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Preisgekrönte Forschung: Mikrobiom, Wasserstoff und Exoskelett

06.12.2021 | Planet research | FoE Human & Biotechnology | FoE Mobility & Production | FoE Sustainable Systems | Young Talents

Von Birgit Baustädter

Birgit Wassermann forscht am Mikrobiom, Sebastian Bock an Wasserstoff und Matthias Wolf an Exoskeletten. Aus diversen Fachgebieten kommend, gewannen alle drei den Förderpreis des Forums Technik und Gesellschaft.

Matthias Wolf, Birgit Wassermann und Sebastian Bock haben 2021 den Förderpreis des Forums Technik und Gesellschaft verliehen bekommen. © Lunghammer – TU Graz

Birgit Wassermann

Millionen Mikroorganismen machten Birgit Wassermann die Wahl ihres zukünftigen Forschungsgebietes leicht: „Mikrobiom-Forschung ist ein relativ junges Forschungsgebiet, darum ist Grundlagenforschung hier ebenso gefragt wie Industrie-relevante Froschung, was dieses Gebiet für mich besonders interessant macht.“

Eine Vorlesung von TU Graz-Professorin Gabriele Berg war es, war es, die sie für Mikrobiome zu begeistern vermochte: „Sowohl das beeindruckende Potential der Mikrobiom-Forschung für unsere Gesundheit und die unserer Umwelt, als auch Gabriele Berg selbst, die definitiv ein großes Vorbild für Frauen in der Technik ist, hat mir die Entscheidung zum Doktorat leicht gemacht.“

Während ihrer Doktorarbeit konnte sie sich mit einem sehr naturnahen Thema beschäftigen und das Samenmikrobiom von Alpenpflanzen untersuchen. „Untersuchungen an natürlichen Habitaten können uns wichtige Informationen über grundlegende Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikroorganismen liefern, und damit zum Beispiel dabei helfen Alternativen zum chemischen Pflanzenschutz zu entwicklen.“ In ihrer Arbeit konnte sie aufzeigen, welche Mikroorganismen in einer intakten Umwelt von der Mutterpflanze über den Samen an den Pflanzennachwuchs weitergegeben werden.

Gleichzeitig übernahm sie ein Nachwuchs-Forschungsprojekt, das sich mit dem Mikrobiom des Apfels auseinandersetzte. „Gemeinsam mit SchülerInnen aus drei Grazer Schulklasse identifizierten und quantifizierten wir die Mikroorganismen in der Schale, im Kerngehäuse und im Fruchtfleisch.“ Eine Forschungsarbeit, die für breites, internationales Echo sorgte. „Damit hätten wir alle nicht gerechnet“, wundert sich die Forscherin noch heute.

Nähere Informationen zum Projekt Apple Microbiome finden Sie auf der Projekt-Website.

Heute hat Birgit Wassermann eine Post-Doc-Stelle am internationalen Kompetenzzentrum acib bzw. am Institut für Umweltbiotechnologie inne. Ihr Büro am Campus Neue Technik hat sie mit unzählbaren grünblättrigen Pflanzen dekoriert und erzählt, dass Zimmerpflanzen nicht nur das Raumklima positiv beeinflussen, sondern dass auch das Mikrobiom dieser Pflanzen mit uns und unserem Mikrobiom interagiert, was sich positiv auf die Gesundheit auswirkt.

„Ich liebe meine Arbeit. Es ist interessant und abwechslungsreich und hat großes Potential um die Probleme der Gegenwart und Zukunft zu lösen.

Eine Frau in einem Labor.

Birgit Wassermann untersucht das Mikrobiom unterschiedlicher Pflanzen. © Langhammer – TU Graz

Sebastian Bock

Sebastian Bock forscht an einer Nischentechnologie mit Zukunftspotential. Er beschäftigt sich mit der dezentralen Produktion von hochreinem Wasserstoff aus Biomasse oder Biogas – wie zum Beispiel Altholz oder landwirtschaftlichen Abfällen. Herkömmlicherweise wird Wasserstoff aus Erdgas hergestellt. „Gerade in Österreich haben wir aber sehr hohes Potential an Biomasse und Biogas. Das sollten und wollen wir effizient und wirtschaftlich nutzbar machen“, erklärt Bock. Dazu adaptierte er als Teil eines Teams am Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik ein Chemical-Looping-Verfahren: Diese Methode macht sich die Fähigkeiten von Metallen als Sauerstoffträger in Oxidations- und Reduktionsreaktionen zunutze. „Derzeit wird das Verfahren hauptsächlich für neue, CO2-neutrale Kraftwerke in der Energiewirtschaft vorgeschlagen – leider meist aus fossilen Energieträgern.“ Dabei wird das Verfahren vor allem dafür genutzt, reines Kohlendioxid abzuscheiden, Stichwort Carbon Capture and Storage.

Sebastian Bock und sein Team nutzen das Verfahren nun um hochreinen Wasserstoff herzustellen. Zuerst wird das Eisenoxid mit Biogas oder Biomasse reduziert und anschließend mit Wasserdampf oxidiert. So entsteht 99,999 Prozent hochreiner Wasserstoff. „Vor allem in der Mobilität und Teilen der Industrie ist die hohe Reinheit extrem wichtig“, erläutert er. „Wir möchten es so möglich machen, dass Wasserstoff für den lokalen Gebrauch dezentral produziert werden kann und nicht, wie derzeit, aufwendig gespeichert und kostenintensiv transportiert werden muss.“ Die Aufgabe des 31-jährigen im Projekt: Das Verfahren, die Wasserstoffreinheit und die hohe Effizienz im Labormaßstab nachzuweisen. Was er auch geschafft hat. „Das System wurde gemeinsam mit einem Biogasanlagenbetreiber in Mureck als kleines Demonstrationssystem umgesetzt. Es ist derzeit eher symbolisch, aber beispielsweise könnten Traktoren mit Wasserstoff aus der Anlage betankt werden.“

Ein Mann steht in einem Labor. Er trägt einen weißen Labormantel.

Sebastian Bock demonstrierte am Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik ein System zur dezentralen Herstellung von hochreinem Wasserstoff. © Lammer, TU Graz

Matthias Wolf

Matthias Wolf fand persönlichen Zugang zu seinem Forschungsthema, den Exoskeletten. „Ich habe früher Handball gespielt und mir dabei mehrmals die Schulter verletzt. Ich habe sehr viele Hilfsmittel wie Bandagen ausprobiert und mir gewünscht, dass es etwas geben würde, das wirklich hilft.“ Heute beschäftigt sich Wolf am Institut für Innovation und Industrie Management damit, wie Unternehmen Arbeitsplätze so gestalten können, dass sie effizient und ressourcenschonend funktionieren, vor allem aber auch keine negativen Auswirkungen auf das physische, geistige und soziale Wohlbefinden der Mitarbeiter*innen haben. „Das ist für die arbeitenden Personen genauso relevant wie für das Unternehmen selbst und die Volkswirtschaft.“ Denn: Krankenstände kosten Geld. Und das vielfach nicht wenig. In seiner Masterarbeit befasste sich Wolf mit Normen und Regularien zur Arbeitsplatzgestaltung. Der heute 34-jährige untersuchte, ob sie adäquat an die sich ändernden demografischen Bedingungen angepasst sind. „Neben dem Fachkräftemangel, den wir heute schon merken, werden aber auch die arbeitenden Menschen im Schnitt älter. Auch dieser Entwicklung muss das Arbeitsumfeld entsprechen.“

Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Studien befasste Wolf sich in seinem Doktorat mit altersgerechter Arbeitsplatzgestaltung. Hier vorrangig mit Technologien, die ein gesundes Arbeiten unterstützen. „Ich habe mir vor allem die Produktionsarbeit angesehen und untersucht, wie zum Beispiel Exoskelette effizient bei Industriepartnern eingesetzt werden können.“ Bei Exoskeletten wird in aktive und passive Vorrichtungen unterschieden. Aktive Exoskelette unterstützen über Aktuatoren und können theoretisch die Leistungsfähigkeit (z.B. Kraft) der Mitarbeiter*innen steigern. Passive Exoskelette sind mechanische Systeme – etwa Feder-Dämpfer-Systeme, die sich beim Vornüberbeugen spannen und dann beim Heben und Aufrichten die Kraft wieder zurückgeben und die Belastung des Rückens reduzieren. In großen Produktionsbetrieben wie der Autobranche werden diese mechanischen Vorrichtungen bereits erprobt und eingesetzt. Doch in kleineren Unternehmen fehlen Studien zur Anwendbarkeit und Unterstützungswirkung noch weitgehend. „Das sehen wir uns derzeit an. Unter der Prämisse, ob der Einsatz von Exoskeletten für Klein- und Mittelbetriebe sinnvoll ist und inwieweit sich die doch hohen Anschaffungskosten rechtfertigen. Fragen, die Wolf nun auch in seiner Habilitation beantworten möchte.

Ein Mann sitzt in einem Büro. Hinter ihm stehen drei Computerbildschirme.

Matthias Wolf untersucht, wie sich Arbeitsbedingungen dahingehend optimieren lassen, dem Menschen weder physisch noch psychisch zu schaden. © Baustädter – TU Graz

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