Nachhaltigkeit konkret umsetzen
– an diesen Projekten arbeiten wir an der TU Darmstadt

Nachhaltigkeit ist weit mehr als ‚nur‘ umweltfreundliches Handeln. Nachhaltigkeit bedeutet auch, soziale Verantwortung zu übernehmen und Ungleichheiten abzubauen. Dennoch sind Umweltschutz, Ressourcenschonung, Kreislaufwirtschaft und Energieeffizienzwohl die Begriffe, die wir zurzeit ganz besonders damit verknüpfen. Wir haben mit Forschenden der TU Darmstadt gesprochen und uns einige Projekte an der TU Darmstadt genauer erklären lassen. Außerdem erfahrt ihr, welche Schritte die TU Darmstadt auf dem Weg zur klimaneutralen Universität bereits unternimmt und an welchen Zielen man sich dabei orientiert.

Imke,
promoviert im Fachbereich Maschinenbau

Was uns Ingenieur:innen antreibt, ist der Gedanke: Es muss doch besser gehen. In der Forschung und in der Industrie gibt es natürlich auch Vorgaben und Ziele. Aber es ist auch ein grundlegender Gedanke, den wir alle schon als eigene Motivation in uns tragen.

Bild: Sarah Ameer

Wie definiert die TU Darmstadt Nachhaltigkeit für sich und welche Grundlagen gelten dafür?

Vielleicht klären wir zuerst einmal, was Nachhaltigkeit überhaupt bedeutet. Denn unter dem Begriff werden viele sehr unterschiedliche Aspekte zusammengefasst. Der Begriff Nachhaltigkeit ist schon sehr alt: „Er stammt aus dem 17. Jahrhundert und kommt ursprünglich aus der Forstwirtschaft“, erklärt uns Prof.‘in Dr. Anke Weidenkaff, Professorin an der TU Darmstadt mit dem Fachgebiet »Materialchemie/Werkstofftechnik und Ressourcenmanagement« und Geschäftsführende Institutsleitung des Fraunhofer IWKS. Was dem Wald damals entnommen wurde, war erst einmal weg, die Aufforstung gerodeter Flächen war also notwendig, um auch für die sogenannten Enkelgenerationen wieder Rohstoffe in gleichem Maße verfügbar zu machen. Auch heute gilt dieses Prinzip, aber unser Leben und unsere Wirtschaft sind seitdem sehr viel komplexer geworden. „Wir haben viele Abfallprodukte: Müll, der auf Deponien landet oder anderweitig entweicht und nicht wieder eingefangen werden kann. So wie zum Beispiel der CO₂-Ausstoß, der aktuell ein großes Problem ist. Das ist nicht nachhaltig. Das Ziel liegt für uns deshalb in einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft. Dort werden die entstehenden Produkte aufgefangen und anschließend weiterverwendet.“ Im Idealfall gibt es also keinen Abfall mehr, sondern alles kann unendlich weiterverwendet oder in neue Formen gebracht werden. Wie Abfallstoffe weiterverwendet und neue Materialien von Beginn an nachhaltiger gestaltet werden können, damit beschäftigt sich Anke Weidenkaff am Fachgebiet Materials and Resources.

Welche Aspekte standen also ursprünglich im Vordergrund der Nachhaltigkeit, wenn wir uns ins 17. Jahrhundert zurückversetzen? Zum einen natürlich die Erhaltung des Waldes als Ökosystem, aber auch als Ressource für den Menschen für Holz und Nahrung. Und zum anderen die soziale Verantwortung gegenüber nachfolgenden Generationen, die auch auf den Wald angewiesen waren. Es geht also um mehr als den reinen Umweltschutz: nachhaltiges Handeln bezieht die Verantwortung gegenüber sich selbst und anderen Menschen mit ein. Die TU Darmstadt und ihre Forschungsgruppen orientieren sich deshalb an den umfangreichen Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen. Neben Klimaschutz, sauberem Wasser, sauberer Energie und nachhaltigem Konsum sowie Produktion sind hier außerdem Gesundheit, die Bekämpfung von Armut, Wirtschaftswachstum, Gerechtigkeit und Frieden aufgeführt. Denn all das hinterlassen wir kommenden Generationen und für alles tragen wir deshalb die Verantwortung. Insgesamt sind es 17 Ziele, die die UN formuliert hat und zu denen sie sich bekennt.

Das Nachhaltigkeitsbüro: Eine Adresse mit vielen Projekten

Seit Jahrzehnten gibt es immer wieder Projekte der Uni zum Thema Nachhaltigkeit und die Bestrebung, die Uni effizienter, gesünder und umweltfreundlicher zu gestalten. Seit 2020 gibt es nun ganz offiziell das Büro für Nachhaltigkeit, das Kompetenzen bündelt und als zentrale Anlaufstelle für Studierende und Mitarbeitende dient.

Das Büro für Nachhaltigkeit setzt kleinere und größere Projekte wie eine Sammelstation für alte Handys, Fahrrad-Reparatur-Stationen rund um die Uni und die regelmäßige CO₂-Bilanzierung der Verwaltung um. Im sogenannten Nachhaltigkeitskompass wird außerdem transparent dokumentiert, welche Schritte die TU Darmstadt bereits umgesetzt hat. Zum Beispiel die Reduktion der CO₂-Emissionen. Denn das Land Hessen hat sich im Rahmen seiner Nachhaltigkeitsstrategie zum Ziel gesetzt, seine CO₂-Emissionen bis 2050 um 90% gegenüber dem Jahr 1990 zu senken. Die TU als Teil der öffentlichen Hand strebt, wie andere Hochschulen auch, eine Reduktion um min. 2% pro Jahr an. Außerdem findet ihr dort Infos zum Gesundheitsmanagement für Mitarbeitende und Studierende und vielen weiteren Themen.

Als Mitglied des Netzwerks Hochschulen für Nachhaltige Entwicklung in Darmstadt (HONEDA) ist das Büro für Nachhaltigkeit gut vernetzt und informiert auch über die Uni-Themen hinaus – zum Beispiel beim nächsten Tag der Nachhaltigkeit am 24 November 2021. Denn gemeinsam können wir noch mehr schaffen!

Forschung für eine bessere Zukunft

Die Herausforderungen sind umfangreich und deshalb gibt es viele Forschungsgruppen und Institute an der TU Darmstadt, die sich mit dem Thema Nachhaltigkeit beschäftigen. Ideal also, wenn auch ihr euch für das Thema interessiert, denn hier könnt ihr schon im Studium helfen, bestehende Systeme effizienter zu machen und nachhaltigere Methoden zu entwickeln.

Imke und Tim forschen beispielsweise am Institut für Fluidsystemtechnik des Fachbereichs Maschinenbau, wie Energie in Wasserfördersystemen eingespart werden kann. Sie sind Teil des Technical Operations Research Teams und konzentrieren sich dabei auf zwei verschiedene Bereiche der Erforschung und Optimierung von Wasserversorgungs- und Verteilsystemen.

Imke beschäftigt sich aktuell mit Städten und deren verschiedenen Einflüsse auf die Wasserversorgung. Sie prüft, wie die derzeitige Lage der Wasserversorgung einer Stadt ist, analysiert in welchen Vierteln der Bedarf größer oder kleiner ist und wie gut Wassersysteme mit Störungen und anderen Problemen umgehen können. Daraus ergibt sich auch, wie neue Stadtviertel in wachsenden Städten zum Beispiel optimal an die bestehende Wasserversorgung angeschlossen werden sollten. Dazu erhält sie Daten der städtischen Wasserversorgungsunternehmen, bereitet diese auf und optimiert die Versorgungsstruktur hinsichtlich ihrer Resilienz, vereinfacht der Störunanfälligkeit.

Tim beschäftigt sich vor allem mit Industrieanlagen und deren besonderen Ansprüchen an die Wasserversorgung. Denn in Produktionsanlagen werden unter hohem Energieeinsatz oft große Mengen an Wasser für die Kühlung bewegt und verschmutztes Brauchwasser aufbereitet. In einem Industrieland wie Deutschland eröffnet dies viel Raum für Optimierung und Energieeinsparungen.

Tim,
promoviert im Fachbereich Maschinenbau

Pumpensysteme scheinen erst einmal unscheinbar. Aber ein Drittel des weltweiten Stromverbrauchs wird für Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren genutzt. 25% des Strombedarfs in der Industrie entsteht allein durch Pumpen. Hier gibt es also einen großen Hebel und viel Einsparpotential.

Bild: Sarah Ameer

Während der Promotion sind Imke und Tim außerdem in die Lehre des Fachbereichs Maschinenbau – Sustainable Engineering integriert. Im Bachelor werden zwar vor allem Grundlagen vermittelt, Nachhaltigkeit wird aber auch dort immer wieder thematisiert und in Praxisbeispielen erörtert. „Und was wir im Fachbereich noch ins Leben gerufen haben, ist eine Ringvorlesung zu Nachhaltigkeitsthemen zum Ende des Bachelorstudiengangs. Und im Master hat man jetzt schon die Möglichkeit, viele Themen zu Nachhaltigkeit anzuhören und Schwerpunkte wie Sustainable Use of Resources zu vertiefen“, berichtet Imke.

Marcel,
promoviert im Fachbereich Bau- und Umweltwissenschaften

Die Baubranche ist für eine geringe Ressourceneffizienz und einen hohen Energieverbrauch bekannt. Sie bietet deswegen in diesen Bereichen ein großes Optimierungspotential.

Bild: privat

Nachhaltiges Bauen: Wie planen wir in Zukunft unsere Städte?

Aber nicht nur Wasser und Energieaufkommen sind Themen, die in Zukunft eine Rolle spielen. Auch der Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften beschäftigt sich zunehmend mit Herausforderungen im Städtebau. Denn gerade städtische Quartiere in Ballungsräumen wandeln sich heute aufgrund von neuen stadtplanerischen Bedürfnissen immer schneller.

Das Forschungsprojekt „RessStadtQuartier“, an dem Marcel beteiligt ist, beschäftigt sich mit der Bereitstellung und Nutzung von Baustoffen. Das Team entwickelt Werkzeuge, welche die Planung auf Quartiersebene erleichtern. Dadurch soll bei der Umplanung von Stadtquartieren auf kommunaler Ebene die Ressourceneffizienz genauer miteinbezogen werden können. Was das genau bedeutet? Beim Bau neuer Gebäude bzw. bei der Sanierung braucht es zur Herstellung der erforderlichen neuen Materialen und Bauteile große Mengen an Energie. „RessStadtQuartier“ betrachtet den Gebäudebestand als ein Lager an Materialien und Bauteilen. Die darin schon enthaltenen Rohstoffe werden beim Abriss oder Umbau wieder frei und können zu möglichst großen Teilen dem Quartier wieder zur Verfügung gestellt werden. Durch die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus von Quartieren anstelle der einzelnen Gebäude, kann ein nachhaltigerer Umgang mit den Ressourcen und Energien gewährleistet werden. In diesem und weiteren Projekten aus dem Forschungsschwerpunkt „Energie- und Ressourceneffizienz“ des Fachbereichs beschäftigen sich die Fachgebiete mit ihren spezifischen Themengebieten, um die nachhaltige Entwicklung voranzutreiben. Aber auch in der Lehre wird den Studierenden das notwendige Wissen vermittelt und ihnen damit die Möglichkeit gegeben, sich mit dem Thema Nachhaltigkeit konstruktiv auseinanderzusetzen. Besonders intensiv setzt sich der Studiengang Sustainable Urban Development mit dem Thema Nachhaltigkeit in der Stadtentwicklung auseinander.

Ganz wichtig beim Thema Nachhaltigkeit ist immer auch der Blick über den eigenen Tellerrand!

Bei der Recherche zu diesem Beitrag ist uns ein Stichwort immer wieder begegnet: Interdisziplinarität. Besonders in einem Bereich, der so umfassend ist wie Nachhaltigkeitsforschung ist interdisziplinäres Arbeiten und Forschen superwichtig, denn nur gemeinsam lassen sich die ganz großen Probleme lösen. Dafür eignet sich das universitäre Umfeld besonders gut, findet Anke Weidenkaff. Denn die Uni beschäftigt Expert:innen in allen Fachbereichen, die sich gegenseitig unterstützen können. Besonders wichtig ist auch, dass Entwicklungen von Anfang an so angestoßen werden, dass die Lösung am Ende für alle sinnvoll ist. Sie nennt als Beispiel ihren Fachbereich Materialwissenschaft, denn neue Materialien müssen vor allem auch praktikabel in der Anwendung sein, damit sie später eingesetzt werden. In Forschungskooperationen arbeiten deshalb die Institute der TU Darmstadt und externe Institutionen eng zusammen. Vom Praktikum bis hin zur Promotion haben studierende in solchen Projektgruppen die Möglichkeit, in interdisziplinären Projekten mitzuarbeiten.

Prof.‘in Dr. Anke Weidenkaff,
Professorin TU Darmstadt, Fachgebiet »Materialchemie/ Werkstofftechnik und Ressourcenmanagement/ Materials and Resources«

Es reicht nicht, nur materialwissenschaftliche Kenntnisse zu haben und über die chemischen Bindungen und Energetik der Materialien. Darüber hinaus braucht es auch Wissen über die Herstellung und Verwendung. Man muss aber auch interdisziplinär zusammenarbeiten. Die Ingenieur:innen und die Industrien, die diese Materialien dann anwenden und daraus Fahrzeuge oder Computer bauen, die muss man im Boot haben, sonst wird das nicht umgesetzt.

Bild: privat

Genauso verhält es sich auch in anderen Disziplinen. Tim und Imke nutzen zum Beispiel Methoden der mathematischen Optimierung bei ihrer Arbeit. Thermoelektrische Materialien, die Wärme in Strom umwandeln, können wiederum in Kühlkreisläufen eingesetzt werden.

TIPP: Besonders spannend für alle, die sich im Studium mit Nachhaltigkeit intensiv auseinandersetzen möchten, sind deshalb auch die Interdisziplinären Lehrveranstaltungen (iSP), hier gibt es nämlich zwei spannende Schwerpunktfelder: Umweltwissenschaften und Technologie und internationale Entwicklung . In den Ringvorlesungen und Seminaren zu ökologischen, gesellschaftspolitischen und technischen Herausforderungen können zusätzliche Credits außerhalb des regulären Curriculums erworben werden. Und ganz neu: Das Verzeichnis für alle Lehrveranstaltungen an der TU zum Thema Nachhaltigkeit gibt euch den perfekten Überblick über die Lehre zum Thema.

Besondere Herausforderungen der TU umfassen auch das Verkehrskonzept, denn neben Strom und Heizung macht dies aktuell noch einen großen Teil der CO₂--Emissionen der Uni aus. Mit dem Verkehr und seinen Herausforderungen beschäftigt sich ganz gezielt auch der Masterstudiengang Verkehrswesen. Aber auch viele andere Fachbereiche arbeiten an neuen Konzepten für Verkehr und Mobilität, insbesondere Elektro- und Wasserstofffahrzeugen.

„Eines unserer Themen an der TU Darmstadt und am Fraunhofer IWKS in Hanau ist die Wasserstoffwirtschaft, basierend auf nachhaltigem Wasserstoff, z. B. als neuer Brennstoff für Brennstoffzellen“, erzählt Frau Prof.‘in Dr. Weidenkaff . Wasserstoff war von Anfang an ein Herzensthema für die Professorin, besonders grüner, aus erneuerbaren Energien hergestellter Wasserstoff. Die Gewinnung ist aktuell zu ineffizient und materialaufwändig, deshalb ist es wichtig, dass Innovationen und Technologie-Entwicklungen für die Speicherung von Ökostrom umgesetzt werden.

Ganz schön viele Themen, oder? Wir sind jedenfalls echt stolz, dass die TU Darmstadt sich richtig ins Zeug legt, selbst nachhaltiger zu werden und nachhaltige Forschung zu fördern. Wir sind gespannt, welche weiteren Forschungsprojekte aus Darmstadt bald die Welt erobern werden!

Hier kannst du Nachhaltigkeit studieren!

Nachhaltigkeit hat viele Facetten. Deshalb gibt es nicht den einen Weg, die Welt zu verändern. Falls ihr jetzt Lust bekommen habt, tiefer in das Thema Nachhaltigkeit einzusteigen, gibt es also einige Studiengänge, die in Frage kommen könnten.

Wir haben euch eine Auswahl an Studiengängen zusammengestellt, die sich mit Nachhaltigkeit beschäftigen oder besonderes Potential bieten, um später beruflich in den Bereich einzusteigen:

Paper Science and Technology – Papiertechnik und bio-basierte Faserwerkstoffe M.Sc.

Sustainable Urban Development M.Sc.

Umweltingenieurwesen B.Sc. /M.Sc.

Materialwissenschaft B.Sc. /M.Sc.

Maschinenbau Sustainable Engineering B.Sc. /M.Sc.

Energy Science and Engineering M.Sc.

Verkehrswesen (Traffic and Transport) M.Sc.

Tropical Hydrogeology and Environmental Engineering M.Sc.

Chemie B.Sc. /M.Sc.

Angewandte Geowissenschaften B.Sc. /M.Sc.

Bauingenieurwesen B.Sc. /M.Sc.

Architektur B.Sc. /M.Sc. Beispiel Decathlon-Haus

Natürlich gibt es auch andere Studiengänge, wie Biologie, Soziologie, Physik, Elektrotechnik, Wirtschaftswissenschaften und viele mehr, die auf die eine oder andere Weise mit Nachhaltigkeit zu tun haben. Vergesst außerdem nicht die interdisziplinären Studienschwerpunkte , die euch einen interessanten Einblick und Überblick geben können.

Bild: Sarah Ameer

Imke

Hallo zusammen, ich bin Imke und promoviere im Fachbereich Maschinenbau der TU Darmstadt. Mit einigen Auslandsaufenthalten habe ich auch mein Studium hier absolviert, sodass ich mich als ein Gewächs des Darmstädter Maschinenbaus bezeichnen kann und euch gerne Fragen zu Themen rund um das Studium, die Uni, die Region und die vielfältigen Möglichkeiten beantworte. Erst während des Studiums ist mir richtig bewusst geworden, dass Maschinenbau so viel mehr ist und sich stets am Nabel der Zeit bewegt und welche spannenden Anwendungsgebiete damit verbunden sind, an denen ich heute forschen kann.

Bild: Sarah Ameer

Tim

Ich bin wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand im Maschinenbau. Meine Forschung dreht sich um die Frage, wie wir die Komplexität in technischen Systemen beherrschen können. Hierzu setze ich Algorithmen der Optimierung ein, welche ähnlich zu z. B. Algorithmen in der Routenplanung sind. Mich hat es immer schon gereizt, Entscheidungs- und Entwicklungsprozesse – wie sie in der Planung von Produkten und Systemen ständig vorkommen – transparent und objektiv zu gestalten. Dabei sehe ich den Maschinenbau als entscheidende Schnittstelle zwischen verschiedenen Disziplinen, um die technischen Lösungen für eine lebenswerte Welt von Morgen zu entwickeln.

Bild: privat

Marcel

Ich bin wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für numerische Methoden und Informatik im Bauwesen der TU Darmstadt. Neben den Themengebieten des Projektes „RessStadtQuartier“ beschäftige ich mich außerdem mit Methoden der künstlichen Intelligenz zur Lösung von bauspezifischen Problemstellungen.