Ecodesign, nachhaltiges Design, grünes Design – Innovation, Design und Umweltschutz

Ökodesign, also ökologisch nachhaltiges Design, versucht gestalterische Elemente so zu entwickeln, dass die Umwelt mitsamt ihrer Ressourcen und Lebewesen auf der Erde geschützt wird. Es wird somit angestrebt, zukünftigen Generationen weiterhin einen intakten Lebensraum zu erhalten. Ein solches nachhaltigkeitsorientiertes Design wird auch als Sustainable Design, Ecodesign, Öko-Design oder Green Design bezeichnet. Meistens werden dabei biologische Materialien aus der Natur verwendet, wie beispielsweise Algen oder Moose.

Lösung von Problemen unserer Zeit

Nachhaltiges Design verbindet Umweltschutz mit kreativen Konzepten. DesignerInnen entwerfen innovative Ansätze für neuartige Produkte, wobei sie im Designprozess neben einem ansprechenden Aussehen besonders auf nachhaltige Problemlösungen achten. Zusätzlich zur reinen Kunst geht es bei der Ecodesign-Planung also um die Lösung zentraler Probleme unserer Zeit.

Besonderer Fokus: Herstellung

Ökodesign ist ein ganzheitliches Konzept. So steht neben dem Produkt selbst beim Ökodesign insbesondere der Herstellungsprozess im Mittelpunkt. Idealerweise treffen Produzenten und Kunden dabei auf gemeinsame Interessen in sozialen, ökologischen und ökonomischen Fragen. Die Herstellungsoptimierung soll für diese beiden Parteien gleichermaßen vorteilhaft sein, und zusätzlich selbstverständlich die Umwelt schonen. Umwelt meint in diesem Fall nicht nur die Landschaft, den Boden oder das Grundwasser, sondern allgemein Menschen, Tiere und Natur. Es ist wichtig, dass das Produkt so wenige negative Auswirkungen wie möglich auf Dritte hat.

Steigende Nachfrage

Nachhaltige Designelementen werden, dem aktuellen Zeitgeist entsprechend, immer gefragter. Das öffentliche Bewusstsein für Umwelt und Ressourcen nimmt zu, vor allem bei den jüngeren Generationen. Zusätzlich rückt die globale Verantwortung für den Erhalt unseres Planeten immer stärker in den Mittelpunkt. Zur Umsetzung dieses Gedankens für jeden Einzelnen können funktionale, nachhaltige Einrichtungslösungen beitragen. Für junge Unternehmen ist es dabei besonders reizvoll, solche fortschrittlichen Lösungen mit harmonischem Design zu verbinden. So können sie in der Öffentlichkeit die Beachtung finden, welche ihnen aufgrund ihrer Bedeutung auf dem Weg weg von Ressourcenverschwendung und hin zu einer nachhaltig besseren Zukunft zusteht.

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Was sind Biofilme?

Biofilme

Um sich zu schützen haben Algen einen sogenannten Biofilm gebildet. Sie wachsen also immobilisiert auf der Oberfläche und produzieren eine Vielzahl an Stoffwechselprodukten, die sich zu einer schleimigen Schicht vereinen. Auch in der Natur bevorzugen Algen, genauso wie viele andere Mikroorganismen, diese Form des Wachstums. In einem Biofilm können verschiedene Arten von Organismen in Symbiose zusammenleben und so von den gegenseitigen Ausscheidungen profitieren. Außerdem bietet der Film einen effektiven Schutz gegen Parasiten und andere Umweltfaktoren, auf die einzelne Organismen empfindlicher reagieren würden. Tatsächlich passen sich die Organismen bei der Bildung eines Biofilms sogar genetisch an die neuen Lebensumstände an. Nach dem Ansiedeln an einer Oberfläche verändert sich die sogenannte „Epigenetik“. Das heißt es werden nun manche Abschnitte der DNA, also der genetischen Information, stillgelegt und dafür andere bisher inaktive Abschnitte aktiviert. Das führt zu einer merkbaren Veränderung der Organsimen, die nun beispielsweise anfangen bestimmte Bio-Polymere auszuscheiden, die wiederum für die Schleimbildung verantwortlich sind. Auch beginnen die „Bewohner“ des Biofilms miteinander zu kommunizieren. So gewährleisten sie einander ein effektives Wachstum und Schutz.

Biofilme werden bereits seit über hundert Jahren für die Abwasserreinigung genutzt, da die Stoffe, die das Abwasser verunreinigen, von den Mikroorganismen als Nahrung genutzt werden. Dieses Prinzip haben wir nun auf die Luftreinigung übertragen. Die Immobilisierung der Algen führt dabei dazu, dass die Algen in Räumen mit ganz unterschiedlichen Bedingungen gedeihen können, ohne ihre Fähigkeit der Schadstoffaufnahme einzuschränken.

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Feinstaub, Stickoxide, VOC und Algen: Luftschadstoffe und Luftqualität

Der Kontakt mit Luftschadstoffen, wird von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als eine der führenden Gesundheitsgefährdungen angesehen. Damit sind sowohl partikuläre als auch gasförmige Stoffe gemeint, die eine hohe Krankenlast verursachen können.

In Deutschland liegt die Krankheitslast durch Luftverschmutzung an zehnter Stelle der Risikofaktoren für den Menschen und gilt somit als wichtigster umweltbezogener Faktor. Die ausgelösten Krankheitssymptome sind nicht nur auf den Atemtrakt begrenzt. Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Luftschadstoffe gesundheitliche Auswirkungen besitzen. Diese reichen von unspezifischen Atemwegssymptomen, über kardiovaskuläre Symptome, bis hin zur Entwicklung von chronischen Lungen-, Herzkreislauf- und metabolischen Erkrankungen. Die WHO schätzt außerdem, dass es im Jahr 2016 allein in Europa rund 400.000 vorzeitige Todesfälle durch eine Verringerung der Lebensdauer als Folge der Schadstoffbelastung gegeben hat.

Luftschadstoffe in Städten

Obwohl sich die Luftqualität in deutschen Städten verbessert, werden die europäisch vorgegebenen Grenzwerte von Stickstoffoxiden, flüchtigen Chemikalien und Feinstaub noch häufig überschritten. Am stärksten ist die Luftbelastung in Ballungsräumen und bei hohem Verkehrsaufkommen. Das belastet nicht nur die Menschen, sondern auch empfindliche Ökosysteme, die dadurch zerstört werden. Stickoxide entstehen einerseits natürlich in der Atmosphäre, beispielsweise durch Blitze, andererseits aber vor allem durch den Verkehr. 2019 wurden in Europa 39% der Emissionen auf diesen Sektor zurückgeführt, dicht gefolgt von gewerblichen und privaten Haushaltsemissionen.

Die Quellen von flüchtigen organischen Chemikalien (VOCs) sind vielfältig. Sowohl Pflanzen, Tiere und Menschen als auch Böden und Schimmelpilze geben sie im Zuge natürlicher Prozesse ab. Schwerwiegender für die Innenraumluft sind allerdings freigesetzte Chemikalien von Kunststoffen, Baustoffen, behandelten Möbeln und Reinigungsmittel, sowie Zigarettenrauch, die dazu führen, dass VOC-Konzentrationen im Innenraum bis zu zehnmal höher sein können als im Freien. Die gesundheitlichen Folgen von zu hoher VOC-Belastung sind ebenso vielfältig wie ihre Quellen und reichen von Kopfschmerzen bis hin zu einem erhöhten Krebsrisiko. Um Formaldehyd oder andere VOCs aufzuspüren, benötigt es spezielle Detektoren oder Sensoren. Auch kleine Homekits zur schnellen Analyse von Schadstoffquellen, wie Pollupatches sind in der Lage bei akuten Belastungen schnell zu helfen.

Als Feinstaub werden kleine Teilchen in der Luft bezeichnet, die nicht sofort zu Boden sinken und so zur Luftverschmutzung beitragen. Sie können über die Atemwege in den Körper gelangen und dort zu ähnlichen Folgen führen, wie VOCs.

Schadstoffe und Algen

Mehrere wissenschaftliche Studien haben gezeigt: Mikroalgen sind in der Lage Feinstaub aus der Luft abzufangen. Für Mikroalgen ist Stickstoff ein essenzielles Element, dass für unzählige Stoffwechselvorgänge unabdinglich ist. Mehrere Versuche legen nahe, dass sie im feuchten Biofilm in der Lage sind, den Stickstoff aus der Luft für ihre eigenen Zwecke zu nutzen und so die Luftqualität zu verbessern. Algen sind demnach in der Lage sowohl Stickoxide als auch Feinstaub zu binden und so einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Luftqualität zu leisten. Zudem sorgen sie durch Photosynthese für die Bildung von neuem Sauerstoff und dem Abbau von CO2. Damit haben sie ein bisher noch größtenteils ungenutztes Potenzial, sowohl die Luft in geschlossenen Räumen, als auch im Außenbereich zu verbessern.

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Was sind Algen?

Solaga

Alles über Algen

Unter dem Begriff „Alge“ versteht man verschiedene vor allem eukaryotische Lebewesen, die in der Natur meist in Gewässern vorkommen. Wie auch Pflanzen, betreiben sie Photosynthese, sind allerdings sehr viel kleiner und einfacher aufgebaut als ihre Verwandten. Streng genommen existiert der Begriff „Alge“ in der Biologie gar nicht als Verwandtschaftsbeziehung, wie beispielsweise die Begriffe „Tier“ oder „Pflanze“. Vielmehr ist es ein Sammelbegriff, mit dem – eigentlich fälschlicherweise – auch Cyanobakterien bezeichnet werden, die deshalb im Volksmund auch als Blaualgen bekannt sind.

 

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Algen zeichnen sich durch eine große Artenvielfalt aus. Forscher vermuten, dass es über 400.000 Algenarten gibt, von denen bis heute nur etwa 20 Prozent bekannt sind. Sie werden nach ihrer Größe unterteilt in Makro- und Mikroalgen. Mikroalgen können sehr klein sein, sodass sie für das menschliche Auge gar nicht sichtbar sind. Manche bestehen nur aus einer einzigen Zelle. Makroalgen sind dagegen gut sichtbar und uns allen gerade in Form des weit verbreiteten Seetangs bekannt.

Eine besondere Eigenschaft vieler Algenarten und gerade auch von Cyanobakterien ist ihre große Anpassungsfähigkeit. Ihre Toleranz gegenüber sehr hohen und tiefen Temperaturen, Austrocknung und niedrigen pH-Werten versetzt sie in die Lage, auch an extremen Standorten zu überleben. So wurden trocknungstolerante Cyanobakterien sowohl in Wüstenumgebungen als auch in der Eiswelt der Antarktis gefunden.

 

Mehr über Algen

Alwe - Das Algenbild

Es bringt Leben an die Wand und bindet schädliche Luftschadstoffe

Lebende Algenbilder sorgen für natürlich bessere Luft in Innenräumen. Mit den  grünen Superkräften von Mikroalgen nimmt Alwe™ schädliche Luftschadstoffe, wie CO2, Stickoxide, Feinstaub und Chemikalien auf und deaktiviert diese.

Mikroalgen eignen sich viel besser für Innenräume, da sie Licht effizienter nutzen als Pflanzen und auch bei schwierigen Lichtverhältnissen noch Sauerstoff produzieren.

Mit Alwe™ trifft Funktion auf Design. Die natürliche Luftverbesserung bekannt von Pflanzen und Algen, verbindet sich hier mit der platzsparende Einfachheit eines Bildes.

Algenbild bestellen

Diese besondere Widerstandsfähigkeit macht Algen auch für den Menschen interessant. Schon seit Jahrhunderten werden sie in Südostasien als Nahrungsmittel verwendet, sei es als Hülle für Sushi-Rollen oder als Salat. Als sogenanntes „Superfood“ oder Nahrungsergänzungsmittel erobern sie heute auch die westlichen Märkte. Dank ihres schnellen und vielfältigen Wachstums stellen sie eine interessante Alternative zu herkömmlich angebauten Nahrungsmitteln dar. Auch in der Kosmetik werden Algen inzwischen verwendet, um eine Grundlage für Lotionen und Cremes zu bilden, da sie in der Lage sind Giftstoffe abzubauen und wichtige Nährstoffe aus dem Meer gebunden haben. Eine weitere gerade heutzutage besonders interessante Anwendung von Algen ist die Herstellung von Biokraftstoffen. Hierbei werden entweder Öle extrahiert oder die Algen werden vergärt, wobei Ethanol oder Biogase wie Methan entstehen. Bis heute sind die Verfahren zur Herstellung der Biokraftstoffe jedoch noch nicht ausgereift, sodass man noch nicht in der Lage ist herkömmliche fossile Brennstoffe zu ersetzen. Viele große Unternehmen forschen aber daran dieses Ziel in naher Zukunft zu ermöglichen.

Mit unseren Algenbildern nutzen wir die Fähigkeit der Mikroalgen eine Reihe an Schadstoffen aus der Luft zu binden. Zusätzlich nutzen wir ihr Potenzial der Photosynthese, Kohlenstoffdioxid zu Sauerstoff umzuwandeln. Einige Algenarten besitzen neben dem Photosynthese-Farbstoff Chlorophyll auch noch sogenannte Phycobiline – Stoffe die ebenfalls Licht für die Photosynthese absorbieren. Pflanzen, die ausschließlich Chlorophyll bilden, sind nur bedingt in der Lage den grünen Anteil des Sonnenlichts aufzunehmen. Ein Teil wird von ihnen reflektiert, weswegen wir sie als grün wahrnehmen. Phycobiline ermöglichen es den Algen auch das grüne Licht zu absorbieren und die Energie der Photosynthese zur Verfügung zu stellen. Dadurch haben sie den großen Vorteil auch an Orten mit schlechten Lichtverhältnissen wachsen und Sauerstoff bilden zu können.

Tatsächlich ist die Photosynthese der Cyanobakterien so effektiv, dass sie einen bleibenden Effekt in der Erdgeschichte hinterlassen hat. Diese Gruppe der Mikroalgen gilt als Auslöser der „Großen Sauerstoffkatastrophe“. Vor ca 2,4 Milliarden Jahren war Sauerstoff nur ein kleines Abfallprodukt in der Erdatmosphäre. Leben, wie wir es heute kennen, existierte noch nicht lange und auch nur in der Form winziger anaerober – also nicht sauerstoffabhängiger – Organismen. Schon damals gab es aber Cyanobakterien in den Meeren und an Steinoberflächen, die in der Lage waren Photosynthese zu betreiben. Sie sorgten zu dieser Zeit für einen rapiden Anstieg der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, der dazu führte, dass eine große Anzahl an Lebewesen, für die Sauerstoff giftig war, ausstarben. Gleichzeitig war der Grundstein für die Entwicklung des heutigen sauerstoffabhängigen Lebens gelegt. Dass es uns in unserer heutigen Form geben kann, verdanken wir also den Mikroalgen.

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Solaga - Biotechnologie für eine grüne Zukunft

Algen

In einer Welt, die sich stetig verändert und immer größeren Umweltbelastungen ausgesetzt ist, sind innovative Lösungen zur Bewältigung dieser Herausforderungen gefragter denn je. Eine der vielversprechendsten Ansätze ist die Nutzung von Algen zur Umwandlung von Schadstoffen in Wertstoffe. Durch ihre einzigartigen Eigenschaften und Fähigkeiten könnten Algen eine bedeutende Rolle in der Zukunft der nachhaltigen Entwicklung spielen.

Algen sind einfache, photosynthetische Organismen, die in einer Vielzahl von Umgebungen vorkommen – von Süß- bis Salzwasser, von kalten Polargewässern bis hin zu heißen Wüstengebieten. Sie sind bekannt für ihre Fähigkeit, schnell zu wachsen und dabei große Mengen an Kohlendioxid (CO2) aufzunehmen. Dies macht sie zu idealen Kandidaten für die Beseitigung von Schadstoffen und die Umwandlung in wertvolle Rohstoffe.

Ein vielversprechender Ansatz zur Nutzung von Algen zur Umwandlung von Schadstoffen ist die Integration in Abwasseraufbereitungsanlagen. Algen könnten hierbei als natürliche Filter eingesetzt werden, um Schadstoffe wie Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser zu entfernen. Diese Nährstoffe sind für das Wachstum der Algen essentiell, was wiederum dazu führt, dass sie sich schnell vermehren und so kontinuierlich zur Reinigung des Wassers beitragen. Die entstehende Algenbiomasse könnte dann weiterverarbeitet werden, um daraus verschiedene Wertstoffe wie Biokraftstoffe, Düngemittel oder Tierfutter zu gewinnen.

Ein weiterer Ansatz zur Nutzung von Algen zur Schadstoffumwandlung ist die so genannte „Algen-Bioreaktoren“. In diesen geschlossenen Systemen werden Algen unter optimalen Bedingungen gezüchtet, um ihre Fähigkeit zur Schadstoffabsorption und Biomasseproduktion zu maximieren. Diese Bioreaktoren können an industriellen Standorten eingesetzt werden, um Emissionen wie CO2 oder andere Schadstoffe direkt aus den Abgasströmen zu filtern und in Algenbiomasse umzuwandeln. Diese Biomasse kann anschließend für verschiedene Zwecke genutzt werden, wie etwa zur Herstellung von Bioplastik, Nahrungsergänzungsmitteln oder sogar als Grundlage für die Produktion von Textilfasern.

Ein dritter, innovativer Ansatz ist die Kombination von Algen mit anderen Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilzen in sogenannten „Konsortien“. Diese Konsortien nutzen die Stärken jedes Organismus, um Schadstoffe effizienter abzubauen und in Wertstoffe umzuwandeln. Ein Beispiel hierfür ist die Zusammenarbeit von Algen und Bakterien bei der Umwandlung von Schwermetallen in schwerlösliche Komplexe, die anschließend leicht aus dem Wasser entfernt werden können. Dadurch könnte die Belastung durch Schwermetalle in Gewässern deutlich reduziert werden.

Die Anwendungsmöglichkeiten von Algen zur Umwandlung von Schadstoffen sind vielfältig und zukunftsweisend. Dennoch gibt es einige Herausforderungen, die vor der großflächigen Implementierung dieser Technologien bewältigt werden müssen. Dazu gehört die Entwicklung von kosteneffizienten und skalierbaren Produktionsverfahren, die es ermöglichen, Algen in großem Maßstab zu züchten und zu ernten. Darüber hinaus muss auch die Infrastruktur für die Verarbeitung der Algenbiomasse in Wertstoffe weiter ausgebaut und optimiert werden.

Trotz dieser Herausforderungen zeigt die bisherige Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet, dass Algen ein großes Potenzial für die Umwandlung von Schadstoffen in Wertstoffe haben. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung von Technologien und Verfahren könnten Algen in naher Zukunft eine wichtige Rolle bei der Schaffung einer nachhaltigeren Weltwirtschaft spielen.

Eines der Hauptziele ist dabei die Reduzierung von Treibhausgasemissionen und die Schonung natürlicher Ressourcen. Durch die Nutzung von Algen als CO2-Senken und zur Herstellung von Biokraftstoffen könnten fossile Brennstoffe ersetzt werden, was zu einer deutlichen Verringerung der CO2-Emissionen führen würde. Gleichzeitig könnten Algen als alternative Proteinquelle in der Ernährung von Menschen und Tieren dienen, wodurch der ökologische Fußabdruck der Lebensmittelproduktion verringert werden könnte.

Die Erforschung von Algen als Umwelttechnologie ist ein aufregendes und vielversprechendes Forschungsgebiet, das bereits erste Erfolge verzeichnet. Es ist jedoch wichtig, die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, Industrie und Politik zu fördern, um den Weg für eine breite Anwendung dieser Technologien zu ebnen. Durch die Bündelung von Ressourcen und Know-how können die Herausforderungen gemeistert und die Vorteile von Algen zur Umwandlung von Schadstoffen in Wertstoffe voll ausgeschöpft werden.

Zusammenfassend bieten Algen eine vielversprechende Möglichkeit, Schadstoffe in Wertstoffe umzuwandeln und so einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft zu leisten. Die Anwendungsbereiche reichen von der Abwasserreinigung über die Luftfilterung bis hin zur Produktion von Biokraftstoffen und alternativen Proteinquellen. Trotz einiger Herausforderungen zeigt die bisherige Forschung, dass Algen das Potenzial haben, eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung von Umweltproblemen und der Schaffung einer nachhaltigen Wirtschaft zu spielen. Die Förderung der Zusammenarbeit und Innovation in diesem Bereich wird entscheidend sein, um diese vielversprechenden Ansätze in die Praxis umzusetzen und ihre Vorteile für Umwelt und Gesellschaft zu nutzen.

Weniger Schadstoffe

Absorbtion und Reduktion von Schadstoffen in unserer Umwelt durch Algen.

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Umwandlung in Wertstoffe: Kreislaufwirtschaft, Bioökonomie, erneuerbare Energien

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Solaga und das Algenbild bei der Fraunhofer-Gesellschaft

Anlässlich des 70-jährigen Jubiläums der Fraunhofer-Gesellschaft eröffnet
die STATE-Gallerie am 16.04.2019 in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Netzwerk »Wissenschaft, Kunst und Design«, dem renommierten New Yorker
Wissenschafts-Filmfestival Imagine Science Films sowie Wissenschaft im Dialog (WiD) die interdisziplinäre Themenausstellung HYDROSPHÄREN – eine künstlerisch-wissensschaftliche Reflektion des Themenfeldes Wasser.

Auch unser Algenbild (1,5 x 1,5 m groß) wird wieder im Rampenlicht stehen. Ein guter Zeitpunkt, vorbeizukommen, es sich anzusehen und mit uns zu sprechen.

Eröffnungsprogramm:
18:00 Uhr Sektempfang
18:30 Uhr Begrüßung durch Dr. Christian Rauch, STATE Studio &
Grußwort Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer Gesellschaft
18:45 Uhr Diskussion Dr.-Ing. Ursula Schließmann, Stefan Wischnewski, Prof.
Dr. Charli Kruse, Grußwort Prof.-Ing. Gabriele Neugebauer moderiert von Dr.
Christian Rauch

STATE Studio
Gallery and Event Space: Field Experiments in Science and Art – Exhibition
Laboratory
http://www.state-studio.com/studio
Hauptstr. 3, 10827 Berlin

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