Plenarvorträge 2017

Vortrag am 8.12.2017

Hartmut Worch (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr.-Ing. habil, Professor i. R. für Werkstoffwissenschaft und Biomaterialien am Institut für Werkstoffwissenschaft, Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien an der Technischen Universität Dresden; am 9. Januar 1998 zum Ordentlichen Mitglied gewählt; Forschungsschwerpunkte: Werkstoffentwicklungen und Funktionalisierungen von Oberflächen für Anwendungen in der Medizin und der Technik, Eisabweisende Beschichtungen.

Die Mesokristallbildung des Knochens unter der Mitwirkung strukturdirigierender Moleküle

Am Rande von zwei Sonderforschungsbereichen/TRR (TRR 67) und (TRR 79) der DFG sind Erkenntnisse erarbeitet worden, über die im Vortrag berichtet wird. Der Vortragende dankt den mitwirkenden Wissenschaftlern/innen.

Die Zellen der lebenden Materie haben im Verlauf der Evolution in Wechselwirkung mit den sie umgebenden Medien Gewebe hervorgebracht, deren Eigenschaften optimal an ihre Funktion angepasst sind, so auch beim menschlichen Knochen. Das Knochengewebe hat eine Stütz- und Schutzfunktion und ist zugleich Calciumspeicher. Es ist ein Hybrid- (Verbund) material mit hierarchischer Struktur, das im Wesentlichen aus organischen und anorganischen Komponenten (Kollagen I und Hydroxylapatit) besteht. Die Hierarchieebenen reichen vom Millimeter bis in den Nanometerbereich. Dieser komplexe Aufbau wird bisher nur unzureichend verstanden. Wie entsteht diese Hierarchie und wer steuert ihre Bildung? Das Wissen um diese Zusammenhänge ist Voraussetzung dafür, damit z. B. gezielt Knochenersatzmaterialien für den gesunden und erkrankten Knochen bei Frakturen bereitgestellt werden können.

Unzweifelhaft ist, dass der Knochen aus mesoskopischen Bausteinen formiert wird. Während bei der klassischen Kristallisation atomare Bausteine den Festkörper bilden, sind es bei der Mesokristallbildung nanokristalline, die meistens mit organischen Molekülen zusammen wirken. Nach heutigem Erkenntnisstand gibt es eine ganze Reihe von Vorstellungen zur Mesokristallbildung, in denen die organischen Moleküle eine strukturdirigierende Funktion haben. Zwei davon werden im Vortrag vorgestellt. Aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen (REM)/HRTEM), die sowohl an humanen gesunden als auch an osteoporotisch erkrankten Knochen durchgeführt wurden, übernehmen zu Beginn der Knochenneubildung das Matrixprotein Kollagen I und das nichtkollagene Peptidhormon Osteocalcin eine Steuerfunktion. In Abhängigkeit von ihrer Konzentration dienen sie als Keimbildner für die aufwachsenden Calciumphosphatphasen. Sie bestimmen die Art der Phase und deren Orientierungen, zugleich wirken sie auch als Wachstumsinhibitor. An welchen Orten sich die genannten Funktionen darstellen, wird demonstriert. Es besteht kein Zweifel, dass beim ausgereiften Knochen weitere strukturdirigierende Moleküle in Betracht gezogen werden müssen.

 

Vortrag am 8.12.2017

Rudolf Holze (Chemnitz), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse

Dr. rer. nat., Professor für Physikalische Chemie/Elektrochemie an der Technischen Universität Chemnitz, am 11. Februar 2011 zum Ordentlichen Mitglied gewählt;
Forschungsgebiete: Physikalische Chemie, Elektrochemie, Spektroskopie, Materialwissenschaften, Energiespeicherung und -wandlung.

Beiträge der Elektrochemie zu einer sich wandelnden Energielandschaft

Die noch immer rasant wachsende Zahl tragbarer, zumindest aber mobiler elektrischer Geräte, deren Größe von implantierbaren Sensoren bis zu Lokomotiven und Lastkraftwagen reicht, verstärkt den Wunsch nach Speichern für elektrische Energie kontinuierlich. Dabei sind höhere Energiegehalte als derzeit verfügbar ebenso wichtig wie die Fähigkeit, zumindest kurzzeitig hohe Ströme abzugeben und auch aufzunehmen. Bereits diese Entwicklung, die an Tempo noch zunimmt, stellt die Wissenschaft vor immer größere Herausforderungen. Die zunehmende Integration von Energieformen (im Volksmund auch Energiequellen, aber korrekterweise ist daran zu erinnern, daß Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur gewandelt werden kann) mit stark fluktuierendem Angebot wie Photovoltaik und Wind macht ein weiteres Problem wesentlich akuter: Die Speicherung elektrischer Energie für den Fall von Angebotsflauten wie z.B. im Januar 2017, als etliche sonnen- und windarme Tage das Angebot aus diesen Quellen extrem absinken ließen, während in stürmischen und gleichzeitig sonnigen Tagen das Angebot sprungartig wächst.

Den extrem vielseitigen Nutzungsmöglichkeiten elektrischer Energie – sie wird oft als die hochwertigste Energie bezeichnet – steht ein fundamentales Problem gegenüber: Sie kann ohne Wandlung in eine andere Energieform nur in sehr begrenzten Umfang direkt gespeichert werden. Während die Speicherung in Magnetspulen in Transformatoren und Induktivitäten für kleine Energiemengen überaus weit verbreitet ist dürfte die Speicherung größerer Mengen kaum realisierbar bleiben. Mit dem Aufkommen von Superkondensatoren – elektrische Bauteile auf elektrochemischen Grundlagen, die in ihrem Speichervermögen über die bisher bekannten Bauteile weit hinausreichen – zeichnet sich bei der Speicherung in Kondensatoren (d.h. im elektrischen Feld) eine merkliche Änderung ab.

Speicherung mit Wandlung ist in Form von Pumpspeicherkraftwerken lange bekannt. Sie ist von topographischen Voraussetzungen abhängig, in vielen Ländern sind Möglichkeiten ausgeschöpft. Zudem ist die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Anlagen für den Ausgleich sehr kurzzeitiger Schwankungen in Angebot und Nachfrage nicht reaktionsschnell genug. Zur Sicherung der Netzstabilität ist sogenannte Regelenergie im Sekundenmaßstab erforderlich. Mechanische Speicher (vor allem Schwungradspeicher) sind bekannt aber nicht beliebig in ihrer Größe skalierbar. Elektrochemische Speicher – dies sind neben den bekannten wiederaufladbaren Batterien Redoxbatterien, sowie Kombinationen von Elektolyseuren und Brennstoffzellen – stellen eine Option dar, die von immer größerer Bedeutung wird.

 

Vortrag am 10.11.2017

Dagmar Hülsenberg (Ilmenau); Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr.-Ing., Dr. rer. oec., Professorin i.R. für Glas- und Keramiktechnologie an der Technischen Universität Ilmenau (bis 2007); Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse seit 10. Oktober 1986 (zuerst in der Mathematisch-naturwissenschaftlichen, dann seit ihrer Gründung in der Technikwissenschaftlichen Klasse);
Forschungsgebiete in der Zeit ihrer aktiven Berufstätigkeit: Mikrostrukturierung von Glas, partiell kristallisierte Gläser, faserverstärkte Gläser, magnetische, oxidische Nanopulver, Anwendung von Elektrotechnologien für die Glasherstellung, aber auch sensorgeführte Maschinen zur Herstellung spezieller Glaserzeugnisse. Seit dem Eintritt in den Ruhestand u.a. Beschäftigung mit der Tätigkeit Alexander von Humboldts auf den Gebieten Glas und Keramik.

Alexander von Humboldts Überlegungen zu speziellen Glaserzeugnissen

In die Zeit seiner praktischen Tätigkeit als Bergbeamter in den damals preußischen Fürstentümern Ansbach und Bayreuth fiel auch Alexander von Humboldts Engagement für Glas, das auf der Basis von zum großen Teil bergmännisch gewonnenen Rohstoffen hergestellt wird. Humboldt wurde vor allem mit der Produktion von Smalte (einem intensiv kornblumenblau gefärbten Glaspulver) und von Glasknöpfen sowie Glasperlen mit den besonderen Problemen der Einstellung spezieller Farben konfrontiert. Er bemühte sich, die Vorgänge während der thermischen Aufbereitung der Rohstoffe und der Glasschmelze mit den damals zur Verfügung stehenden chemischen Kenntnissen zu analysieren.
Im Vortrag werden seine Aussagen auf der Basis des damaligen Kenntnisstandes und aus heutiger Sicht interpretiert. Als Oberbergmeister war Humboldt aber auch für die Bereitstellung der für die Blaufärbung von Glas verantwortlichen Kobalterze zuständig, über deren Abbaurechte er erbitterte Auseinandersetzungen führen musste.

 

Vortrag am 10.11.2017

Gero Vogl (Wien); Korrespondierendes Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse

Dr. phil., Dr. rer. nat. habil., (em.) Professor für Physik an der Universität Wien; Korrespondierendes Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse seit 12. Februar 2016.

Forschungsgebiete: Experimentelle Materialwissenschaft

Ausbreitung von Invasoren und Sprachen – Diffusion interdisziplinär Viele Ausbreitungsvorgänge außerhalb von Physik und Chemie lassen sich vereinfacht mit Gesetzen der Physik beschreiben. Der Vorwurf des Reduktionismus muss dabei ernst genommen werden, denn die realen Bedingungen sind meist so komplex, dass erst Computer-Simulationen eine befriedigende Beschreibung ermöglichen. Der wesentliche Unterschied zu Vorgängen in den harten Naturwissenschaften ist die Nichtwiederholbarkeit ablaufender Vorgänge und damit die beschränkte Überprüfbarkeit der Hypothesen, die den Modellen zugrunde liegen.
Ich beginne mit einem Überblick über Ausbreitungsvorgänge in verschiedenen Gebieten von Natur und Gesellschaft. Ich berichte dann einerseits über eigene Forschungen zur Simulation der Ausbreitung einer aus den USA eingeschleppten Pflanzenart, des Ragweed, dessen Pollen ernste Allergien erzeugt. Ich spreche über Prognosen der weiteren Ausbreitung, die auf den Simulationen fußen, sowie über die Methoden und Kosten der Bekämpfung dieses Invasors.
Andererseits berichte ich über Modelle zur Beschreibung der Ausbreitung und des Rückgangs von Sprachen. Wieder wurden die Untersuchungen an realen Daten (slowenisch-deutsch in Österreich, deutsch-ungarisch in Ungarn) durchgeführt, um Wege zu finden, wie das Erlöschen von Minderheitssprachen verhindert werden könnte.

 

Vortrag am 13.10.2017

Heike Kielstein (Halle); Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse

Dr. med., Professorin für Anatomie und Zellbiologie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg; Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse seit 12. Februar 2016;
Forschungsgebiete: Einfluss von Adipositas auf Tumorwachstum und Metastasierung, Tumorimmunologie, Lehrforschung.

Die Folgen von Adipositas – jenseits von Bluthochdruck und Diabetes

Die Prävalenz für Adipositas nimmt sowohl in Industrienationen als auch in Entwicklungsländern stetig zu. So hat sich die Zahl der fettleibigen Menschen in den vergangenen 30 Jahren nahezu verdoppelt. Nach Schätzungen der WHO sind weltweit 1,5 Milliarden Menschen übergewichtig; 500 Millionen Menschen gelten bereits als adipös (BMI ≥ 30). Adipositas-assoziierte Erkrankungen stellen ein enormes medizinisches, soziales und gesundheitspolitisches Problem dar. Fettleibigkeit ist ein hoher Risikofaktor für die Entwicklung von Typ2-Diabetes, kardiovaskulären und degenerativen Erkrankungen, Bluthochdruck, Gicht und Gallensteinleiden. Ebenso ist die Prävalenz für die Entstehung von Karzinomen und deren Mortalität bei Adipositas signifikant erhöht.

Die Ursachen für das erhöhte Tumorrisiko bei Adipositas sind derzeit noch weitgehend unklar. Die Wirkung einzelner Nahrungsfaktoren und die vermehrte Freisetzung von Hormonen (z.B. Leptin und Resistin) und Zytokinen (z.B. TNF-α und Interleukin-6) aus dem Fettgewebe, sowie eine chronisch-subklinische Entzündung und Veränderung von Immunfaktoren werden diskutiert. Die vom Fettgewebe sezernierten Mediatoren werden allerdings in signifikant unterschiedlichen Mengen sezerniert – je nachdem um welches Fettgewebs-Depot es sich handelt. Das intra-abdominelle Fettgewebe, welches die Bauchorgane umgibt, ist ein besonders endokrin aktives Fettgewebe, wohingegen das Unterhautfettgewebe nur in äußerst geringen Mengen Adipokine und Zytokine sezerniert.

Zahlreiche in vitro und in vivo Studien konnten belegen, dass bei Übergewicht Veränderungen in Anzahl, Verteilung und Physiologie der Natürlichen Killer (NK) Zellen auftreten. NK Zellen sind Bestandteil des angeborenen Immunsystems und können über verschiedene Mechanismen, wie der Zelllyse und der Zytokin-Freisetzung, virusinfizierte und maligne Zellen erkennen und zerstören.

Der Vortrag gibt einen Überblick zu aktuellen wissenschaftlichen Projekten, die sich mit den pathophysiologischen Folgen einer Adipositas auf die Funktionen von NK Zellen und das Wachstum verschiedener Karzinome beschäftigen.

 

Vortrag am 13.10.2017

Bruno Klein (Dresden), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse

Dr. phil. habil., Professor für Christliche Kunst der Spätantike und des Mittelalter an der TU Dresden; Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse seit 11. Februar 2011, Vorsitzender der Strukturbezogenen Kommission für die Kunstgeschichte Mitteldeutschlands;
Forschungsgebiete: Geschichte der Architektur, der mittelalterlichen Kunst und der Kunstgeschichte.

Globale Gotik

In Sachsen, speziell in Dresden und Leipzig, werden wieder Bauten errichtet, deren Formensprache gotisch anmutet: Das Denkmal für die Sophienkirche und das Gewölbe der Schlosskapelle in Dresden, die Universitätsaula in Leipzig. Auch der Meißner Dom erhielt erst unlängst wieder einen gotischen Wimperg über dem Westportal.

Bei den genannten Fällen geht es darum, Zerstörtes entweder möglichst genau zu rekonstruieren, oder aber Denkmale zu schaffen, deren Formensprache an Verlorenes erinnern soll.

Mit solchen, für die Moderne scheinbar atypischen gotischen Bauten, steht Sachsen aber keineswegs alleine. Denn tatsächlich hat es seit dem Ende der Gotik im 16. Jahrhundert immer wieder Fälle gegeben, dass zerstörte gotische Bauten in ihrer originalen Formensprache wiedererrichtet wurden, obwohl dies dem Zeitstil widersprach.

Darüber hinaus wurden aber im 20. Jahrhundert – und werden bis heute – in aller Welt noch immer ganz neue gotische Bauten errichtet. Bei ihnen handelt es sich in den meisten Fällen um Kirchen; aber auch Universitätsbauten bedienen sich oft dieses Stilidioms. In dem Vortrag soll versucht werden, einen Überblick über das globale, facettenreiche Phänomen der „modernen“ gotischen Architektur zu geben.

 

Vortrag am 9.6.2017

Daniel Fulda (Halle), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse
Dr. phil. habil., Professor für Neuere deutsche Literaturwissenschaft an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg; Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse seit dem 12. Februar 2016;
Forschungsschwerpunkte: Aufklärung, Europäische Klassiken; Theorie und Geschichte der Historiographie, Narratologie; Komödie und Tragödie; Kulturwissenschaftliche Motivik; Gegenwartsliteratur.

Deutsche Klassiker. Was ist das und wozu dient es?

‚Klassiker‘ sind eine für die Ordnung des literarischen Feldes zentrale Kategorie, die einen gesellschaftlich weitreichenden Konsens über Wertzuschreibungen an bestimmte Autoren oder Texte produziert, und zwar allermeist ohne merkmalsbezogene Begründung dafür. Anders als unser Alltagsverständnis vermutet, werden Autoren und Werke nicht deshalb als ‚klassisch‘ anerkannt, weil sie einem Katalog bestimmter ästhetischer Qualitäten entsprächen.

Die Literaturwissenschaft sucht sich von solcher begründungslosen Wertemphase freizuhalten. Ihre Skepsis gegenüber dem Klassikerbegriff hat indes die problematische Kehrseite, dass sie übersieht, welche antreibende Wirkung die Klassikerkategorie im literaturgeschichtlichen Prozess haben kann. Bereits im Zeitalter der Aufklärung bildete, so meine These, der Bedarf an ‚deutschen Klassikern‘ ein zentrales Thema der Kommunikation über Literatur. Gegen die in der Forschung herrschende Ansicht, Goethe, Schiller und ihre Zeitgenossen seien erst im 19. Jahrhundert als Klassiker kanonisiert worden – und zwar aus dem politischen Bedürfnis nach nationalen Identifikationsfiguren heraus –, suche ich die Erwartung deutscher Klassiker aufzuweisen, die bereits ein Jahrhundert vor den schließlich als Klassiker kanonisierten Autoren aufkam. Für die Literaturgeschichtsschreibung folgt daraus, dass wir die deutsche (d.h. die Weimarer) Klassik weniger als retrospektives Produkt einer heute inakzeptablen Ideologie zu betrachten haben denn als fundiert durch eine projektive Erwartung, die eng mit den Emanzipationsimperativen der Aufklärung verbunden ist.

Schaut man schließlich genauer darauf, wann, wo und wie sich die Kanonisierung der lange erwarteten Klassiker vollzog, so stößt man auf Faktoren, die die Forschung bisher völlig übersehen hat: Die Rede von „deutschen Klassikern“, die man nun endlich habe, setzte um 1790 bei Raubdruckern ein, die damit ihr Geschäft zu legitimieren suchten, und breitete sich zuerst in diesem Geschäftsfeld aus. Nicht erst in unserer Gegenwart mit ihren Buchreihen und ganzen Verlagen, die der Klassikeredition gewidmet sind, sondern bereits in der Epoche der sog. Klassik um 1800 sind es vor allem das Verlagswesen und der Buchmarkt, die den Klassikerbegriff in der Öffentlichkeit präsent halten bzw. gemacht haben, indem sie im eigenen Interesse mit ihm arbeiten. Bei unseren ‚Klassikern‘ hängen ästhetische und kommerzielle Wertbildung eng zusammen.

 

Vortrag am 9.6.2017

Georg Teutsch (Leipzig), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse
Dr. rer. nat., Professor für Geohydrologie, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung – UFZ; Korrespondierendes Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse seit 25. Januar 2017, davor Ordentliches Mitglied seit 10. Februar 2012;
Arbeitsschwerpunkte: Geohydrologie, integrierte Umweltforschung, Systemanalyse

 

Geohydrologie im Einzugsgebiets-Maßstab: Was können moderne Systemansätze leisten?

Die Geohydrologie beschäftigt sich in quantitativer Weise mit den natürlichen und anthropogen beeinflussten Wasserflüssen in (Fluss-) Einzugsgebieten im Maßstab von wenigen bis zu tausenden von Quadratkilometern. Dabei geht es um den unterirdischen und oberflächennahen Teil des Wasserkreislaufs sowohl in Bezug auf Wassermengen als auch auf den Transport gelöster Stoffe (meist Nähr- und Schadstoffe). Beides ist relevant im Zusammenhang mit Fragen des Trinkwasserschutzes, der Qualität unserer Oberflächengewässer, der Verfügbarkeit von Boden- und Grundwasser für das natürliche Ökosystem und die Landwirtschaft, sowie im Zusammenhang mit Extremereignissen wie Hochwasser und Dürren. Der Einsatz relativ komplexer mechanistischer Strömungs- und Transportmodelle ist heute gängige Praxis zur Lösung praktischer geohydrologischer Fragestellungen im kleineren Maßstab. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung des Gloablen Wandels (z.B. Fragen der Landnutzung) und des Klimawandels ist jedoch der Bedarf nach großskaligen Modellen (ganze Flusseinzugsgebiete) mit langen Simulationszeiten (bis zu 100 Jahren) innerhalb der letzten 15–20 Jahre deutlich gestiegen.  Die Herausforderungen sind dabei vielfältig und mit einfachen ‘brute force’ Ansätzen nicht lösbar. Gegenstand intensiver Forschungsanstrengungen, u.a. am UFZ, sind deshalb Fragen der Komplexitätsreduzierung, der effektiven Parametrisierung, der Behandlung von Unsicherheiten usw. Nach einer Einführung in die Thematik wird im Vortrag anhand einiger weniger Beispiele aufgezeigt, welche Forschungsansätze verfolgt werden und welche Ergebnisse bisher erzielt werden konnten.

 

Vortrag am 12.5.2017

Martin Bertau (Freiberg), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse
Dr. rer. nat. habil., Professor für Technische Chemie an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg; Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftli­chen Klasse seit dem 12. Februar 2016;
Arbeitsschwerpunkte: Rohstoffchemie, Entwicklung integrierter Prozesse zur Produktion von Chemie- und Ener­gierohstoffen, biotechnologische Produktionsprozesse für die Nutzung von Biomasse, CO₂-Hydrierung.

Bergbau und Nachhaltigkeit – ein Widerspruch?

Die sichere Versorgung der Volkswirtschaft mit Rohstoffen ist eines der zentralen Themen unserer Zeit. Die Entwicklung der Rohstoffpreise in den vergangenen Jahren hat gezeigt, wie anfällig die Industriegesellschaften für geopolitische Unsicherheiten sind. Eine Antwort darauf ist eine zunehmende Fokussierung auf Recycling (Sekundärrohstoffe). Im Zuge dieser Entwicklung wird deutlich, daß dem Recycling eine überhöhte Rolle bei­gemessen wird, und die klassische Gewinnung von Primärrohstoffen über bergbauliche Tätigkeit rückt aus dem Fokus; mithin wird dem Bergbau ab­gesprochen, nachhaltig zu sein.

Die Beantwortung der Frage nach der Nachhaltigkeit des Bergbaus ist komplex, nicht zuletzt, weil der Nachhaltigkeitsbegriff heutzutage in verschiedenster Weise gebraucht und interpretiert wird. Aber die Rohstoffge­winnung aus Primärrohstoffen hat seit Prägung des Nachhaltigkeitsbegrif­fes durch den ehemaligen Freiberger Oberberghauptmann Hannß-Carl von Carlowitz im Jahr 1713 eine Vielzahl technologischer Neu- und Weiter­entwicklungen erlebt. Am Beispiel der Metalle Lithium, Germanium und Indium zeigt sich, daß die moderne Rohstoffchemie dazu beitragen kann, die bergbauliche Metallgewinnung über ganzheitliche Konzepte ressour­ceneffizienter zu gestalten. Hybride Gewinnungskonzepte, i.e. die gemein­same Verarbeitung von Stoffströmen der Primärrohstoffseite sowie Sekun­därrohstoffen ermöglichen eine kosteneffizientere Metallgewinnung.

Lithium – Der Erzkörper Zinnwald/Cinnovec ist mit ca. 162.000 t Li das zweitgrößte Lithiumvorkommen Europas. Der hohe Gehalt des dortigen Lithiumerzes an Eisen und Fluor ist prozeßtechnisch für eine Lithiumgewinnung prohibitiv. Auf Seiten des Lithiumbatterierecyclings sind Cobalt, Nickel und neuerdings auch Mangan die eigentlichen wertbestimmenden Anteile; Lithium verbleibt typischerweise in der Schlacke. Der Aufschluß des Zinnwalder Lithiumerzes mit CO2 ermöglicht hingegen eine wirt­schaftliche Lithiumgewinnung sowie eine vollständige Verwertung der Begleitkomponenten. Wird das Verfahren auf Lithiumaltbatterien ange­wandt, kann nunmehr zusätzlich auch Lithium gewonnen werden. Somit eröffnet der Lithiumbergbau ein effizientes Lithiumrecycling.

Indium – Freiberg ist eine der reichsten Indiumlagerstätten weltweit. Ein Ansatz, Indium mit minimalen Auswirkungen auf die Umwelt zu gewinnen, besteht in der biohydrometallurgischen Mobilisierung des im Erzkör­per lokalisierten Indiums. Die dabei zwangsweise zu beobachtenden hohen Verdünnungen sind eine prozeßökonomische Herausforderung. Die Ein­bindung des Primärrohstoffstroms aus der mikrobiellen Indiumgewinnung in ein Indiumrecyclingverfahren ist ein Beispiel, wie das Recycling auch einen minimalinvasiven Bergbau ermöglicht.

Germanium – Pflanzliche Biomasse stellt ein unerschöpfliches Germaniumreservoir dar, das bislang infolge der geringen Gehalte nicht genutzt wurde. Über eine Bepflanzung germaniumhaltiger Haldenkörper oder Bö­den kann der Germaniumgehalt über eine Akkumulierung in der Pflanze (Phytomining) zugänglich gemacht werden, wenn die pflanzliche Bio­masse biotechnisch aufbereitet wird, da sich so der Germaniumgehalt auf­konzentrieren läßt. Die phytoextraktive Germaniumgewinnung ist ein Bei­spiel dafür, wie die Primärrohstoffgewinnung minimalinvasiv umgesetzt werden kann.

Die Primärrohstoffgewinnung ist somit kein Widerspruch zu einem verantwortungsvollen Bergbau.

Vortrag am 12.5.2017

Jürgen Caro (Hannover), Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse
Dr. rer. nat. habil., Professor für Physikalische Chemie an der Leibniz Universität Hannover, Korrespondierendes Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse seit 12. Februar 2016;
Arbeitsschwerpunkte: Energieforschung, Katalyse, Adsorption, Membran­technik, Umweltchemie.

Transport-kontrollierte Nano-Materialien rund um das Auto: Von Katalysatoren bis Autolacke

Es werden verschiedene moderne Funktionsmaterialien mit Bezug zum Auto vorgestellt, deren Funktion maßgeblich durch die Geschwindigkeit des Transports von Molekülen, Atomen, Ionen, Elektronen… limitiert ist.

Die Entgiftung von Dieselabgas erfolgt mehrstufig: Zuerst werden alle im Abgas enthaltenen Komponenten durch einen sogenannten Diesel-Oxidati­onskatalysator mit dem im Dieselabgas enthaltenen Rest-Sauerstoff oxidiert, u.a. das Stickstoffmonoxid NO zum Stickstoffdioxid NO₂. In einer zweiten Stufe erfolgt die Reduktion der NO_x zu Stickstoff und Wasser mit Ammoniak, NH₃.

Die für den ersten Schritt verantwortlichen Pt/Pd-Die­sel-Oxidationskatalysatoren sind nanostrukturiert und transportoptimiert. Mit weiter sinkenden Grenzwerten des Schadstoffausstoßes aus Verbren­nungsmotoren stößt die Abgasreinigung – insbesondere für Dieselfahr­zeuge – allerdings an ihre Grenzen der Machbarkeit. Als Alternative und Nachfolgetechnologie zum Verbrennungsmotor wird die Elektrotraktion auf Basis elektrischer Speicher oder elektrischer Brennstoffzellen disku­tiert. Momentan wird als wieder aufladbarer Lithiumionen-Speicher das Material Li(Mn_1/3Ni_1/3Co_1/3)O₂ favorisiert, das in Form hexagonaler Säulen kristallisiert. Die Diffusion der Li-Ionen in Säulenlängsrichtung ist aber viel kleiner als quer dazu (Anisotropie der Ionenbeweglichkeit). Der Ein- und Ausbau von Li-Ionen muss daher durch die Mantelflächen der Säule erfolgen, da es de facto keinen Li-Transport in Säulenlängsrichtung gibt. Durch Engineering der Kristallabscheidung ist es gelungen, dieses Li-Speichermaterial für hohe Speicherdichten mit optimaler Austauschgeschwindigkeit abzuscheiden.

Alternativ zu Akkus und Batterien kann Elektroenergie auch durch Brennstoffzellen (BZ) bereitgestellt werden. Limitierend für den Stromfluss einer BZ im Fall von Wasserstoff als Ener­gieträger ist der Ladungstransport durch die protonenleitende BZ-Membran, in der Regel besteht diese aus Nafion. Auf unserem Wissen über den Ladungstransport aufbauend, konnten neue alternative anorganische Proto­nenleiter entwickelt werden, die einen BZ-Betrieb bei höherer Temperatur gestatten. Der für den Betrieb einer BZ benötigte Wasserstoff wird auch in absehbarer Zukunft aus Methan (Erdgas, Biogas) hergestellt werden. Die Wasserelektrolyse ist eher eine Brückentechnologie um anfallende Elekt­roenergie zu nutzen bis die Transportnetze für die Windkraftgenerierte Elektroenergie ausgebaut sein werden. Langfristig kann die Wasserstoffbe­reitstellung für BZ durch Wasserelektrolyse aber durchaus bedeutsam wer­den.

Durch Einsatz Sauerstoff- und Protonenleitender Membranen kann die Wandlung von Methan zu Wasserstoff durch sogen. Steam-Reforming oder Partialoxidation in Membranreaktoren effektiv unterstützt werden. Ziel der Membranentwicklung war, Materialien zu finden, die einen schnellen und selektiven Transport einer der Reaktionskomponenten, also Wasserstoff oder Sauerstoff, ermöglichen. Neue anorganische Molekularsiebmembranen auf Zeolithbasis ermöglichen die effektive Entwässerung von (bio-) Alkohol, um diesen als Benzinzusatz E10 einzusetzen. Moderne Autoreifen enthalten anstelle des Rußes kleine Siliciumdioxid-Partikel (SiO₂), sogenannte gefällte Kieselsäure.  Durch chemische Vernetzung der SiO₂-Teilchen mit der Gummimatrix wird Reibungswärme vermieden und bis zu 5% Kraftstoff eingespart.  Der Einbau blättchenartiger Silicate in den Reifengummi verlängert gleichzeitig die Diffusionswege komprimier­ter Luft aus dem Reifen und verbessert dadurch den Luftrückhalt. Moderne Autolacke enthalten anorganische Pigmente zur Farbgebung. Diese beru­hen auf dem physikalischen Effekt der Interferenz durch Reflexion an dünnen Schichten. Beschichtete Glimmerpigmente sind ein typisches biomimetisches Material, das auf Bauprinzipien der Natur beruht (Schmetter­ling, Perlmutt).

Die gewählten Beispiele sollen belegen, dass moderne Funktionsmaterialien zunehmend nanostrukturiert sind, wobei häufig Transportprozesse die Funktion limitieren. Grundlagenforschung zur Auf­klärung des Wirkmechanismus dieser Transportvorgänge auf molekularer Ebene ist Voraussetzung für die Weiterentwicklung dieser Nano-Funktionsmaterialien.

 

Festvortrag zur Öffentlichen Frühjahrssitzung am 7. April 2017

Volker Leppin (Tübingen), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse
Dr. theol., Professor für Kirchengeschichte an der Universität Tübingen; Ordentliches Mitglied 2006, Korrespondierendes Mitglied der Philologisch-historischen Klasse seit 8. Oktober 2010;
Arbeitsschwerpunkte: Hauptarbeitsgebiete: Scholastik und Mystik im späten Mittelalter, Biographie und Theologie Luthers und Zwinglis, Religion und Aufklärung.

 

Umkehr und Neubeginn. Mystische Spuren in den reformatorischen Bewegungen Mitteldeutschlands

Immer deutlicher wird, dass die Mystik des späten Mittelalters für Luthers reformatorische Entwicklung hohes Gewicht besaß: Es war die Lektüre des Mystikers Johannes Taulers und der gleichfalls dem 14. Jahrhundert entstammenden „Theologia deutsch“, die für ihn in den Jahren 1515/16 wichtige Erkenntnisse zum Verständnis der Buße brachten. Vor diesem Hintergrund entstand sein Protest gegen den Ablass, den er am 31. Oktober 1517 äußerte. Angesichts dessen, dass Thomas Müntzer und Andreas Karlstadt aus denselben mystischen Wurzeln andere Konsequenzen für die Reformation zogen als Luther selbst, trennten sich bald die Wege – und Luther entwickelte tiefe Skepsis gegenüber einer nicht durch die Bibel kontrollierten Mystik. Der Impuls aber, den die Mystik gebracht hatte, blieb auch im Luthertum lebendig, sowohl in Gestalt von Abweichungen wie bei Jakob Böhme in Görlitz als auch durch Integration in die lutherische Orthodoxie wie bei dem zeitweiligen Quedlinburger Pfarrer Johann Arndt.

 

Vortrag am 10.3.2017

Manfred Wendisch (Leipzig), Mitglied der der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse
Dr. rer. nat., Professor für Meteorologie an der Universität Leipzig, Direktor des Leipziger Instituts für Meteorologie und Leiter der „Arbeitsgruppe Atmosphärische Strahlung“, Ordentliches Mitglied der  Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse seit 11. Februar 2011.

Klimaänderungen in der Arktis – Was geht uns das an?

Innerhalb der letzten 25 Jahre wurde ein bemerkenswerter Anstieg der bodennahen Lufttemperatur in der Arktis beobachtet, welcher zwei bis dreimal stärker ist, als im Vergleich zur globalen Erwärmung. Dieses Phänomen wird als „Arktische Verstärkung" bezeichnet. Die erhöhte Erwärmung in der Arktis geht einher mit dramatischen Veränderungen einer Vielzahl von weiteren Klimaparametern. Beispielsweise wurde von Satelliten aus beobachtet, dass sich das arktische Meereseis in den letzten 30 Jahren signifikant zurückgezogen hat. Allerdings können numerische Klimamodelle diesen Rückgang immer noch nicht korrekt reproduzieren. Es ist daher zwingend erforderlich, den Ursprung dieser und weiterer Unstimmigkeiten in den Klimamodellen zu erkennen und die Beschreibung der arktischen Klimaentwicklung durch diese Modelle zu verbessern.
Im Vortrag werden mögliche Schlüsselprozesse erläutert, welche wesentlich zur Arktischen Verstärkung beitragen können. Insbesondere werden Probleme bei der Beschreibung von Energieflüssen, Effekte von Wolken sowie mögliche Fernwirkungen der Klimaänderungen in der Arktis auf das Wetter in mittleren Breiten diskutiert.
Insbesondere tiefe (< 3 km Höhe) Wolken spielen eine besondere Rolle im Arktischen Klimasystem. Im Gegensatz zu den mittleren Breiten wirken tiefe Wolken in der Arktis hauptsächlich erwärmend auf die untere Atmosphäre. Das liegt an den konkreten Umgebungsbedingungen in der Arktis. Dazu gehören ein hauptsächlich tiefer Sonnenstand, das zeitweise Fehlen von Sonneneinstrahlung (Polarnacht), eine gewöhnlich hohe Bodenreflexion durch Schnee und Eis, sowie oftmals sehr niedrige atmosphärische Grenzschichthöhen. Diese besonderen Verhältnisse bedingen in der Regel eine Verstärkung der globalen Erwärmung in der Arktis. Weiterhin existieren in der Arktis sehr häufig Mischphasenwolken, die gleichzeitig flüssige Wolkentropfen und Eiskristalle enthalten, und ebenfalls zu einer zusätzlichen Erwärmung beitragen. Im Vortrag wird das Zusammenspiel dieser Faktoren mit weiteren Klimaparametern (Meereseisbedeckung, Wasserdampf, Aerosolpartikeln) erläutert; weiterhin werden offene Fragen zu entsprechenden komplexen Rückwirkungen diskutiert.

 

Vortrag am 10.3.2017

Hans Wiesmeth (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse
Dr. rer. pol. habil., em. Professor für Volkswirtschaftslehre an der Technischen Universität Dresden; Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse seit dem 13. Februar 2004, Präsident der SAW seit 1. Januar 2016;
Arbeitsschwerpunkte: Allgemeine Gleichgewichtstheorie, Allokationsansätze, Allokationsmechanismen für öffentliche Güter, insbesondere auch im Umweltbereich, Umweltökonomie in Theorie und Praxis.

(Leere) Getränkeverpackungen in Georgien – Design einer Umweltpolitik

Leere Glas- und Plastikflaschen sind aus Sicht des Getränkekonsumenten „Abfall“, den es zu entsorgen gilt. Problematisch ist dabei, dass die Entsorgung aus Sicht des Konsumenten noch keineswegs die Entsorgung aus gesamtstaatlicher Sicht bedeutet.
In Georgien, einem Transformationsland mit noch sehr niedrigem Pro-Kopf-Einkommen, enden Getränkeverpackungen meist auf mehr oder weniger offiziellen Müllhalden, nicht selten bleiben sie in der Umwelt liegen, ein systematisches Recycling gibt es nicht.
Vor allem durch die Assoziierung mit der EU ist das Land angehalten, die Umweltgesetze an die Vorgaben der EU anzupassen und vor allem zu implementieren. Dies führt zu einer ganzen Reihe von Herausforderungen, die bei den gesetzlichen Regelungen zu beachten sind:

• Das niedrige Umweltbewusstsein trägt erheblich zur Verschmutzung der Umwelt bei und führt zu einer geringen Zahlungsmentalität in Bezug auf die Abfallgebühren.
• Die technische Infrastruktur des Abfallsystems ist nur in den größeren Städten grundlegend vorhanden; eine Abfallsortierung an der Quelle erfolgt meist nicht.
• Die für die Getränkeverpackungen geplanten Maßnahmen sollten zu gegebener Zeit erweiterbar sein, beispielsweise auf alle Verpackungsabfälle oder Elektronikschrott.
  
  

Im Vortrag wird eine auf Länder wie Georgien zugeschnittene Umweltpolitik entwickelt. Sie beruht auf dem Konzept der „Erweiterten Herstellerverantwortung“. Aus ökonomischer Sicht soll dieses Konzept die Funktion eines „vernünftigen“ Allokationsmechanismus für die betreffenden Umweltgüter übernehmen, hier also für die leeren Getränkeverpackungen.
Eine „vernünftige“ Behandlung des Themas aus gesamtstaatlicher Sicht verlangt eine Reduzierung des Verpackungsaufkommens und impliziert die „Abfallhierarchie“, welche die Vermeidung des Abfalls an erste Stelle setzt. Erst danach kommen die Weiterverwendung sowie das Recycling.
Es ist offensichtlich, dass diese Form der Umweltpolitik auf die Mitwirkung sowohl der Konsumenten als auch der Produzenten angewiesen ist. Es gilt also, sie angemessen in die Maßnahmen einzubinden. Die betreffenden Instrumente und deren Verlinkung werden im Vortrag erläutert. Dabei ist darauf zu achten, dass eine reine Gebots- und Verbotspolitik (Auflagenpolitik) nicht zielführend sein wird. Es ist weder organisatorisch noch politisch möglich, das Umweltverhalten einer großen Zahl von Konsumenten zu überwachen und zu kontrollieren. Demnach ist über geeignete Rahmenbedingungen nachzudenken, die das Verhalten der ökonomischen Akteure geeignet beeinflussen. Abschließend wird die finanzielle Umsetzbarkeit dieser Regelungen für Georgien genauer betrachtet. Vergleiche mit anderen umweltpolitischen Maßnahmen, auch in anderen Ländern (Deutschland, Österreich, Bulgarien), runden den Vortrag ab. Die Komplexität von Allokationsmechanismen jenseits des bekannten Marktmechanismus wird ersichtlich.

 

Vortrag am 10.2.2017

Pirmin Stekeler-Weithofer (Leipzig), Mitglied der Philologisch-historischen Klasse

Dr. phil., Gründungsprofessor für Theoretische Philosophie an der Universität Leipzig seit 1992, 2008-2015 Präsident der Sächsischen Akademie Wissenschaften zu Leipzig. Ordentliches Mitglied der Philologisch-historischen Klasse seit 9. Januar 1998;
Arbeitsschwerpunkte systematisch: Logik und Philosophie der Sprache, des Wissens und der (mathematischen) Wissenschaften; geschichtlich: besonders Platon, Kant, Hegel, Heidegger und Wittgenstein.

Framebreaking. Warum die Geschichte der großen Ideen immer wieder neu rekonstruiert werden muss

„Nihil magis praestandum est, quam ne pecorum ritu sequamur antecedentium gregem“: „Nichts ist wichtiger als nicht nach Art des Viehs der Herde der Vorangehenden zu folgen.“ (Seneca, De Vita Beata, Motto von Kants „Wahre Schätzung der lebendigen Kräfte“).
Wissenschaft ist, wie z.B. Richard Rorty und Michel Foucault im Nachgang zu Hegel und Heidegger wissen, nicht fortschreitende Entdeckung von Neuem im Sinn einer Abbildung von bloß empirischen Einzeltatsachen, sondern Entwicklung allgemeinen, typischen Wissens mit vielfältigen Anwendungen. Nicht nur in den Geisteswissenschaften stellt sich diese Entwicklung als kooperativer Streit um die je zu einer Zeit bestmögliche Kanonisierung generischer Urteils- und Schlussformen dar. Nach der Instituierung der Resultate wird der Streit vergessen. Die Schüler lernen Wahres, ohne zu wissen, dass es bloß Resultat ist. Naturgesetze sind z.B., wenn wir sie weder idealisieren noch verdinglichen, sondern robust als das nehmen, wie sie in Lehrbüchern stehen, entsprechende Setzungen. Das gilt auch für die kanonisierte Geschichte der Ideen und des Wissens, wie sie sich die Disziplinen über sich erzählen und in einer Wissenschaftsgeschichte, wenn sie ihre Aufgabe erfüllt, modifiziert oder revidiert werden. Das für selbstverständlich Gehaltene muss in der Tat immer wieder neu befragt werden, sodass Philosophie als das Selbstbewusstsein gelehrten Wissens wie Robert Nozick und lange zuvor schon Platon und Sokrates sagen, eine Art framebreaking zur Aufgabe hat, also die Destruktion allzu eingefahrener Denkweisen. Die wissenschaftliche Aufklärung als Aufklärung vermeintlichen Wissens über sich selbst beginnt daher nicht etwa erst im 18. Jahrhundert in Kritik an einer seit dem Mittelalter von Theologie und Religion beherrschten Lehrpraxis, sondern spätestens mit dem provokativen Satz des Heraklit „Die Sonne ist so breit wie ein Menschenfuß“. Nur der Unbedarfte wird den Satz wörtlich als Meinung eines noch archaischen Autors lesen. Heraklit kritisiert in unübertroffen lakonischem Sarkasmus die Torheit derer, die noch an Helios und einen Sonnenwagen glauben. Man muss ein wenig selbst nachdenken, um zu erkennen, dass die Sonne, die morgens weit hinter Persien aufgeht, riesig sein muss. Der ‚thaletische‘ Strahlensatz zeigt ja, wie die Linien verlaufen, wenn die Sonne durch den Daumen oder dann durch den Fuß bei ausgestrecktem Bein verdeckt wird.

 

Vortrag am 10.2.2017

Manfred Curbach (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr.-Ing., Professor für Massivbau an der Technischen Universität Dresden, Gewinner des Deutschen Zukunftspreises 2016; Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse seit 12. Februar 2016;
Arbeitsschwerpunkte: Massivbau, Textilbeton, Materialverhalten von Betonen, Schädigungsverhalten von Beton.

Faszination Carbonbeton – sparsam, schonend, schön

Innerhalb des vergangenen Jahrhunderts hat sich Stahlbeton zu dem am häufigsten verwendeten Baumaterial entwickelt. Dieser flexibel einsetzbare Verbundbaustoff dominiert das Baugeschehen im Hoch-, Tief- und Ingenieurbau. Stahlbeton weist jedoch eine entscheidende Schwäche auf: der Bewehrungsstahl, welcher die Zugfestigkeit des ansonsten spröden und wenig zugfesten Betons sicherstellt, kann korrodieren. Dadurch bleibt die Lebensdauer der Bauwerke durch korrosionsfördernde Umweltbedingungen in vielen Fällen hinter den Erwartungen zurück. Im Brückenbau führt dies beispielsweise dazu, dass viele der rund 120.000 Brücken in Deutschland in den nächsten Jahren instand gesetzt werden müssen. Der damit verbundene Kostenaufwand ist immens. Allein durch Umleitungen und Staus durch Brückenüberfahrtsbeschränkungen entsteht in Deutschland jährlich ein volkswirtschaftlicher Schaden von ca. 2 Milliarden Euro. Diese durch eine verkürzte Lebensdauer entstehenden Kosten sind inakzeptabel und langfristig nicht tragbar. Heute und in Zukunft entsteht damit bei vielen Bauwerken ein hoher Bedarf an Instandsetzungsmaßnahmen, die eine lange Lebensdauer gewährleisten müssen.

Unsere Lösung ist ein neuartiger Baustoff: Carbon Concrete Composite (kurz: C³ oder Carbonbeton), bei dem der herkömmliche Stahl durch Carbon ersetzt wird. Die Substitution des schweren, korrosionsempfindlichen und deshalb extra zu schützenden Materials Stahl durch das dauerhafte, leichtere und zudem zugfestere Material Carbon führt zu einer neuen Art zu konstruieren und zu bauen. In Anbetracht einer längeren Lebensdauer der Bauwerke sinkt der Energieverbrauch und der CO2-Ausstoß wird halbiert. Gerade vor dem Hintergrund, dass das Bauwesen weltweit für 50 % des Ressourcenverbrauchs verantwortlich ist und dass die Nutzung der Bauwerke 40 % des Gesamtenergieverbrauchs auf der Welt in Anspruch nimmt, sind die Herausforderungen des Klimawandels und Umweltschutzes ohne essentielle Veränderungen im Bauwesen nicht zu realisieren.

Durch die Korrosionsbeständigkeit des Carbons kann die für den Stahl so notwendige dicke Schutzschicht aus Beton wesentlich dünner sein, ohne dass das Bauteil an Stabilität einbüßt. Dies führt zu einer drastischen Verminderung des Rohstoffbedarfs. Ein Vergleich anhand von Fassadenplatten zeigt dies eindrucksvoll: Fassadenplatten aus Stahlbeton, die 8 cm stark wären, können mit Carbonbeton mit nur 2 cm Wandstärke ausgeführt werden. Diese Materialeinsparung von 75 % reduziert den Ressourceneinsatz sowie die Herstellungs-, Transport- und Montagekosten drastisch.

Carbonbeton hilft auch, den Wert und den Zustand der bestehenden Bausubstanz zu erhalten, denn diese stellt den größten materiellen Wert dar, den eine Volkswirtschaft besitzt. Durch eine Instandsetzung oder Anpassung an neue Nutzungsanforderungen können Bauwerke viele Jahrzehnte weitergenutzt werden. Die Verstärkung von Bauwerken mit Carbonbeton bietet bereits heute eine wirtschaftliche und ressourcenschonende Alternative zum Stahlbeton. Mit Schichtdicken von 10 bis 20 mm wird bspw. bei der Verstärkung von Decken das Eigengewicht nur minimal erhöht – bei gleichzeitiger Anhebung der Tragfähigkeit. Demgegenüber bleiben die räumlichen Verhältnisse (lichte Raumhöhe, Raumvolumen) weitgehend unverändert. Im Denkmalschutz kann die optische Wirkung sichtbarer Bauelemente gewahrt bleiben. Der neuartige Materialverbund aus Carbonfasern und Hochleistungsbeton ist sparsam – schonend – schön. Carbonbeton spart Energie, schont Ressourcen und ermöglicht durch die flexible Formbarkeit neue Perspektiven für eine neue Art des Bauens.

 

Vortrag am 13.1.2017

Edeltraud Günther (Dresden), Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse

Dr. rer. pol., Professorin für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Betriebliche Umweltökonomie; Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse seit 14. Februar 2014;
Arbeitsschwerpunkt: ökonomisch-ökologische Optimierung in Organisationen.

 

Rechnet sich Nachhaltigkeit?

Am 21. September 2016 wurde der Regierungsentwurf des Gesetzes zur Stärkung der nichtfinanziellen Berichterstattung der Unternehmen in ihren Lage- und Konzernlageberichten (CSR-Richtlinie-Umsetzungsgesetz) veröffentlicht, um die Richtlinie 2014/95/EU in deutsches Recht umzusetzen. Das Gesetz betont die Bedeutung nichtfinanzieller Informationen: „Unternehmen werden heute zunehmend nicht mehr nur nach ihren Finanzdaten bewertet und befragt. Sogenannte nichtfinanzielle Informationen zu Themen wie die Achtung der Menschenrechte, Umweltbelange oder soziale Belange bilden einen immer wichtigeren Bereich der Unternehmenskommunikation. Investoren, Unternehmen sowie Verbraucherinnen und Verbraucher verlangen insoweit vor allem mehr und bessere Informationen über die Geschäftstätigkeit von Unternehmen, um zu entscheiden, ob sie investieren, Lieferbeziehungen eingehen oder Produkte erwerben und nutzen. … Gleichzeitig sind nichtfinanzielle Faktoren schon heute wichtige unternehmensinterne Entscheidungsfaktoren, etwa wenn es um die Risikobetrachtung geht.“ Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob und wenn ja, wie sich Nachhaltigkeit rechnet.

Der Vortrag geht am Beispiel des Umweltkapitals dieser Frage nach, die seit mehr als 40 Jahren in empirischen Studien untersucht wird. Auch wenn Metaanalysen insgesamt einen statistisch signifikanten positiven Gesamteffekt nachweisen (Endrikat, Hoppe, Günther 2014) und somit Ergebnisse früherer Metaanalysen zum Zusammenhang von CSR und finanzieller Leistung bestätigen konnten (Margolis, Elfenbein, Walsh 2007 und Orlitzky, Schmidt, Rynes 2003), gelten die Forschungsergebnisse noch immer als inkonsistent und die ob-Frage scheint offen. In der Konsequenz werden regelmäßig neue Einzelstudien veröffentlicht.

Doch wie lassen sich die unterschiedlichen Wirkrichtungen erklären? Die betriebswirtschaftliche Theorienlandschaft bietet verschiedene Erklärungsansätze für die Wirkrichtung „Umweltleistung wirkt auf ökonomische Leistung“: Theorien wie die Stakeholdertheorie (Freeman 1984) oder der Natural Resource Based View (Hart 1995) erklären, wie die Ökologieorientierung zur Wertschöpfung beitragen kann, wohingegen die Vertreter der Trade-off Hypothese (Friedman 1970) einen inhärenten Zielkonflikt zwischen Ökologieorientierung und finanzieller Leistung sehen, da Ressourcen in nicht produktive Tätigkeiten gelenkt werden. Die Betrachtung der anderen Wirkrichtung „ökonomische Leistung wirkt auf Umweltleistung“ wird durch die Slack Resources Theorie (Bowen 2002) erklärt: Unternehmen, die finanziell gut aufgestellt sind, können sich Ökologieorientierung leisten. Dagegen argumentieren die Vertreter der Opportunismusthese (Preston, O´Bannon 1997), dass die Anreizsysteme in den Unternehmen meist so ausgelegt sind, dass langfristige Investitionen wie sie durch eine Ökologieorientierung meist erforderlich werden, nicht attraktiv sind. Kombiniert können die unterschiedlichen theoretischen Erklärungsansätze zu einem Teufelskreis oder einem Tugendkreis, aber auch zu einem wechselseitigen Ausgleich führen. Und so zeigt auch ein Blick in die Theorien: es kommt darauf an, welcher Zusammenhang untersucht wird. Haben wir heute über Ullmanns Zustandsbeschreibung: „empirical data in search of a theory“ (Ullmann, A.A. 1985) hinaus umfassendere Erkenntnisse? Ja, wir wissen, dass der positive Zusammenhang überwiegt.

Doch was lernen wir aus diesem Stand der betriebswirtschaftlichen Forschung für die technikwissenschaftliche Forschung? In der Forschung und in der betrieblichen Praxis sollten wir unseren Blick von der Frage „Rechnet sich Nachhaltigkeit?“ hin zur Frage „Wie rechnet sich Nachhaltigkeit?“ wenden. Denn die Vielzahl der empirischen Studien mit nicht signifikanten Ergebnissen zeigt, dass Nachhaltigkeit kein Selbstläufer ist. Für jede einzelne unternehmerische Entscheidung ist zu überlegen, wie diese so nachhaltig gestaltet werden kann, dass sie sich rechnet. Die betriebswirtschaftliche Forschung hat über die letzten 40 Jahre einen großen Instrumentenkasten (Günther, Stechemesser 2011) entwickelt, auf den zur Umsetzung dieses Ziels zurückgegriffen werden kann.

In der quantitativen empirischen Forschung können Studien die Frage „Wie rechnet sich Nachhaltigkeit?“ beantworten, wenn sie sich den Vorläufervariablen des Zusammenhangs zwischen Umweltleistung und ökonomischer Leistung widmen. In der qualitativen empirischen Forschung können Fallstudien im Detail Aufschluss über das Wie und Warum einer erfolgreichen Ökologieorientierung geben und einen Beitrag zur Theorieentwicklung leisten (Eisenhardt 1989). Aber auch Forschung zur Analyse der Barrieren für eine ökonomisch erfolgreiche Ökologieorientierung kann einen Erkenntnisfortschritt erzielen. Schließlich kann die Zeitdimension der Nachhaltigkeit, d.h. die Kurz- bzw. Langfristigkeit unternehmerischer Entscheidungen untersucht werden.

Literatur:
Bowen, F E (2002): Organizational slack and corporate greening: Broadening the debate. British Journal of Management 13(4): 305–316.
Eisenhardt, K (1989): Building Theory from Case Study Research. Academy of Management Review, Vol. 14, No. 4., Oct., 1989, 532-550.
Endrikat, J, Guenther, E, Hoppe, H (2014): Making sense of conflicting empirical findings: A meta-analytic review of the relationship between corporate environmental and financial performance. European Management Journal. Volume 32, Issue 5, October 2014, Pages 735–751.
Freeman, R E (1984): Strategic Management: A Stakeholder Approach. Boston 1984.
Friedman, M (1962): Capitalism and freedom. Chicago: The University of Chicago Press, Phoenix Books.
Friedman, M (1970): The social responsibility of business is to increase its profits. New York Times Magazine (13. September).
Hart, S L (1995): A natural-resource-based view of the firm. Academy of Management Review, 20(4): 986-986.
Günther, E, Hoppe, H, Endrikat, J (2011): Corporate financial performance and corporate environmental performance. A perfect match? Zeitschrift für Umweltpolitik und Umweltrecht, 34(3/2011): 279-296.
Günther, E, Stechemesser, K (2011): Instrumente des Green Controllings: ein Blick zurück, ein Blick nach vorn. Controlling - Zeitschrift für erfolgsorientierte Unternehmensführung. Special Grünes Controlling, 23(8/9): 417-423.
Margolis, J D, Elfenbein, H A, Walsh, J P (2007): Does it pay to be good? A meta-analysis and redi-rection of research on the relationship between corporate social and financial performance. Work-ing paper, Harvard University, Boston.
Orlitzky, M, Schmidt, F, Rynes, S (2003): Corporate social and financial performance: A meta-analysis. Organization Studies, 24(3): 403-441.
Preston, L, O’Bannon, D P (1997): The corporate social-financial performance relationship: A typology and analysis. Business and Society 36(4): 419–429.
Ullmann, A A (1985): Data in search of a theory: A critical examination of the relationship among social performance, social disclosure and economic performance of U.S. firms. Academy of Management Review, 10(3): 540-557.

 

Vortrag am 13.1.2017

Catrin Schmidt (Dresden), Mitglied der der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse

Dr.-Ing., Dekanin der Fakultät Architektur der TU Dresden, Direktorin des Institutes für Landschaftsarchitektur der TU Dresden, Professorin für Landschaftsplanung; Ordentliches Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse seit 13. Februar 2015.
Arbeitsschwerpunkte: Landschaftsforschung, landschaftliche Transformationsprozesse in unterschiedlichen Raum-Zeit-Gefügen, landschaftliche Folgewirkungen der Energiewende und anderer gesellschaftlicher Trends, Ausprägung städtischer Grünsysteme und Grünflächentypen.

Wald versus Park: Urbane Wälder im Kontext städtischer Grünsysteme

In den vergangenen Jahren wurden in einigen bundesdeutschen Städten gezielt auf inner­städtischen Brachflächen neue Wälder angelegt, in Leipzig z.B. im Rahmen eines Erprobungs- und Entwicklungs­vorhabens des Bundesamtes für Naturschutz. So wurde das 3,8 ha große Stadt­gärtnerei­­holz auf einer Gärtnereibrache in Stötteritz und das 5,5 ha Schönauer Holz auf der Fläche eines ehemaligen Wohnblocks in Leipzig-Grünau aufge­forstet. Darüber hinaus ist in Städten, die in den letzten 20 Jahren Schrumpfungs­prozesse erlebt haben, ein Waldzuwachs durch natürliche Sukzession zu verzeichnen: In Dresden beläuft sich der Waldzuwachs zwischen 1993 und 2014 beispielsweise auf 53 ha. Wald ist mittlerweile selbstver­ständlicher Bestandteil städtischer Lebenswelten geworden, im Gegensatz zu den Stadtwäldern von 1900 nicht mehr nur am Stadtrand, sondern auch mitten in den Kernstädten. Vor diesem Hintergrund ist zu fragen: Welche Rolle spielen urbane Wälder im Mosaik unterschiedlicher städtischer Grün­flächen­typen? Welche Chancen, aber auch Grenzen bieten sie in Abgrenzung zu Parkanlagen (hier verstanden als offenlandbestimmte, intensiv gestaltete öffentliche Grün­flächen)? Im Vortrag werden Ergebnisse verschiedener Forschungs­­projekte und Studien der Autorin zum Thema zusammengefasst. „Wald versus Park“ wird dabei im Hinblick auf drei Aspekte näher betrachtet:

1. Wald versus Park: Akzeptanz und Erholungsnutzung
Anhand von Befragungen und Zählungen wird vertiefend erläutert, dass verschiedene Alters- und Nutzergruppen unterschiedliche Präferenzen entweder für Wälder oder Parkanlagen zeigen. Die Nutzungs­intensität in Wäldern fällt signifikant geringer aus als die von Parkanlagen, während die grundsätzliche Akzeptanz urbaner Wälder der von Parkanlagen nicht nach­steht. Die Motivationen für einen Besuch und die ausgeübten Erholungsformen zeigen zwischen Parks und Wäldern sowohl Übereinstimmungen, als auch vielfältige Unterschiede. Urbane Wälder sind insgesamt nicht weniger attraktiv für die Erholung als Park­anlagen, allerdings mit einem anderen Nutzer­spektrum verbunden.

2. Wald versus Park: Ökologische Wirkungen
Anhand der durchgeführten Untersuchungen werden die positiven Wirkungen urbaner Wälder auf den Naturhaushalt, insbesondere auf das Stadtklima und den Bodenwasser­haushalt aufge­zeigt. So können urbane Wälder in hoch vulnerablen Gebieten zur Minderung von Hitzebe­lastungen am Tag beitragen, während bei Parkanlagen die nächtliche Abkühlungswirkung hervorzuheben ist. In Bezug auf die Biodiversität zeigt das empirische Material, dass urbane Wälder nicht zwangsläufig artenreicher als Parkanlagen sind. Die Anlage urbaner Wäldern auf Brachflächen stellt aufgrund der Standortbedingungen eine ganz besondere Herausforderung dar.

3.  Wald versus Park: Wirkungen auf die Stadtentwicklung
Urbane Wälder werden forstwirtschaftlich genutzt und sind demzufolge mit geringeren Anlage- und Pflegekosten als Parkanlagen verbunden. Aber auch darüber hinaus sind positive ökono­mische Effekte zu verzeichnen. So zeichnet sich beispielsweise der Sichtbereich von Wäldern und Parkanlagen durch einen geringeren Ladenleerstand gegenüber Brachflächen aus und fällt auch der Wohnungsleerstand im Umfeld von urbanen Wäldern und Parkanlagen geringer als bei Brachflächen aus.

Im Ergebnis zeigt sich, dass urbane Wälder Parkanlagen keinesfalls ersetzen können. Aber sie können eine sinnvolle Ergänzung städtischer Grünsysteme darstellen, da sie im Vergleich zu Parkanlagen ganz spezifische Potentiale und Gunstfaktoren einbringen und dazu beitragen können, städtische Grünsysteme zukunftsfähig zu gestalten.