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Garnelenschalen verstärken den Beton

14.08.2022

Garnelenschalen-Nanopartikel verbesserten die Zementqualität erheblich. Die Technologie wird Fischereiabfälle und Kohlenstoffemissionen reduzieren.

Forscher der Washington State University und des Pacific Northwest National Laboratory haben winzige Chitinkristalle und -fasern aus Meeresfrüchteabfällen hergestellt. Nanopartikel erhöhen die Festigkeit von Zement um fast das 1,5-fache.

Wissenschaftler haben das Verhalten von Chitin-Nanopartikeln untersucht. Im Gegensatz zu Zellulose, die auch zur Erhöhung der Festigkeit von Zement verwendet wird, verfügt dieses Material auf molekularer Ebene über einen zusätzlichen Atomsatz. Dadurch können Wissenschaftler die Ladung auf der Oberfläche der Moleküle und damit ihr Verhalten in der Zementschlämme steuern.

Die Studie zeigte, dass die Zugabe von verarbeiteten Chitin-Nanokristallen zu Zement seine Eigenschaften verbessert, einschließlich seiner Konsistenz, Abbindezeit, Festigkeit und Haltbarkeit. Sie stellten eine um 40 % höhere Biegefestigkeit des Betons und eine um 12 % verbesserte Kompressibilität fest. Außerdem härtete die modifizierte Zusammensetzung pro Stunde länger aus. Dies ist notwendig, um die Transport- und Baureichweite in heißen Klimazonen zu erhöhen. Forscher untersuchen die Festigkeit von Zement unter Druck.

Die Schalen von Krabben, Garnelen und Hummer bestehen zu etwa 20–30 % aus Chitin, wobei der Rest größtenteils aus Calciumcarbonat besteht, einem weiteren nützlichen Zementzusatzstoff. Gleichzeitig werden weltweit jährlich 13 bis 17,5 Millionen kg Abfall aus der Fischindustrie produziert. Die meisten werden einfach ins Meer geworfen.

Die Zementherstellung ist ein kohlenstoffintensiver Prozess, der den Einsatz fossiler Brennstoffe erfordert, um die erforderlichen hohen Temperaturen (1500 °C) zu erreichen. Der bei seiner Herstellung verwendete Kalkstein zersetzt sich ebenfalls, wodurch zusätzliches Kohlendioxid entsteht. Gleichzeitig reißt klassischer Beton leicht, was seine Haltbarkeit verringert.

Die Autoren der Arbeit glauben, dass das Ersetzen von Kalkstein durch Chitin-Nanopartikel dazu beitragen wird, die Energiekosten und die Menge an Müll aus Meeresfrüchten zu senken und auch die Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit von Zementgebäuden zu erhöhen.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Verwendung von Apple Vision Pro während der Operation 16.03.2024

Das medizinische Team des Cromwell Hospital in London nutzte Apple Vision Pro zum ersten Mal bei zwei Wirbelsäulenoperationen. Dieses Ereignis bestätigt das Potenzial des Headsets als medizinisches Hilfsmittel, das die Art und Weise, wie chirurgische Eingriffe durchgeführt werden, verändern wird. Obwohl die Ärzte selbst Vision Pro nicht verwendeten, arbeitete die OP-Schwester bei der Vorbereitung und Durchführung von Eingriffen mithilfe einer Brille mit virtueller Realität. Das Headset ermöglichte es, virtuelle Bildschirme im Operationssaal zu betrachten, Instrumente auszuwählen und den Fortschritt der Operation zu überwachen. Die von eXeX entwickelte Software, ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung künstlicher Intelligenz-basierter Anwendungen für die Chirurgie spezialisiert hat, hat den Patientenversorgungsprozess erheblich verbessert. Der Einsatz von Apple Vision Pro eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Gesundheitsanwendungen wie klinische Ausbildung, Operationsplanung, Schulung und medizinische Bildgebung. Implementierung von Apple Vision Pro in der Medizinbranche ... >>

Kohlenstoffspeicherung in der Nordsee 16.03.2024

Der norwegische Energieminister Terje Åsland hat den Start des Longship-Projekts angekündigt, das die Schaffung einer zentralen Kohlendioxid-Speicheranlage in der Nordsee zum Ziel hat. Dieses ehrgeizige Projekt hat einen Wert von 2,6 Milliarden US-Dollar und zielt darauf ab, die CCS-Technologie (Carbon Capture and Storage) einzusetzen, um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern. Norwegen verfügt dank der erfolgreichen Sleipner- und Snohvit-Projekte bereits über Erfahrungen mit CCS und möchte nun die Menge des unter dem Meeresboden eingeschlossenen Kohlenstoffs erhöhen. Der Plan von Longship sieht eine Kapazität zur Abscheidung und Speicherung von jährlich 1,5 Millionen Tonnen Kohlenstoff über einen Zeitraum von 25 Jahren vor. Trotz der positiven Aussichten bestehen Bedenken hinsichtlich der langfristigen Folgen einer solchen Speicherung. Befürworter des Projekts argumentieren jedoch, dass die Offshore-Kohlenstoffspeicherung eine Reihe von Vorteilen habe, darunter minimale Auswirkungen auf die Umwelt. Das Longship-Projekt wird unter Beteiligung von Equinor, Shell und TotalEnergies über das Joint Venture Northern Li durchgeführt ... >>

Aus menschlichem Fruchtwasser gezüchtete Miniorgane 15.03.2024

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Professor Fan Xiulin von der Zhejiang-Universität hat eine einzigartige Methode zur Züchtung von Miniorganen aus Zellen entwickelt, die im menschlichen Fruchtwasser vorkommen. Dieser bedeutende medizinische Durchbruch könnte zu einer verbesserten Diagnose und Behandlung angeborener Krankheiten führen. Die Organoide, dreidimensionale Zellstrukturen, die Organe in kleinerem Maßstab nachahmen, wurden aus Lungen-, Nieren- und Dünndarmzellen gezüchtet, die im Fruchtwasser vorkommen. Diese Methode eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung verschiedener fetaler Erkrankungen und könnte der Schlüssel zur Früherkennung und Behandlung von Geburtsfehlern sein. Obwohl noch keine Behandlungsversuche unternommen wurden, hoffen die Wissenschaftler, dass ihre Forschung dazu beitragen wird, die schweren angeborenen Krankheiten zu bekämpfen, von denen jedes Jahr Millionen Neugeborene betroffen sind. Dieser Durchbruch könnte medizinische Eingriffe verändern, indem er die Diagnose und Behandlung angeborener Krankheiten ermöglicht. ... >>

Frostbeständiger Lithium-Ionen-Akku 15.03.2024

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Fan Xiulin, Professor an der Zhejiang-Universität, hat einen neuen Elektrolyttyp entwickelt, der es Lithium-Ionen-Batterien ermöglicht, bei extrem niedrigen Temperaturen zu funktionieren. Dieser neue Durchbruch öffnet die Tür zum Einsatz von Batterien auch bei -80 °C. Die Erforschung eines neuen Elektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung energiedichter und kältebeständiger Batterien dar. Dieser Durchbruch könnte weitreichende Auswirkungen auf verschiedene Branchen haben, die eine Stromversorgung in Umgebungen mit extremen Temperaturen benötigen. Xiulin betont, dass solche Batterien in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden können, darunter Telekommunikation, Transport, Arktisforschung, Luftfahrt und andere. Wissenschaftler haben einen innovativen Elektrolyten entwickelt, der aus seltenen Lösungsmittelmolekülen besteht und es ihnen ermöglicht, Eigenschaften zu erreichen, die moderne Elektrolyte bisher nicht hatten. Dieser Elektrolyt sorgt für eine schnelle Aufladung bei kalten Bedingungen und ermöglicht so ein Aufladen. ... >>

Eine neue Form von Laborfleisch wurde entwickelt 14.03.2024

Wissenschaftler der McMaster University haben mithilfe einer innovativen Methode eine neue Form von im Labor gezüchtetem Fleisch eingeführt, die eine Alternative zu herkömmlichen tierischen Produkten mit einem hohen Grad an Ähnlichkeit in Textur und Geschmack bieten soll. Ravi Selvaganapathy und Alireza Shaheen-Shamsabadi von der School of Bioengineering der Universität haben eine Methode zur Herstellung von Fleisch entwickelt, indem sie dünne Blätter aus kultivierten Muskel- und Fettzellen bilden, die in einer Laborumgebung gezüchtet wurden. Diese Blätter aus lebenden Zellen, deren Dicke mit normalem Papier vergleichbar ist, werden zunächst in Reagenzgläsern gezüchtet und dann auf Wachstumsplatten konzentriert, abgezogen und gestapelt. Der Prozess der Zellfusion findet statt, bevor sie sterben. Dank dieser Technologie kann das Fleisch durch die Blatternte in unterschiedlich dicke Formen gebracht und mit Fett in den erforderlichen Anteilen gefüllt werden, was diese Methode von anderen Alternativen unterscheidet. Den Wissenschaftlern gelang es, aus verfügbaren Mauszelllinien eine Fleischprobe herzustellen und diese auch für die Verkostung vorzubereiten. Sie ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Künstlicher Mond zur Beleuchtung von Städten bei Nacht 16.10.2018

Die Chinese Aerospace Science and Technology Corporation sprach über ein Projekt, einen künstlichen Mond ins All zu bringen, mit dessen Hilfe ganze Städte mit nächtlicher Beleuchtung versorgt werden können.

Der künstliche Satellit wird achtmal heller als der echte Mond sein und die Erdoberfläche mit einem Durchmesser von 8 bis 10 Kilometern ausleuchten können. Darüber hinaus kann der Beleuchtungsbereich mit einer Genauigkeit von mehreren zehn Metern eingestellt werden.

In naher Zukunft ist eine solche Beleuchtung in Chengdu geplant, der viertbevölkerungsreichsten Stadt des Landes, in der mehr als 14 Millionen Menschen leben.

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