Handschuhen und sind durch eine durchsichtige Wand gegen radioaktive Strahlung geschützt.
[2] MOX: MOX-Brennelemente, die aus Urandioxid UO2 und Plutoniumdioxid PuO2 bestehen, werden heute in verschiedenen Ländern (vor allem in Frankreich und Deutschland, aber auch in der Schweiz und Belgien) in Kernreaktoren eingesetzt, um das bei der Wiederaufbereitung abgetrennte Plutonium zu verwerten und dabei gleichzeitig für Kernwaffen weitgehend unbrauchbar zu machen.

Quellen:
- Pressemitteilung der CEA - "Incident de plutonium à Cadarache : la taille d'une "bouteille d'eau"" - 15.09.2009
- Radio France International RFI

Redakteurin: Claire Vaille, claire.vaille@diplomatie.gouv.fr

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Energie

Energieeinsparungen bei Rohstoffen

Der Rohstoffverbrauch wächst weltweit rapide an. Während Energieeinsparungen unumgänglich werden, insbesondere im Bereich der fossilen Energien, da deren Reserven begrenzt sind und sie katastrophale Auswirkungen auf die Umwelt haben, eröffnen sich durch die "Nanos" viele und industriell verwertbare Horizonte.

Die klimatischen Risiken, die mit dem Treibhauseffekt verbunden sind, sind dermaßen groß, dass es unbedingt notwendig ist, unverzüglich Massnahmen zur Verringerung des Brennstoffverbrauchs zu ergreifen. In den Industrieländern muss der Verbrauch bis 2050 um ein Viertel gesenkt werden. Dies führt zu einer Abwertung der fossilen Brennstoffe - Öl und Gas -, die sobald als möglich ersetzt werden sollen. Die Atomenergiebehörde (CEA) kann dank ihrer Forschungen über die Nanotechnologien und Nanomaterialien innovative, industriell anwendbare Lösungen im Bau- und Transportwesen sowie im Umweltbereich anbieten.

Transport: null Kohlenwasserstoff!

So können eines Tages beispielsweise Filtermembranen, bestehend aus Kohlenstoffnanoteppichen, für die Entsalzung des Meerwassers eingesetzt werden. Eine weitere Anwendung, die bereits sehnlichst erwartet wird, ist der Ersatz von Kohlenwasserstoffen im Transportwesen. Eine Möglichkeit besteht darin, leistungsfähige Elektrofahrzeuge herzustellen, was eine Verbesserung der eingesetzten Batterieleistungen für die Energiespeicherung voraussetzt. Die gegenwärtig leistungsstärksten Batterien ermöglichen eine Reichweite von 200 km bei einer Aufladezeit von 10-12 Stunden. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit ihre Speicherkapazitäten durch die Verwendung von Silizium statt des Graphits, das als negatives Elektrodenmaterial verwendet wird, um ein 10faches zu erhöhen. "Silizium besitzt die Fähigkeit, 10x mehr Li-Ionen zu absorbieren als Graphit, sagt Hélène Burlet, wissenschaftliche Leiterin des LITEN [1]. Durch das Aufnehmen und Abgeben der Li-Ionen im Laufe der Lade- und Entladezyklen der Batterie unterliegt das Silizium beträchtlichen Ausdehnungsschwankungen von bis zu 300 %, die das Risiko der Rissbildung deutlich erhöhen." Zur Lösung dieses Problems wollen die Forscher im LITEN das Silizium in Form von Nanofäden einsetzen. Das durch diese Nanostrukturierung des Materials geschaffene Vakuum ermöglicht es dem Lithium, sich um diese Fäden zu legen, und so die Ausdehnungsschwankungen des Siliziums zu absorbieren, ohne dass die Matrix beeinflusst wird. Eine ausgereifte Technologie, bei der nanostrukturierte Elektroden zum Einsatz kommen, erlaubt bereits einen Leistungszuwachs durch kürzere Entfernungen beim Ionen- und Elektronen-Transfer und der -Diffusion. Diese Technologie wurde entwickelt durch den Einsatz der Nanosafe-Batterien zur Gewährleistung der Verfahrenssicherheit.

70% weniger Platin

Niedertemperatur-Brennstoffzellen sind ebenfalls vielversprechende Kandidaten, um den Verbrennungsmotor zu ersetzen. Aufgrund der hohen Kosten wird mit ihrem Einsatz jedoch nicht vor 2020 gerechnet, was zum großen Teil auf die für ihren Betrieb notwendige Platinmenge zurückzuführen ist. Dieses Metall, das die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff katalysiert und so Elektrizität erzeugt, ist teurer als Gold. Darüber hinaus würden nicht einmal die weltweiten Reserven ausreichen, um einen einzigen französischen Automobilpark auszurüsten. Derzeit werden für ein Hybridfahrzeug mit einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle von 20 kW an die 20 Gramm Platin benötigt: "Man müsste die notwendige Edelmetallmenge um ein Zehntel reduzieren, um äquivalente Mengen zu erreichen wie jene, die man z.B. in den Fahrzeugkatalysatoren findet. Aus diesem Grund muss jedes Atom Platin brauchbar sein." Derzeit verwendet man in der Industrie Tinte aus Kohlenstoff, die mit Nanopartikeln aus Platin von 2-3 Nanometern beschichtet ist. Diese Tinte wird durch das MOCVD-Verfahren (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) sehr dünn an der Anode und Kathode aufgetragen, und zwar exakt dort, wo das Metall notwendig ist. Die größte Herausforderung besteht nun also darin, die notwendige Metallmenge um ein Dreifaches zu verringern. Für ihre weiteren Forschungsarbeiten ziehen die Technologen die Realisierung bimetallischer Nanostrukturen in Betracht, wobei dem Platin preiswertere Metalle beigefügt werden, wie Kobalt oder Nickel. Die Metalle werden entweder homogen vermischt oder nach einer Herzmuschelstruktur angelegt, mit einer Schicht Platin auf dem Kobalt- oder Nickelherz. Das LITEN hat es sich zur Aufgabe gemacht, die gesamte Elektrodenarchitektur auf Nanometer-Ebene auf der Basis von Nanoröhren, Nanofäden und weiterer Nanostrukturen zu überdenken.

Energieeinsparungen an der Quelle

Parallel dazu arbeitet das CEA an der Entwicklung von Bio-Katalysatoren, die keine Edelmetalle benötigen. Es handelt sich hier bislang jedoch noch um reine Grundlagenforschung, deren Anwendung erst langfristig absehbar ist. Bis zur vollständigen Verdrängung des Kohlenwasserstoffs aus den klassischen Wärmemotoren arbeiten die Forscher mit Hilfe von Nanotechnologien an dessen Reduzierung. "Der Gesamtkraftstoffverbrauch könnte allein durch die Wiederverwertung der Auspuffwärme in Form von elektrischem Strom um 10-12 % reduziert werden", erklärt Hélène Burlet.

Thermoelektrizität ist die reversible Umwandlung eines Temperaturgradienten in elektrischen Strom in speziellen Materialien: den Thermoelementen. In diesem Fall konnte durch die Verwendung von Supernetzstrukturen und Nanopulvern die Umwandlungsleistung von Konversionsmaterialien verdreifacht werden, bei denen schon seit 40 Jahren keine Ergebnisse erzielt worden waren: "Die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit eines Materials entwickeln sich im Allgemeinen parallel. Es ist daher schwierig, die Wärmeleitfähigkeit eines Materials zu reduzieren, was die Wahrscheinlichkeit eines Stromflusses erhöhen könnte, ohne dabei gleichzeitig seine elektrische Leitfähigkeit zu verringern. Hier konnten durch die Nanostrukturierung von Materialien diese physikalischen Auswirkungen durch quantische Wirkungseingrenzung voneinander getrennt werden." Die Forscher arbeiten an einem thermoelektrischen Generator, der die Hitze vom Auspuff des Fahrzeugs einfängt, und damit das Armaturenbrett versorgt und irgendwann vielleicht sogar die Lichtmaschine ersetzen könnte.

Bauwesen: die Solarenergie auf dem Prüfstand

Das Bauwesen ist der zweitgrößte Verbraucher an fossilen Energien. Auch wenn die Solarenergie eine interessante Alternative ist, so erreicht die Leistung der Silizium-Solarzellen heute lediglich 15-17 % in Abhängigkeit von der verwendeten Technologie, was wenig ist. Diese sogenannten Homojonctions-Silizium-Zellen wandeln nur den Teil der Energie des Sonnenspektrums um, der der Breite des Siliziumbandes entspricht: die Photonen mit zu hohem Energiepotential werden in Hitze umgewandelt, jene mit zu schwacher Energie werden nicht absorbiert. Um diesen Nachteil auszugleichen, arbeitet das CEA an Multijonction-Zellen, die aus mehreren Materialien bestehen und unterschiedliche Bandbreiten aufweisen. Diese Kombination erhöht den Umwandlungswirkungsgrad durch eine bessere Ausnutzung des Sonnenspektrums. "Durch Nanostrukturierung und insbesondere durch die Veränderung der Größe der Nanokristalle, aus denen sie sich zusammensetzen, können Materialien mit regelbarer Bandbreite gewonnen werden, erklärt Hélène Burlet. So sollen zusammengesetzte Jonction-Zellen mit unterschiedlicher Bandbreite Umwandlungswirkungsgrade von 20 % erzielen." Eine weitere derzeit untersuchte Methode besteht darin, das reine Silizium durch Silizium-Nanofäden zu ersetzen, um eine quantische Eingrenzung zu erzielen, die mit der Morphologie der Nanofäden zusammenhängt.

Das unendliche Potenzial des unendlich Kleinen

Die Forscher müssen darüber hinaus die Eigenschaften der Nanomaterialien und der Nanoelemente, die sie entwickeln, kontrollieren können. Dazu wurde innerhalb der Atomenergiebehörde eine Simulationsplattform entwickelt, die die Mittel und Kompetenzen verschiedener Institute des CEA (INAC, LITEN, LETI und IRAMIS) auf dem Gebiet der Simulation auf atomarer Ebene bündelt. Ziel dieser Plattform ist die prädiktive Simulation der Struktur- und Transporteigenschaften von Nanomaterialien dank einer Beschreibung der angewandten physikalischen Mechanismen. Die Forscher arbeiten in erster Linie an einer Verfeinerung der Mittel, mit denen es möglich ist, neue Auswirkungen vorherzusagen, die mit den nanometrischen Dimensionen in Zusammenhang stehen. Zur Untersuchung der Eigenschaften dieser Nano-Objekte an den Endprodukten selbst und in immer kleineren Maßstäben wurden parallel dazu die Charakterisierungsmöglichkeiten des CEA an einem Ort zusammengefasst: auf der Plattform Nanocarac, die in Minatec (Grenoble) eingerichtet wurde. Diese Plattform bietet eine große Vielfalt an Mikroskopen, die die morphologischen, elektrischen, chemischen und sogar magnetischen Eigenschaften der Komponenten im Nanometer-Maßstab untersuchen sollen. "Jede Technik für sich allein genommen, reicht nicht aus, sagt Hélène Burlet. Nur durch die Nutzung aller auf der Plattform zur Verfügung stehenden Mikroskope können die notwendigen Informationen erhalten werden."

[1] LITEN: Innovationslabor für erneuerbare Energietechnologien und Nanomaterialien:

Kontakt: Hélène Burlet - Expertin in der Atomenergiebehörde - E-Mail : relation.entreprises@cea.fr - Tel. : +33 (0) 438 785 050

Quelle: CEA Techno(s) n°93 - Sept. 2009

Redakteur: Julien Bouasria, julien.bouasria@diplomatie.gouv.fr

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Umwelt

Schadet zu viel feiern der Umwelt?

Nach Angaben der Französischen Organisation für Umwelt- und Energiewirtschaft (ADEME) werden jährlich ca. 100.000 berufliche, sportliche und kulturelle Veranstaltungen in Frankreich organisiert. Diese Begegnungen haben jedoch auch negative Auswirkungen auf die Umwelt, sei es hinsichtlich der Abfallerzeugung, des Energie- und Ressourcenverbrauchs oder auch der Treibhausgasemissionen.

2007 haben sich zahlreiche französische Akteure [1] des Bereichs Umwelt in einer "Gemeinschaft für verantwortungsbewußte Veranstaltungen" zusammengeschlossen. Sie erarbeiteten gemeinsam ein Programm - ADERE [2] -, mit dessen Hilfe die Organisatoren die Auswirkungen ihrer Veranstaltungen auf die Umwelt einschätzen und einschränken können. Dieses Programm ist Online zugänglich.

Mit ADERE können die Auswirkungen verschiedener Aspekte der Organisation einer Veranstaltung auf die Umwelt berechnet werden, wie z.B. die Installation, der Transport, die Kommunikation, die Verpflegung, die Unterkunft, usw. Ein weiteres Ziel des ADERE ist es, Aktionen zu unterstützen, die zur Verminderung bzw. zur völligen Beseitigung dieser Auswirkungen beitragen. Auf der Grundlage der Analyse der Ergebnisse werden den Benutzern Empfehlungen unterbreitet. Die automatische Speicherung der gesammelten Informationen vereinfacht die Organisation der Veranstaltung nach umweltgerechten Kriterien.

Die ADEME weist darauf hin, dass das ADERE keine direkt umsetzbaren Aktionspläne liefert. Es versteht sich vielmehr als ein beständiges Bemühen seiner Mitglieder um umweltgerechteres Handeln.

Informationen über die ADEME sind unter folgender Adresse abrufbar: http://www.evenementresponsable.fr/

-[1] ADEME, Vereinigung von Agenturen für Eventkommunikation (ANAé), Nicolas Hulot-Stiftung für die Natur und den Menschen, Méduli Nature Vereinigung, Mountain Riders Vereinigung, Französische Union der weltlichen Hilfswerke zur Leibeserziehung (UFOLEP)
- [2] Auto Diagnostic Environnemental pour les Responsables d'Evènements - umweltbezogene Selbstdiagnose für Veranstaltungsorganisatoren

Quelle: Pressemitteilung der ADEME - 02.10.2009

Redakteur: Julien Sialelli, julien.sialelli@diplomatie.gouv.fr

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Nanotechnologien

Auftakt zur nationalen öffentlichen Debatte zum Thema Nanotechnologien in Frankreich

Am 15. Oktober 2009 wurde in Strassburg die landesweite öffentliche Debatte zu den Nanotechnologien gestartet. Diese Debatte, die aus den Verpflichtungen des Abkommens für Umweltschutz hervorgeht, wird vom 15. Oktober 2009 bis zum 24. Februar 2010 im Rahmen von öffentlichen Sitzungen in 17 französischen Städten stattfinden.

Nanotechnologien dienen der Konzeption und Herstellung von Strukturen von der Größe eines Atoms, d.h. wenige Nanometer groß. In dieser Größenordnung herrschen die Gesetze der Quantenphysik, die den Nanomaterialien und Nanostrukturen ganz besondere Eigenschaften verleihen. Nanotechnologien finden Anwendungen in vielen Bereichen, wie der Elektronik, der Mechanik, der Optik, der Informatik, ebenso wie in der Medizin, der Biologie, der Umwelt, der Textilindustrie, etc.

Diese Debatte über die neuen Technologien dient der Sensibilisierung der Öffentlichkeit für die mit ihnen verbundenen Herausforderungen in den nächsten Jahren. Die Aufgabe des Sonderausschusses für die öffentliche Debatte (CPDP) als Diskussionsleiter besteht darin, so viele Teilnehmer wie möglich für diese Veranstaltungen zu gewinnen. Die 7 Mitglieder des CPDP werden die Öffentlichkeit über die Herausforderungen der Nanotechnologien informieren, und ihre Erwartungen und Besorgnisse berücksichtigen.

Während der 17 öffentlichen Sitzungen werden bestimmte Themen um die Anwendungsbereiche der Nanotechnologien besprochen, zum Beispiel medizinische Anwendungen, Lebensmittelindustrie, nachhaltige Entwicklung, etc. Die Debatte soll die Entwicklungsperspektiven und die gesundheitlichen, ethischen und umweltbezogenen Herausforderungen in Betracht ziehen.

-Internetseite der nationalen öffentlichen Debatte zu den Nanotechnologien: http://debatpublic-nano.org/index.html (auf Französisch)
- Internetseite des französischen Ministeriums für Bildung und Forschung zum Thema Nanowissenschaften und Nanotechnologien: http://www.nanomicro.recherche.gouv.fr/us-index.html (auf Englisch)
- Weitere Artikel zum Thema Nanotechnologien: "Nano-INNOV: ein Plan zur Förderung der Nanotechnologien", WF 163 - 20.05.2009 - http://www.wissenschaft-frankreich.de/publikationen/wissenschaft_frankreich/nummer/files/163.htm#11

Quelle: Pressemitteilung der französischen Regierung - 15.10.2009

Redakteurin: Léna Prochnow, lena.prochnow@diplomatie.gouv.fr

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Nanotechnologien

Die Gründung der ersten internationalen gemischten Forschergruppe des CNRS mit einem Industriepartner in Asien

Das CNRS [1], die Nanyang Technological University (NTU) in Singapur und das Unternehmen Thales haben am 7. Oktober 2009 eine internationale gemischte Forschergruppe (UMI) gegründet: CINTRA - CNRS International - NTU - Thales Research Alliance. Mit Sitz in Singapur wird sich die Forschung dieser neuen UMI mit den Nanotechnologien für die Elektronik, die Photonik der Zukunft und die damit verbundenen Anwendungen beschäftigen.

In Anwesenheit von Valérie Pécresse, Ministerin für Hochschulwesen und Forschung, und Dr. NG Eng Hen, Minister für Bildung in Singapur, wurde das Gründungspapier für diese Einrichtung unterzeichnet. Diese UMI bringt den Wunsch der Unterzeichner (Frankreich und Singapur) zum Ausdruck, die Zusammenarbeit zwischen den Akteuren in der Forschung, der Hochschulbildung und der Wirtschaft zu fördern. Sie bietet eine große Chance den Technologietransfer zu verstärken.

Die drei Partner in der UMI sind komplementär. Sie werden ihre Forschungen auf Nanokomponenten und auf neue Architekturen von verbundenen Schaltungen konzentrieren, um die aktuellen technologischen Grenzen zu überwinden. Gemeinsam werden sie die neuen Technologien entwickeln, um die Elektronik und Photonik feiner zu integrieren. Somit wird der Vorteil ihrer gebündelten Kompetenzen genutzt, um die künftigen technologischen Herausforderungen in Bezug auf Kommunikation, Computer und Sensoren zu meistern.

Das Labor CINTRA wird Ende Oktober 2009 seine Arbeit in den Räumlichkeiten des Zentrums für technische Forschung (Research Techno Plaza) der NTU aufnehmen. Es wird von einem wissenschaftlichen Beirat aus Vertretern der drei Partnereinrichtungen gemeinsam geleitet. Dominique Baillargeat, Professor am CNRS, übernimmt gemeinsam mit 2 Assistenten, Professor Tjin Swee Chuan der NTU und Dr. Myriam Kaba von Thales, den Vorsitz dieser neuen Einrichtung.

[1] CNRS: französisches Zentrum für wissenschaftliche Forschung

Kontakte:
- Elsa Champion, Presse CNRS - Tel: +33 144 964 309 - E-Mail: elsa.champion@cnrs-dir.fr
- Caroline Philips, Presse Thales - Tel: +33 157 778 626 - E-Mail: caroline.philips@thalesgroup.com
- Hisham Hambari, Presse Nanyang Technological University - Tel: +65 679 064 47 - E-Mail: mhisham@ntu.edu.sg

Quelle: Pressemitteilung des CNRS - 07.10.2009
http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1687.htm

Redakteur: Romain Collignon, romain.collignon@diplomatie.gouv.fr

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Nanotechnologien

Süßwasser wird mittels Kohlenstoffnanoröhrchen erzeugt

Seit 2001 tüftelt das CEA an einer patentierten Synthesetechnik für Nanoröhrchen, und zwar mithilfe der Aerosol-CVD-Methode, die im Labor Iramis entwickelt worden ist.

Beruhend auf einer beständigen reaktiven Einspeisung ist es durch diese Technik möglich, dicke Teppiche aus kohärenten, mehrschichtigen Kohlenstoffnanoröhrchen mit hohen Wachstumsgeschwindigkeiten (60 Mikrometer pro Minute) und einer Dichte von bis zu 109 Nanoröhrchen pro cm◊ zu realisieren. Die Überlegung besteht darin, sich die außergewöhnlichen Eigenschaften der einzelnen Nanoröhrchen zunutze zu machen, indem sie parallel aneinandergereiht verknüpft werden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: verstärkte Verbundstoffe mit verbesserten Eigenschaften in einer vorgegebenen Richtung, Sensoren, Bildschirme oder e-paper, Elektrospeicher, etc.

Die Forscher arbeiten an der Realisierung von porösen Nanomembranen, ausgehend von aneinandergereihten Nanoröhrchennetzen, wobei das leere zentrale Herz der Nanoröhrchen die Rolle der Nanopore innehat. "Ausgehend vom Innendurchmesser der Nanoröhrchen wäre es möglich, Moleküle nach ihrer Größe zu sortieren," erklärt Pascal Boulanger. "Wir versuchen auch, die Oberflächencharakteristika der natürlich wasserabweisenden Nanoröhren zu verändern, um mehr oder weniger aufgeladene Ionen herauszufiltern." Und es kommt noch besser: gewissen theoretischen Studien zufolge fließt das Wasser in einem Kohlenstoffnanoröhrchen 500 bis 1000 Mal schneller als in irgendeiner anderen Porenart, wodurch der Energieaufwand für das umgekehrte Osmoseverfahren stark gesenkt werden könnte. Damit wäre es in Zukunft möglich, das Meerwasser mit geringem Kostenaufwand durch diese Kohlenstoffnanoröhrchen zu entsalzen.

Kontakt: Pascal Boulanger, Expert - E-Mail: relation.entreprises@cea.fr - Tel: +33 438 785 050

Quelle: CEA Techno(s) Nr. 93 - Sept. 2009

Redakteur: Julien Bouasria, julien.bouasria@diplomatie.gouv.fr

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Nanotechnologien

Wenn Syntheseenzyme dem Platin den Rang ablaufen

Um die Kosten für Brennstoffzellen zu senken, untersuchen Forscher derzeit die Möglichkeit, komplett auf den Einsatz von Platin verzichten zu können. Platin dient zur Katalyse der Redoxreaktion von Wasser in Wasserstoff.

Die Wissenschaftler wollen das kostbare Metall durch synthetische Molekularkatalysatoren ersetzen, die die Wirkung von Enzymen, die diese Funktion auf natürliche Weise erfüllen, nachahmen, wie z.B. die Enzyme, die aus Mikroorganismen der Sumpfböden stammen - die Hydrogenasen.

Nachdem sie die dreidimensionale Struktur genau untersucht hatten, haben die Forscher des IRTSV [1] die biomimetischen metall-organischen Komplexe reproduziert, wobei manche bereits eine zufriedenstellende katalytische Wirkung aufwiesen. Diese Katalysatoren wurden anschließend auf Kohlenstoffnanoröhrenteppiche aufgebracht, um so eine große leitende Oberfläche auf einem soliden Träger zu erhalten.

In einem zweiten Schritt versuchen die Forscher, die Sonnenenergie zur Aktivierung des Katalysators mittels eines in der Nähe installierten Photosensibilisators zu nutzen. Diese Arbeiten werden den Wirkungsgrad der Reaktion verbessern.

[1] Forschungsinstitut für Technologien und Lebenswissenschaften des CEA

Kontakt: Serge Palacin, Expert - E-Mail: relation.entreprises@cea.fr - Tel: +33 438 785 050

Quelle: CEA Techno(s) Nr. 93 - Sept. 2009

Redakteur: Julien Bouasria, julien.bouasria@diplomatie.gouv.fr

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Kryptographie

Ein Verschlüsselungssystem für Embedded-Systeme

Zwei Forschern, Pierrick Gaudry und Eric Shost, ist es gelungen, ein neues Verschlüsselungssystem zu entwickeln, das schneller und zuverlässiger arbeitet als andere. Dieses System "Surf 1271" stützt sich auf die Verwendung von hyper-elliptischen Kurven und ist insbesondere für Embedded-Systeme geeignet.

Im Jahr 100 v. Chr. nutzte bereits Julius Caesar die Kryptographie, um auf geheime Weise zu kommunizieren. Heute ist diese Disziplin von zentraler Bedeutung für den Austausch, insbesondere im Internet: Online-Buchhaltung, Online-Shopping, Finanztransaktionen, etc. Die Online-Dienste müssen ein Höchstmaß an Sicherheit und Vertraulichkeit für die Nutzer gewährleisten. Pierrick Gaudry, CNRS-Forscher am INRIA Nancy, arbeitet an der Entwicklung und Verbesserung der Verschlüsselungssysteme. In Zusammenarbeit mit Eric Shost von der kanadischen Universität von Western Ontario hat er vor kurzem ein neues, schnelleres und zuverlässigeres Verschlüsselungssystem entwickelt: das Surf 1271.

Seit 40 Jahren wird die Kryptographie vom RSA-Verschlüsselungssystem [1] dominiert. Es ist ein System, das sich jahrelang bewährt hat, jedoch heute an seine Grenzen stößt. Im Kampf gegen die "Piraterie" werden die Systeme immer komplexer, was umfangreiche Rechenleistungen erforderlich macht. Allerdings verfügen die Chipkarten, Zugangsausweise, Navigo-Pässe [2] oder allgemeine eingebettete Systeme nicht über die notwendige Kapazität, um diese Rechenmenge zu bewältigen. Die einzig mögliche Lösung besteht in der Vereinfachung der Schlüssel und damit auch des Rechenaufwandes.

Pierrick Gaudry und Eric Shost haben mit "Surf 1271" diese Herausforderung angenommen. Dieses System stützt sich auf hyper-elliptische Kurven. Mittels dieser Kurven kann die Größe der Verschlüsselungsschlüssel um ein 10faches reduziert werden. "Bei gleicher Sicherheit enthält dieser Schlüssel nur 256 Zeichen statt 2048 beim RSA-System", sagte Pierrick Gaudry. "Surf 1271 ist aus diesem Grund gut für eingebettete Systeme geeignet, da diese nur über geringe Speicher- und Rechenkapazitäten verfügen." In den kommenden Monaten werden die beiden Forscher eine kryptographische Software auf dem Prinzip von "Surf 1271" veröffentlichen. "Dieses Programm wird das Aushängeschild für das System darstellen", sagte Pierrick Gaudry. "Dies ist ein erster Schritt für seine Standardisierung und obligatorisch, um diese Technologie zur industriellen Anwendung zu bringen."

-[1] RSA ist ein asymmetrisches Kryptosystem, das sowohl zur Verschlüsselung als auch zur digitalen Signatur verwendet werden kann.
-[2] Navigo beruht auf der RFID-Technologie. Diese Chip-Karte ersetzt seit Januar 2009 alle Tickets auf der Ile-de-France und eröffnet den Zugang zu den Netzen RATP, SNCF und Optile.

Kontakt: Pierrick Gaudry, Forscher CNRS in dem INRIA Nancy - Grand Est Institut - E-Mail: Pierrick.Gaudry@inria.fr

Quelle: Pressemitteilung des INRIA - 05.10.2009
http://www.inria.fr/actualites/2009/crypto.fr.html

Redakteur: Romain Collignon, romain.collignon@diplomatie.gouv.fr

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Revision der Texte: Jana Ulbricht, jana.ulbricht@diplomatie.gouv.fr

 

 

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