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Forschung für sauberes Wasser

Für Forschung begeistern, Umweltschutz vorantreiben und die Welt ein bisschen besser machen, das sind für Dr. Patrick Bräutigam zentrale Themen seiner Arbeit. Der Chemiker forscht an der Universität Jena und dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme an neuen Verfahren zur Aufbereitung von verunreinigtem Wasser. Seine Motivation für diese Forschungsarbeit: „Ich will den gesellschaftlichen Nutzen unserer Forschung sehen.“

Ein Abbild unseres Lebens

„Mein Interesse liegt eigentlich schon immer darin, den Bereich Umwelt mit dem Bereich Wirtschaft zu verknüpfen. Kurz gesagt:

„Wir wollen Technologien entwickeln, die anwendbar sind und einen Transfer aus dem wissenschaftlichen Labor in die Anwendung möglich machen. Die Technologien sollen wirtschaftlich sein und gleichzeitig die Umwelt schützen. Unser Fokus liegt auf Schadstoffen im Wasser.“

„Speziell forschen wir zu Mikroschadstoffen, zum Beispiel Arzneimittelrückständen, Pestiziden oder auch Farbstoffen. Wir sind in unserem Alltag von Chemikalien umgeben, denn das, was man in der Luft, im Wasser, in unserer Umwelt findet, ist ein Fingerabdruck unseres gesellschaftlichen Lebens. Die Auswirkungen davon sind in vielen Fällen jedoch noch gar nicht klar.“

Weitsicht statt Kurzsicht

„Wir wollen die Wasserwirtschaft auf ein völlig neues Level heben. Wir wollen Stoffe im Wasser kontinuierlich messen und datenbasiert analysieren. Wir wollen Konzepte entwickeln, wie man die Abbaubarkeit von Schadstoffen in Wasser vorhersagen kann und diese effizienter und effektiver entfernen kann. So ist man auch für die Zukunft gewappnet. Wir wollen nicht erst dann damit beginnen, nach Lösungen zu suchen, wenn ein neuer Stoff bereits eingesetzt wird, sondern wir wollen Vorhersagemodelle entwickeln, um heute schon zu wissen, mit welchem Verfahren ein neuer Stoff abgebaut werden kann und wie viel das kosten wird. Auch für Stoffe, die erst in 50 oder 100 Jahren eingesetzt werden, wollen wir schon eine Lösung bereithalten.“

Von den Grundlagen zur Anwendung

„An der Universität Jena machen wir die grundlegende Forschung. Das heißt, wir entwickeln Verfahren, um Mikroschadstoffe aus dem Wasser zu entfernen oder auch zu messen, denn diese Stoffe sind meist nur in sehr geringen Konzentrationen im Wasser vorhanden. Mit Methoden der Künstlichen Intelligenz und maschinellem Lernen entwickeln wir außerdem Prognoseinstrumente, um durch die Analyse der Struktur dann vorhersagen zu können, wie lange es dauert, diese Struktur zu entfernen.

Besonders in diesem Bereich ist die Vernetzung hier in Jena sehr gut. Wir arbeiten mit dem Michael Stifel Zentrum zusammen, die datengetriebene Wissenschaft betreiben. Das ist für uns ein sehr wichtiger Partner und diese Anbindung an die Datenwissenschaften ist ein wichtiger Baustein für unsere Forschung.

Ich arbeite außerdem am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme. Unsere Ausrichtung dort ist mehr anwendungsbezogen. Am IKTS werden die grundlegenden Verfahren, die wir erforschen und entwickeln, im größeren Maßstab getestet. Das machen wir dort vor allem in Zusammenarbeit mit Unternehmen.“

Innovatives Unternehmensumfeld

„Wir haben hier in Thüringen eine sehr große Dichte an kleinen und mittelständischen Unternehmen. Das erleichtert die Arbeit, weil man schnell Absprachen und Entscheidungen treffen kann und man hier auf ein sehr innovationsfreudiges Klima und forschungsaffine Partner trifft. Deshalb müssen wir nie lange nach Kooperationsmöglichkeiten suchen.

In unseren Projekten versuchen wir u.a. die industrielle Produktion mit Bezug zum Wassereinsatz völlig neu zu denken. Ein Ansatz dabei ist „zero liquid discharge“ und bedeutet, es wird kein zusätzliches Wasser im Produktionsprozess verbraucht. Das benötigte Wasser wird immer im internen Kreislauf gereinigt und dann wiederverwendet. Diese Unternehmen haben dann kein Abwasser mehr und belasten damit nicht die Umwelt.“

Thematische Breite und Interdisziplinarität

Ich bin kein typischer Grundlagenforscher, sondern mich treibt an, meine Forschungsergebnisse in der Anwendung zu sehen. Ich will gesellschaftlich relevanten Nutzen durch unsere Forschung stiften.“

Was mich an unserem Forschungsthema fasziniert, ist die Interdisziplinarität: Wir haben wirtschaftliche, technologische und gesellschaftliche Aspekte dabei und das alles muss man unter einen Hut bekommen. Wir müssen also beispielsweise neue Technologien entwickeln, die auch Akzeptanz bei den Menschen finden, denn manche Technologien schützen zwar die Umwelt, sind aber teilweise teurer.“

Die Interdisziplinarität ist das, was die Forschung so spannend macht: sich mit anderen Menschen austauschen, andere Sprachen und Ansätze verstehen, in die eigene Forschung übersetzen und dann gemeinsam zu neuen Ideen und neuen Produkten kommen.“

Begeisterung an der Forschung teilen

„Die Chancen für den wissenschaftlichen Nachwuchs sind hier an der Uni Jena aus meiner Sicht sehr gut. Wir binden Doktoranden und auch schon Studierende eng in unsere Forschungsprojekte ein. Wir haben hier ein großes lebendiges Team, leben eine sehr offene Kultur und stehen immer in sehr engem Austausch miteinander. Auch in der Lehre gebe ich bereits in der ersten Vorlesung einen Einblick in unsere aktuellen Forschungsthemen. Mir ist wichtig zu zeigen, warum man unser Fach studieren sollte und was die offenen Fragen sind, die in der Zukunft gelöst werden müssen.“

„Was uns antreibt, ist die Welt mit unserer Forschung ein Stückchen besser zu machen und das wollen auch die meisten Studierenden. Wir denken, dass wir mit neuen Technologien vielen Menschen helfen können.“

Türen auf zur Forschung

„Wir engagieren uns im Bereich der MINT-Bildung, bei der Kinderuniversität, der Langen Nacht der Wissenschaft, auch bei der Public Climate School sind wir aktiv. Wir wollen unsere Themen in die Breite der Gesellschaft vermitteln.“

„Deshalb ist Outreach für uns nicht nur eine Notwendigkeit, sondern wir leben das richtig. Wir freuen uns viele Menschen positiv motivieren zu können.“