Radiowellen – keine Musik, dafür aber dampfender Asphalt, trockenes Mauerwerk oder sauberer Boden

Die Vorstellung von heißem Asphalt ist für viele mit Erinnerungen aus der letzten langen Autofahrt in den Sommerurlaub verbunden. Autobahnbaustellen, Staus, der Geruch von Teer, Risse, Löcher und Asphaltflicken führen uns den immensen Aufwand bei der Instandhaltung von Straßen vor Augen.

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© HTWK / Christian Hoyer

Wie sich Straßenschäden durch gezielte Erwärmung von Asphalt durch Radiowellen effektiver reparieren oder die Lebensdauer von Asphaltbelägen erheblich verlängern lassen, sind nur zwei von vielen Lösungen, die das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK) durch ihre langjährige Forschung in der Radiowellen-Technologie entwickeln konnten.

Die Radiowellen-Technologie ist dabei die Basistechnologie, für die sich viele Anwendungsszenarien gezeigt haben. Der Vorteil von Radiowellen: Sie können nicht nur feuchte, sondern auch trockene Materialien kontrolliert und energieeffizient erhitzen. Ursprünglich wurde die Technologie zur Bodensanierung entwickelt. Doch bald zeigte sich, dass sich damit noch weit mehr anfangen lässt. Die gezielte Erwärmung mit Radiowellen, die man sich als „große Geschwister“ der Mikrowellen vorstellen kann, wird dabei für Trocknungsprozesse im Baubereich ebenso eingesetzt wie bei der Trocknung von Wasserstoff oder Biogas im Rahmen der Energiewende, beim chemikalienfreien Holzschutz oder eben im Straßenbau zur effizienteren und ressourcenschonenderen Reparatur von Fahrbahnschäden, indem das Material direkt vor Ort erwärmt wird. Spezieller Reparaturasphalt kann dabei in Platten angeliefert und direkt am Schlagloch erwärmt werden, wodurch der Einbau wesentlich erleichtert wird und nachhaltiger möglich ist, denn die Ränder können mit erwärmt werden. Die gute Steuerbarkeit der Radiowellen-Erwärmung erlaubt das gezielte Aufheizen von Bauwerksteilen oder Materialien, was besonders auch bei sensiblen Holzkonstruktionen im Denkmalschutz, bei Kunstgütern oder für Adsorbenzien und Katalysatoren hilfreich ist. So kann beim Holzschutz beispielsweise der Einsatz von giftigen Chemikalien vermieden werden. Doch die Radiowellen bieten noch andere faszinierende Optionen: Sie können beispielsweise Plasmen im Wasser erzeugen, so dass dieses ohne direkten Elektrodenkontakt in gut speicherbaren Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden kann. Diese Anwendung ist noch im Bereich der Grundlagenforschung, andere aber schon nah an der Umsetzung in der Praxis.

Neben dem spannenden Blick in die Technologie und auf die Anwendungsfelder ist der nicht minder spannende Blick darauf zu richten, wie sich aus der Idee ein Netzwerk gebildet hat. Begonnen hat es mit der Zusammenarbeit des UFZ mit der Hochschule für Wirtschaft, Technik und Kultur (HTWK) in Leipzig im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme „Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung“ (VIP) durch die Förderung des Projektes RWBau. Zwischen 2011 und 2014 haben die beiden Partner im Verbund die Anwendungsmöglichkeiten für die Trocknung und Dekontamination von Mauerwerk, den chemikalienfreien Holzschutz und die Konditionierung von Frischbeton erforscht und entwickelt. Ihr Innovationsmentor Professor Fritz hatte als ehemaliger Leiter des UFZ wichtige Kontakte in die Praxis, wo die Ergebnisse auf großes Interesse stießen. Durch wissenschaftliche Veröffentlichungen, Kontakte zu relevanten Unternehmen, positive Rückmeldungen sowie aber dennoch verbleibende hohe wissenschaftliche Herausforderungen bei den anwendungsbezogenen Umsetzungen konkretisierte sich ein Koordinierungsbedarf. So entstand der Gedanke, eine nachhaltige Netzwerkstruktur als Plattform für die weitere Forschung und Technologieentwicklung zu etablieren. Über eine Förderung im BMWi-Programm „ZIM“ konnte das Netzwerk „RWTec“ aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen bis 2017 finanziert werden. Auch nach dem Auslaufen der Förderung bestand seitens der Partner der dringende Wunsch, das Innovationsnetzwerk weiter zu betreiben. Seit 2018 ist das Netzwerkmanagement am Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V. (FTZ) angesiedelt. Dort koordiniert es die Realisierung gemeinsamer Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, berät und unterstützt Unternehmen beim fachlichen Austausch sowie bei der Entwicklung von Schutzrechts- und Verwertungsstrategien. Im aktuell laufenden KMU-NetC-Vorhaben „RWInnoBau“ werden beispielsweise gemeinsam mit Unternehmen aus dem Baugewerbe Demonstrationsanlagen für die Erwärmung von Asphalt und Beton entwickelt und umgesetzt. Insbesondere für KMU ohne eigene Forschungsabteilung ist die Einbindung in das Netzwerk ein echter Gewinn: Durch Kooperationen mit Hochschulen wie der TU Dresden wird auch die Möglichkeit von industrienahen Promotionen geboten. Aktuell werden zudem eine EXIST-Ausgründung zur Radiowellen-Technologie sowie die Etablierung einer Innovationsplattform als Infrastruktur für die Netzwerkpartner vorbereitet.

Dr. Ulf Roland von RWTec: „Die Entwicklung zeigt auch die große Effizienz der Förderinstrumente zur Entwicklung von innovativen Transferstrukturen mit Nutzen für die beteiligten Unternehmen. Voraussetzung ist allerdings, dass Problemstellungen und Ideen der Unternehmen, jedoch auch der Gesellschaft, konstruktiv aufgegriffen werden und dass das breite Potenzial der Forschungseinrichtungen kreativ genutzt wird. Undenkbar ist dies ohne ein Denken über Fachgrenzen hinaus. Für die Unternehmenspartner verbindet sich damit oft die Erfahrung von Kooperationen mit Partnern, die vorher kaum denkbar waren, da Brücken über Branchengrenzen hinweg durch das Netzwerk initiiert werden.“ Zwei aktuelle Ideen in den Bereichen der sensorischen Bauwerksüberwachung und des Managements kritischer Chemikalien sollen gerade gemeinsam unter Nutzung der Erfahrungen der erfolgreichen RWBau/RWTec-Entwicklung auf den Weg gebracht werden.