Substituierbarkeit kritischer Rohstoffe und Kohlenstoff-Nanomaterialien als Kohlenstoffspeicher

Allgemeine Informationen

Sie haben die Möglichkeit Ihre Projekt- und Abschlussarbeiten von mir betreuen zu lassen. Unabhängig davon, ob Sie Wirtschaftschemie, Nachhaltige Unternehmensführung oder Chemieingenieurswesen studieren, wir werden ein thematisch und methodisch passendes Forschungsprojekt für Sie finden. Im Idealfall suchen Sie sich ein Thema aus meinen Schwerpunktthemen aus oder den aufgeführten sonstigen Themen. Es besteht auch die Möglichkeit eigene Themenvorschläge zu machen, solange diese inhaltlich nicht zu weit von den aufgeführten Themen und Methoden entfernt sind. Bei Fragen kontaktieren Sie mich gerne per E-Mail.

Schwerpunktthemen

  • Kritikalität und Substituierbarkeit von Rohstoffen

    Um zu wissen ob der Einsatz von Rohstoffen bedenklich ist, setzen Unternehmen aber auch nationale und internationale Einrichtungen und Regierungen Kritikalitätsbewertungen ein. Neben Versorgungsrisiken, Umweltbelastungen und Kosten ist dabei auch die Substituierbarkeit des betrachteten Rohstoffs relevant, also die Frage ob der betrachtete Rohstoff nicht auch durch einen oder mehrere andere Rohstoffe ersetzt werden könnte. Die Bewertung der Substituierbarkeit ist aber in den Kritikalitätsstudien unterrepräsentiert und beruht vorwiegend auf Experteneinschätzungen. Hier könnten chemisch-physikalische Bewertungsansätze erarbeitet und die unterschiedlichen Dimensionen der Substituierbarkeit einbezogen werden.

  • Kohlenstoff-Nanomaterialien als Kohlenstoffspeicher

    Um die Klimaziele der Vereinten Nationen zu erreichen, sind nach aktuellen Berichten des IPCC neben einer drastischen Reduktion der fossilen Treibhausgasemissionen auch negative Treibhausgasemissionen (Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre) notwendig, die durch entsprechende Technologien realisiert werden könnten. Ein interessanter Ansatz ist die Nutzung von CO2 aus der Atmosphäre zur Herstellung von Kohlenstoffnanomaterialien, wie z.B. Kohlenstoffnanoröhren oder Graphene. Diese könnten den meist Kosten verursachenden „Negative Emissionstechnologien“ (NET) durch eine Wertschöpfung dank der entstehenden Materialien überlegen sein.

Ansätze für Studienarbeiten

  • Kritikalität und Substituierbarkeit von Rohstoffen

    • Literaturrecherche zu verschiedenen Studien kritischer Rohstoffe und den dazugehörigen Modellen.
    • Techniken des Text Mining und ihr Einsatz zur Bewertung der Substituierbarkeit von kritischen Rohstoffen.
    • Techniken des machine learning zur Prognose von möglichen Substituten für kritische Rohstoffe auf Basis physiko-chemischer Eigenschaften.
    • Materialauswahl in den Ingenieurwissenschaften - können die dort eingesetzten Methoden und Diagramme auch für Substitute für kritische Rohstoffe angewendet werden?
    • Bewertung der Substituierbarkeit kritischer Rohstoffe: Wie lassen sich Element-, Material-, stoffliche, technologische, funktionale und Qualitätssubstitution gemeinsam betrachten?
    • Wie müsste eine Expertenumfrage zur Gewichtung der Substituierbarkeit innerhalb der Kritikalitätsbewertung und zu bewerteten Aspekten in der Substituierbarkeitsbewertung aussehen?
    • Methodische Ableitung von Indikatorgewichten für die Substituierbarkeitsbewertung in Kritikalitätsbewertungen.
    • Wie kann man die Substituierbarkeitsbewertungen visualisieren?

     
     

  • Kohlenstoff-Nanomaterialien als Kohlenstoffspeicher

    • Lebensdauer (Carbon Sequestration Time) von Kohlenstoff-Nanomaterialien aus CO2
    • Synthesewege von atmosphärischem CO2 zu Kohlenstoff Nanomaterialien. Ein Vergleich von „klassischen“ Verfahren wie der chemical vapor deposition (CVD) und Carbonatschmelzen.
    • Anwendungsgebiete von Kohlenstoff Nanomaterialien. Abschätzung des zukünftigen Bedarfs an CNM für die wichtigsten Einsatzgebiete.
    • Aktuelle und zukünftige Anwendungsgebiete von Kohlenstoff Nanomaterialien. Analyse der Anforderungen an die Nanomaterialien.
    • Anwendungsgebiete von Kohlenstoff Nanomaterialien. Bewertung der technischen Umsetzbarkeit innerhalb der Anwendungen.
    • Eigenschaften von CNM abhängig von ihrer Struktur bzw. ihres Herstellungsverfahrens.
    • Ökobilanzielle Bewertung von kritischen Metallen in hightech- und Energieanwendungen. Auswirkungen auf die Energiewende.
  • Sonstige

    • Mehrdimensionale Visualisierung von Nachhaltigkeitsdaten und Ergebnissen einer Nachhaltigkeitsbewertung (LCSA) für eine bessere Entscheidungsunterstützung.
    • Nachhaltigkeitsbewertung (LCSA): Aggregationsverfahren der Daten.
  • mögliche Methoden