Studie Wie Photonik den CO2-Ausstoß reduziert

Hohe Produktionsverbesserungen durch industrielle Anwendung des Lichtes kommt demnach auch Klima zu gute.
Hohe Produktionsverbesserungen durch industrielle Anwendung des Lichtes kommt demnach auch Klima zu gute.

Photonik hat im industriellen Bereich bereits die Produktivität stark erhöht. Dass sie auch einen Beitrag zum Klima leisten kann, zeigt eine ausführliche Studie.

Die Photonik hat sich zu einer Schlüsseltechnologie entwickelt, ohne die die Industrie heute nicht mehr auskommt. Hinter dem Begriff verbirgt sich die Nutzung von Licht unter Berücksichtigung seiner Quanteneigenschaften. In zahllosen Bereichen hat sie ältere Technologien abgelöst und dadurch den energetischen Wirkungsgrad gesteigert. Sie entwickelt sich mit hohem Tempo weiter, wie auf der jüngsten Laser-Fachmesse in München deutlich zu sehen war.

Sie kann auch wesentlich mithelfen, die CO2-Erzeugung zu senken. Die vielen Möglichkeiten zeigt die 94-seitige Studie »Licht als Schlüssel zur globalen Nachhaltigkeit«, erstellt vom Industrieverband Spectaris und der Messe München in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik und dem Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces.

Einen bedeutenden Beitrag leistet die Stromerzeugung aus Licht mittels Solarzellen. Das rasante weltweite Wachstum setzt sich unvermindert fort; die Erzeugungskosten sind gegenüber einst drastisch gesunken. Daneben wirkt Photonik auf vielen indirekten Wegen. So etwa im Bereich Beleuchtung. Hier setzen sich die LED-Lampen aktuell auf breiter Basis durch und zeigen damit auch, dass sich intensive Grundlagenforschung schließlich auszahlt. In der Industrie haben photonische Verfahren die Effizienz vieler Prozesse erhöht. An die Stelle von mechanischen Maschinen sind häufig Laser getreten; sie schneiden, bohren, schweißen, härten und ermöglichen additive Produktionsverfahren. Mit letzteren lassen sich hochstabile Strukturen in Ultraleichtbauweise anfertigen.

Im Bereich Elektronik haben Flachdisplays die wenig kompakten und energiehungrigen Bildröhren abgelöst. Die optische Breitbandkommunikation über Glasfasern – auf Fernstrecken und auch innerhalb von Datenzentren – erlaubt hochqualitative Videokonferenzen und kann so sehr viele geschäftliche Reisen einsparen. Selbst beim Recycling von knappen Rohstoffen (Gold, Tantal, Palladium, Neodym und andere) aus Elektronikschrott finden lasergestützte Verfahren Einsatz.

Im Bereich Umwelt ermöglichen optische Verfahren die Messung von Luftschadstoffen und das Aufspüren von starken CO2-Quellen – auch eine Früherkennung von Waldbränden. In der Agrarwirtschaft lassen sich mit optischen Methoden Wachstumszustände von Pflanzen analysieren; dies erlaubt eine optimale Dosierung von Düngemitteln und Herbiziden. Noch besser ist eine Unkrautvernichtung mittels Laser statt mit Gift. Hocheffiziente UV-Quellen desinfizieren Trinkwasser – gesünder als mit Chlor.

Alle Bereiche zusammengenommen sparen schon heute rund 1 Mrd. Tonnen CO2 pro Jahr im Vergleich dazu, wie es ohne photonische Verfahren wäre. Nach der Studie kann dieser Betrag im Jahr 2030 auf rund das Dreifache ansteigen, das wären dann mindestens 11 % der Welterzeugung (Bild). So kann die Photonik spürbar zum 1,5-Grad-Ziel des Pariser Umweltschutzabkommens beitragen. Die Studie steht kostenfrei über die Webseite von Spectaris zur Verfügung.