Nickel in der Welt von Morgen Die globalen Herausforderungen angehen

Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Inhaltsverzeichnis Der Beitrag von Nickel zur Bewältigung der globalen Herausforderungen

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Wasserqualität und -versorgung

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Ernährungssicherheit

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Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung

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Urbanisierung und Lebensqualität

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Energieversorgung

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Effiziente Transport- und Infrastrukturlösungen

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Innovation und Technologie

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Die globalen Herausforderungen angehen Die Weltbevölkerung wird bis zum Jahr 2050 auf geschätzte 9,6 Milliarden Menschen anwachsen.1 Es bedarf konzertierter Anstrengungen zur Schaffung neuer und besserer Technologien, damit diesen Menschen genügend Essen, Unterkunft, Energie und Wasser zur Verfügung steht. Diesem Bedarf kann ohne Metalle wie Nickel nicht entsprochen werden. Diese Publikation konzentriert sich auf sieben wichtige, miteinander verbundene und globale Megatrends, die in den kommenden Jahren wesentliche Auswirkungen auf Mensch und Gesellschaft haben werden. Diese Trends stehen für einige der größten Herausforderungen von Morgen, die sich mit Hilfe innovativer Technologien bestehen lassen. Nickel ist ein essenzieller Werkstoff, der in allen diesen Technologien verwendet wird bzw. diese unterstützt.

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United Nations, World Population Prospects, 2012. http://esa.un.org/unpd/wpp/Documentation/pdf/ WPP2012_%20KEY%20FINDINGS.pdf

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Wasserqualität und -versorgung

ErnährungsSicherheit

Wasser ist lebenswichtig. Die nachhaltige Bewirtschaftung dieser endlichen Ressource stellt eine der größten Herausforderungen für die Welt von heute und morgen dar. Nach Berechnungen der Weltbank 2 wird der Wasserbedarf das Angebot bis 2030 um 40% übersteigen, da die wachsende Weltbevölkerung mehr Wasser für Landwirtschaft, Industrie und Haushalt bedarf.

Das globale Lebensmittelproduktionssystem gerät mit dem Anwachsen der Bevölkerung unter zunehmenden Druck. Industrie und Regierungen müssen neue Wege finden, um die Produktivität zu steigern und der Verschwendung in der Versorgungskette entgegenzuwirken.

Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung Die Lebenserwartung konnte im Verlauf des 20. Jahrhunderts dank der Fortschritte in Medizin, Technologie und öffentlicher Gesundheit erheblich gesteigert werden. Das hat in vielen Ländern der Welt zu einer Alterung der Bevölkerung geführt. Damit einher gehen enorme Herausforderungen, unter anderem ein rapider Anstieg der Gesundheitsausgaben.

Energieversorgung Effiziente Transportund InfrastrukturDie globale Energienachfrage erhöht sich lösungen aufgrund des steigenden Bevölkerungs-

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Die Weltbank, 2010. http://water.worldbank.org/publications/charting-our-waterfuture-economic-frameworks-inform-decision-making

trends sowie des zunehmenden Pro-KopfVerbrauchs. Neben den herkömmlichen Stromquellen sind ambitionierte Ziele und konkrete Aktionen in Bezug auf erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz ein Teil der Lösung. Innovationen im Angebot sowie intelligente Netze werden ebenfalls eine bedeutende Rolle spielen.

Alle Menschen und Industriebereiche sind auf ansprechbare, schnelle und zuverlässige Transportmittel angewiesen. Die sichere, wirtschaftliche und effiziente Beförderung von Menschen und Gütern mit möglichst geringen Belastungen für die Umwelt stellt eine der größten Herausforderungen dar. Wenn der Transport ‚stimmt‘, lassen sich andere gesellschaftliche Ziele leichter verwirklichen.

Der Beitrag von Nickel zur Bewältigung der globalen Herausforderungen Urbanisierung und Lebensqualität Die Weltbevölkerung ist zunehmend städtisch3. Bis 2020 werden mehr als 60% der globalen Bevölkerung in Städten leben4. Schnell expandierende Städte und Großstädte brauchen eine effiziente Infrastruktur, um intelligenter und nachhaltiger zu werden - und stellen damit Regierungen und Industrie vor erhebliche Herausforderungen.

Innovation und Technologie Obwohl die Lebensqualität in vielen Teilen der Welt steigt, leben immer noch Millionen von Menschen unter der Armutsgrenze. Innovative Technologien können ihren Beitrag dazu leisten, das tägliche Leben besser und effizienter zu gestalten und den Bedürfnissen der entwickelten Welt und der Entwicklungsländer gerecht zu werden.

Aufgrund seiner bekanntesten Eigenschaften - Härte, Verformbarkeit und sehr hohe Korrosionsbeständigkeit - erbringt Nickel selbst unter schwierigen Bedingungen und bei extrem hohen Temperaturen Spitzenleistungen. Diese Eigenschaften sind der Grund dafür, dass nickelhaltige Materialien eine solch wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Energie, Transport, Lebensmitteln und sauberem Wasser spielen und auch weiterhin zu einer zukunftsfähigen und nachhaltigen Wirtschaft und Gesellschaft beitragen werden. Nickelhaltige Materialien bieten außerdem den Vorteil, dass sie ideal für die Wiederverwertung sind, weil sie ihren Wert bis zum Ende ihrer Nutzungsdauer bewahren, leicht erkennbar sind und unter geringerem Energieeinsatz zu neuen, qualitativ hochwertigen Materialien verarbeitet werden können. Einer der bekanntesten nickelhaltigen Werkstoffe ist Edelstahl, der mittlerweile seit über 100 Jahren im Einsatz ist. Die weniger bekannten Eigenschaften von Nickel kommen in Reaktion auf die globalen Megatrends ebenfalls zur Anwendung. So konnten Effizienzsteigerungen und eine Verringerung der Emissionen sowie der Menge an Rohmaterial, das zur Produktion der von uns benötigten Waren und Dienstleistungen benötigt wird, erzielt werden. Neue Nickelanwendungen sind in Millionen von Teilen und Abläufen zu finden und leisten einen großen Beitrag, der in keinem Verhältnis zu den geringen Einsatzmengen steht.

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United Nations Human Settlements Programme, 2009. http://www.unhabitat.org/downloads/docs/ GRHS2009/GRHS.2009.pdf 4

Frost & Sullivan. http://www.frost.com/prod/servlet/ report-brochure.pag?id=M5A9-01-00-00-00

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Wasserqualität und -versorgung

Wasserqualität

und -versorgung Wasser ist ein wesentlicher Teil alles Lebens. Eine Betrachtung der wichtigen Rolle von Wasser weltweit, der Bilder von Dürre, Krankheit, Tsunamis und Überschwemmung, zeigt, dass zuwenig oder zuviel Wasser ein enormes Potenzial besitzt, um Chaos und Zerstörung zu stiften.

Nach Berechnungen der Weltbank wird die Wassernachfrage bis 2030 das Wasserangebot um 40% übersteigen, da eine wachsende - und zunehmend urbanisierte Weltbevölkerung mehr Wasser zur landwirtschaftlichen, industriellen und privaten Nutzung benötigt.6

Eine der größten Herausforderungen in der Welt von heute und morgen besteht darin, die Wasserresourcen zu bewahren. Laut UNO haben fast 900 Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, fast 1,8 Milliarden Menschen leben in Regionen mit Wasserknappheit und weitere 1,6 Milliarden in Ländern, denen die Infrastruktur fehlt, um Wasser aus natürlichen Quellen zu gewinnen.5

“Nickel ist in fast jedem Schritt der Trinkwasserversorgung erforderlich - auch wenn es darum geht, Wasser trinkbar zu machen.”

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United Nations, Water scarcity, 2012. https://www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml 6

Die Weltbank, 2010. https://water.worldbank.org/publications/ charting-our-water-future-economic-frameworks-inform-decision-making

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Nickel & Wasserversorgungssysteme Durch seine Verwendung in Edelstahl und Legierungen für Rohre, Ventile und Pumpen trägt Nickel zu einer effizienten Infrastruktur bei, die die Versorgung mit sauberem Wasser gewährleistet. Das ist für die Erhaltung der Gesundheit und wirtschaftlichen Produktivität von wesentlicher Bedeutung. Durch seine Stärke, Härte, Vergießbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit ist es ideal zum Einsatz in Wasseraufbereitung, -transport und -vertrieb und bestens geeignet für eine breite Palette von Umgebungen und Situationen.

Wasseraufbereitung Nickelhaltiger Edelstahl wird seit 1965 mit bewährter Leistung in großen Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt. Mit Zunahme der menschlichen Bevölkerung in Dürreregionen und Inselgesellschaften mit unzureichenden oder rückläufigen Süßwasserquellen wird es immer notwendiger, neue Trinkwasserquellen zu erschließen. Wo Wassermangel herrscht, können nickelhaltige Materialien in Rohren, Ventilen und Wärmetauschern dabei helfen, aus verschmutztem Wasser, Brack- oder Meerwasser Trinkwasser zu gewinnen.

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Global Water Intelligence, Top ten desalination markets, 2011. http://www.globalwaterintel.com/archive/12/6/analysis/ chart-month-top-ten-desalination-markets-expectedcontracted-capacity.html 8

International desalination association, 2012. http://www.idadesal.org/desalination-101/ desalination-by-the-numbers/ 9

SWEREA, Fighting Legionnaires’ disease. http://www.swerea.se/en/Start22/Press/Arkiv-Pressmeddelande/ Fighting-Legionnaires-disease-with-chlorine-dioxide/

Die globalen Herausforderungen angehen

Die Wiederherstellung der ursprünglichen Wasserqualität von Schmutzwasser zur Rückleitung in die Umwelt oder zum Industrie- oder Hausgebrauch ist eine weitere wichtige Herausforderung, um für eine ausreichende Wasserversorgung zur Deckung des Wasserbedarfs der Menschheit zu sorgen. Durch den Einsatz von nickelhaltigen Materialien in neuen Anlagen bzw. die Modernisierung bestehender Anlagen lässt sich ein langer, zuverlässiger und wartungsarmer Betrieb gewährleisten.

Entsalzung „Der Einsatz von nickelhaltigen Materialien dient den Menschen und der Industrie, da Meerwasser entsalzt und als Trinkwasser und für Industrieabläufe verwendet werden kann“ Die Entsalzung spielt eine immer wichtigere Rolle, wenn es darum geht, den wachsenden Bedarf an sauberem Süßwasser zu decken. Die aktuelle weltweite Entsalzungskapazität i. H. v. 66,5 Millionen Kubikmetern täglich wird voraussichtlich bis 2016 erheblich steigen.7 Der komplexe industrielle Prozess der Umwandlung von salzhaltigem Wasser in frisches Trinkwasser kommt heute in rund 150 Ländern zum Einsatz.8 Meerwasser kann entsalzt werden, um Süßwasser für den Industrie- und Hausgebrauch zu produzieren, entweder in großem oder in kleinerem Umfang durch Umkehrosmose. Die am häufigsten eingesetzten Entsalzungsprozesse setzen nickelhaltige Stoffe ein, die dank ihrer Härte und hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser das bevorzugte Material sind.

Abwasserbehandlung Korrosion ist in Kläranlagen aufgrund der dort eingesetzten Chemikalien ein kritisches Problem. Dank der hohen Korrosionsbeständigkeit von nickelhaltigem Edelstahl sind die meisten wenn nicht alle - Edelstahlrohre in Kläranlagen, die in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts gebaut wurden, auch heute noch in Betrieb. Die nickelhaltigen Edelstahltore in Abwasserreinigungsanlagen sind nicht nur korrosionsbeständig, sie bieten auch den Vorteil niedrigerer Kosten während der gesamten Nutzungsdauer, sind leichtgewichtiger, leicht zu installieren und weisen weniger Leckagen auf. Weil sie leichter als gußeiserne Tore sind, werden weniger große und leistungsfähige elektrische Anlagen benötigt, um sie zu heben und zu senken. Dadurch ergeben sich Material- und Energieeinsparungen.

Wasserqualität und -versorgung

Vermeidung von Wasserkontamination Wasserleitungsrohre und Ventile, die ihre Integrität nicht verlieren, tragen dazu bei, die Qualität der Wasserversorgung zu bewahren, indem sie Wasserverluste und das Eindringen von Fremdkörpern vermeiden. Das ist insbesondere wichtig bei Anlagen in sterilen Umgebungen wie z. B. Krankenhäusern und dort, wo Gruppen von Einzelpersonen gefährdet sind. Die Eigenschaften von nickelhaltigem Edelstahl ermöglichen den Einsatz der effektivsten Reinigungsmittel, wie z. B. Chlordioxid, sowie extrem hoher Wassertemperaturen, damit die höchsten Hygiene- und Gesundheitsstandards gesichert und bewahrt werden können. Ihre glatte Oberfläche reduziert außerdem die Ansammlung von Biofilmen auf ein Minimum; diese können einen Nährboden für Bakterien bilden, wie z. B. jene, welche die Legionärskrankheit hervorrufen.9

Edelstahlröhren in Krankenhäusern Das Palomar Medical Center West ist das größte Krankenhaus in Kalifornien und eines der größten in Nordamerika. Es zeichnet sich durch sehr hohe Design- und Baustandards auf. Die klinischen Bedürfnisse stehen an oberster Stelle, doch auch in Bezug auf Umwelt und Wirtschaftlichkeit bietet das Krankenhaus erhebliche Vorteile. Dieses Projekt wurde unter großflächigem Einsatz von Edelstahl (bei Verwendung von durchschnittlich 60 % wiederverwertetem Material) fertiggestellt, das aufgrund seiner Nachhaltigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bewahrung der Wasserqualität ausgewählt wurde. Hinter den Krankenhauswänden befinden sich über 7.300 Meter Edelstahlrohre für die Zufuhr von Warm- und Kaltwasser.

Das Palomar Hospital in Kalifornien zeigt, wie nickelhaltiger Edelstahl in Wasserverteilungssystemen zur Umweltleistung des Gesamtgefüges beiträgt.

“Durch die Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl entstehen keine Leckagen und der Wartungsbedarf wird minimiert.”

Entsalzungsanlage

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Wasserversorgung Der Einsatz von nickelhaltigen Werkstoffen in Wasserleitungssystemen gibt den Verbrauchern Sicherheit und den Wasserbehörden, Wasserversorgungsgesellschaften und Gebäudebetreibern eine kosteneffektive und effziente Infrastruktur mit niedrigem Wartungsbedarf. Durch die Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl entstehen keine Lecks und der Wartungsbedarf wird minimiert. Zur Steigerung der Wasserversorgung ist es von entscheidender Wichtigkeit, die Wasserverluste zu minimieren und die Effizienz der aktuellen Versorgung zu verbessern. Die während der Zufuhr auftretenden Trinkwasserverluste können erheblich und kostspielig sein, so auch die Ersetzung einer undichten und nachlassenden Infrastruktur. Durch den Einsatz von nickelhaltigen Materialien in Rohren und Ventilen lassen sich Verluste durch Lecks oder Kontamination vermeiden.

Industriegebiet, Edelstahlpipelines und -ventile

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United Nations World Water Development, 2009. http://www.unesco.org/new/fileadmin/ MULTIMEDIA/HQ/SC/pdf/WWDR3_Facts_and_Figures.pdf, 11

Peter Williams, 2012. http://www.smartplanet.com/blog/ideas-insights/ lets-use-analytics-to-plug-leaky-water-pipes/139

Die globalen Herausforderungen angehen

In alten Städten, inbesondere in Europa, wo das Wasserleitungsnetz Hunderte von Jahren alt sein kann, beträgt der Trinkwasserverlust durch undichte Rohre bis zu 50 %.10 11 Dies wiederum bedeutet, dass erhebliche Mengen verschwendet werden. Mit steigendem Wasserbedarf besteht die Herausforderung für Tiefbauingenieure darin, überalterte Rohre wirtschaftlich zu ersetzen. Nickelhaltige Edelstahlrohre werden oft deshalb gewählt, weil sie sich leicht in den Innenteil von alten Wasserleitungsnetzen einsetzen lassen, stark genug sind, um Erdbewegungen und -beben zu trotzen und eine erwartete Nutzungsdauer von mindestens 100 Jahren haben. Das Rohrleitungssystem, mit dem in hohen Gebäuden die Trinkwasserversorgung und Brandbekämpfung erfolgt, muss einmaligen Anforderungen genügen. Es muss nicht nur in der Lage sein, hohem Druck standzuhalten, sondern auch der Schwingbewegung des Gebäudes durch seismische Kräft und den Wind. Mit zunehmender Höhe der Gebäude greifen die Ingenieure auf Edelstahlrohrsysteme zurück, um ihren Bedarf zu decken. Solche Systeme in Hochhäusern haben eine längere Lebensdauer und benötigen weniger Reparaturen, da Edelstahl die erforderliche Stabilität und Korrosionsbeständigkeit besitzt und die Integrität des Systems für hundert Jahre oder mehr bewahrt.

Taipei Financial Centre in Taiwan Das Taipei Financial Center in Taiwan ist das dritthöchste Gebäude der Welt und ein Musterbeispiel für den Trend hin zu Hochdruck-Edelstahlrohrsystemen für essenzielle Dienstleistungen. Das 101-geschossige, 509 Meter hohe Gebäude wurde 2004 fertiggestellt und verwendet ein nickelhaltiges Edelstahlsystem für den Feuerschutz und die sanitären Anlagen sowie Edelstahlventile und -rohre für die Kalt- und Warmwasserversorgung. Das System bietet die Flexibilität, seismischen Aktivitäten bis hin zum stärksten Erdbeben in einem 2.500-Jahre-Zyklus standzuhalten. Das System wurde speziell für Standard- oder Dünnwandedelstahl entworfen und kostet auch weniger als herkömmliche Schweiß-, Flanschoder Einfädelungsmethoden, da es sich schnell und von weniger qualifizierten Fachkräften installieren lässt und leicht zu reinigen und zu warten ist.

Stadt Toronto Die Stadt Toronto modernisiert ihr Wasserversorgungssystem unter Verwendung von nickelhaltigem Edelstahl, um so die wartungsfreie Versorgung von qualitativ hochwertigem Trinkwasser über einen Zeitraum von einem Jahrhundert oder mehr zu gewährleisten. Durch die Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl entstehen keine Lecks, die Kapazität wird gesteigert und die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Wasserversorgung bewahrt. Die leicht formbaren und geschweißten Edelstahlrohre für die vertikalen Abschnitte benötigen keine interne Zementmörtelauskleidung, und durch die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Grundwasser und verchlortem Trinkwasser ergibt sich kein Wartungsbedarf.

Wasserqualität und -versorgung

Tapei Tower, Taiwan

Wasserversorgung in New York

Erdbebenresistenz

Projekte für die Wasserversorgung in New York gibt es schon seit 1837. Der jüngste Versuch (Abschluss geplant im Jahr 2020) ist ein Megaprojekt mit einem Volumen von 6 Mrd. USD, das unter dem Namen „Water Tunnel No. 3“ bekannt ist. Das Umweltministerium der Stadt New York plant das Projekt und benötigt Ventile, die einen wartungsfreien bzw. -armen Betrieb für 100 Jahre bei einer relativen Feuchtigkeit von 100% gewährleisten. Der in diesem Projekt verwendete nickelhaltige Edelstahl bietet die beste Kombination von Korrosionsbeständigkeit, geringstem Wartungsbedarf und besten Nutzungsdauerkosten aller Materialien, die zum Transport von Trinkwasser geeignet sind.

In Japan haben Erdbebenresistenztests gezeigt, dass Rohrsysteme aus Edelstahl (durch mechanische Kupplungen miteinander verbunden) die erforderliche Luftdichte aufweisen und undurchlässig sind.

Wichtigste Fakten Die weltweiten Investitionen in sicheres Trinkwasser und Abwasserversorgung könnten zu jährlichen Einsparungen von bis zu 7 Mrd. USD für Gesundheitsorganisationen und 340 Mio. USD für Einzelpersonen führen.12 Die korrosionsbeständigen Eigenschaften von nickelhaltigem Edelstahl ermöglichen den Einsatz der effektivsten Reinigungsprodukte sowie extrem hoher Wassertemperaturen. Die Verwendung von nickelhaltigem Edelstahl in Rohren und Ventilen verhindert Verluste aufgrund von Leckagen oder Kontamination.  

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Weltgesundheitsorganisation, ‘Safer water , better health’ 2008. http://whqlibdoc.who.int/publications/ 2008/9789241596435_eng.pdf

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Ernährungssicherheit

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Ernährungs

sicherheit Das weltweite Lebensmittelproduktionssystem steht aufgrund einer Reihe von Faktoren wie z. B. Bevölkerungswachstum, Wassermangel, Bodenverlust sowie Verschlechterung der Bodenqualität, Versalzung, Waldsterben und Klimawechsel unter zunehmendem Druck. Nach Schätzungen der UNO-Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO) landet ein Drittel der für den menschlichen Konsum hergestellten Nahrungsmittel - 1,3 Milliarden Tonnen - nicht auf dem Teller, sondern wird entweder verschwendet (während der Ernte, Verarbeitung, Lagerung oder dem Markttransport) oder weggeworfen.13 Sind in der industrialisierten Welt die Verbraucher für einen Großteil der Lebensmittelabfälle verantwortlich, so gehen in den Entwicklungsländern die meisten Nahrungsmittel in den Anfangsphasen der Produktion verloren oder enden im Müll. Über 150 Kilogramm pro Person gehen pro Jahr in Afrika, Asien und Lateinamerika zusammengenommen verloren.14

Die FAO hat sich u. a. für folgende Lösungen ausgesprochen: bessere Ausbildung und Zusammenarbeit zwischen Kleinbauern; und ein verbesserter Zugang zu Werkzeugen, die zur sicheren, kostengünstigen und effizienten Verarbeitung von Feldfrüchten benötigt werden. Die FAO-Studie warnt, dass wenn Lebensmittel verschwendet werden, „enorme Mengen der in der Lebensmittelerzeugung verwendeten Ressourcen ebenfalls verschwendet werden.“ Für Kleinbauern in Entwicklungsländern, die bereits am Rande der Ernährungsunsicherheit leben, wird Effizienz beim Umgang mit und der Verarbeitung von Lebensmitteln zu einer Senkung dieser Verluste beitragen. Die Industrie und die Regierungen müssen neue Wege finden, um eine gute Lebensqualität und Zugang zu Nahrungsmitteln im Rahmen der natürlichen Ressourcen sicherzustellen.

“Auf jeder Stufe von Lebensmittelverarbeitung, -erzeugung, -lagerung und -vertrieb sorgt nickelhaltiger Edelstahl für Maschinen und Geräte, die robust, leicht zu reinigen und zu desinfizieren sind.” 13

FAO, Global food losses and food waste, 2011. http://www.fao.org/docrep/014/mb060e/mb060e00.pdf 14

FAO, Global food losses and food waste, 2011. http://www.fao.org/docrep/014/mb060e/mb060e00.pdf P

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Industrielle Pipeline

Nickel & Nahrung Nickel in Edelstahl macht die Erzeugung, die Zubereitung und den Konsum von Nahrungsmitteln und Getränken sicherer. Edelstahl wird schon seit mehr als 100 Jahren in der Nahrungsmittelverarbeitung eingesetzt, und zwar aus den besten Gründen: Langlebigkeit und Sicherheit. Die zunehmenden Mengen an Nahrungsmitteln, die rund um die Welt konsumiert werden - Gemüse, Getreide, Fleisch - wären ohne nickelhaltigen Edelstahl bei Produktion, Lagerung, Verarbeitung, Kochen und Transport undenkbar. Edelstahl ist ein ideales Material, weil es den Geschmack und das Aussehen von Lebensmittelprodukten nicht beeinträchtigt, nicht leicht rostet und seine Oberfläche sich leicht reinigen und keimfrei machen lässt. Die Stabilität und Langlebigkeit von Edelstahl sowie die getroffenen Hygienemaßnahmen reduzieren die Verluste und Abfälle, die durch Verschüttung (aufgrund von Rohr- oder Geräteversagen) entstehen, sowie ein Verderben aufgrund von Kontaminierung.

Getreidelager

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FAO, Global food losses and food waste, 2011. http://www.fao.org/docrep/014/mb060e/mb060e00.pdf

“Das weltweit verwendete Standardmaterial, das eine durchgehende qualitativ hochwertige Erzeugung von sicheren Lebensmitteln ermöglicht, ist nickelhaltiger Edelstahl.”

Ernährungssicherheit

Senkung der Lebensmittelverluste Durch Senkung der Lebensmittelverluste, die im Moment ca. 215 Kilo Nahrungsmittel pro Person und Jahr15 weltweit im Lebensmittelvertrieb ausmachen, kann ein Beitrag dazu geleistet werden, den Hunger zu reduzieren, die Erträge für Bauern zu steigern und die Böden weniger stark zu beanspruchen. Die Flexibilität von nickelhaltigem Edelstahl ermöglicht es den Ingenieuren, zunehmend wirtschaftlichere Lebensmittelverarbeitungsmaschinen zu konstruieren. Da nickelhaltiger Edelstahl und andere nickelhaltige Legierungen sich leicht formen, gießen und schweißen lassen und Härte, Stabilität und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bieten, können Industrieprozesse und -geräte optimal entworfen werden und über Jahrzehnte hinweg für eine produktive Nutzung sorgen.

Nach der Ernte oder Schlachtung Nach der Ernte oder Schlachtung kann der Erzeuger die Regenerierung maximieren, die Qualität bewahren und Mehrwert für das Rohprodukt schaffen. Das kann durch einfaches Waschen geschehen, aber auch durch Schälen, Sortieren, Trocknen, Hacken, Schlachten oder Filletieren. Auf jeder Stufe von Lebensmittelverarbeitung, -erzeugung, -lagerung und -vertrieb sorgen nickelhaltige Edelstähle für Maschinen und Geräte, die robust, leicht zu reinigen und zu desinfizieren sind.

die die Qualität der Feldfrüchte beeinträchtigen. Bei manchen Feldfrüchten wiederum muss die Temperatur überwacht werden, damit sie nicht oder nicht so schnell verderben. Hierzu gibt es jeweils Eimer, Kühlgeräte, Behälter, Tankfahrzeuge, Schütten, Siebe und hunderte anderer Werkzeuge und Geräte, für die nickelhaltiger Edelstahl die beste und oft die einzig akzeptable Lösung ist.

Lagerung und Transport Lagerung ist entscheidend für die Nahrungsmittelqualität. Die Feldfrüchte warten vielleicht auf den Abtransport oder die Verarbeitung oder werden zurückbehalten, um nach und nach auf den Markt zu kommen und ein kontinuierliches Angebot zu gewährleisten. Während dieser Zeit sind sie anfällig für das Eindringen von Feuchtigkeit bzw. für Befall durch Insekten oder Nagetiere,

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Milchproduktionsanlage, Schweden

Ernährungssicherheit Die Anforderungen an die Hygiene- und Gesundheitsstandards in der Nahrungsmittelverarbeitung sind heutzutage zurecht sehr hoch. “Es wird geschätzt, dass lebensmittelbedingte Erkrankungen jedes Jahr zu rund 76 Millionen Krankheitsfällen, 325.000 Hospitalisierungen und 5.000 Todesfällen alleine in den USA führen.“ 16 Kontaminierung ist der Hauptfeind der Ernährungssicherheit. Die Lebensmittelerzeugung und -verarbeitung ist jedoch ein außergewöhnlich großer und komplexer Industriezweig. Normalerweise werden in derselben Anlage verschiedene Nahrungsmittelprodukte erzeugt. Dies erfordert eine strikte Trennung der Lebensmitel, und die Maschinen und Behälter müssen absolut sauber sein, bevor eine neue Serie der Lebensmittelzubereitung beginnt. All dies erfordert Materialien und Oberflächen, die keine Besiedelung mit Bakterien fördern und agressiv und wiederholt gereinigt und keimfrei gemacht werden können. Das globale Standardmaterial, das eine durchgehende qualitativ hochwertige Erzeugung von sicheren Lebensmitteln ermöglicht, ist nickelhaltiger Edelstahl.

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WHO, Foodborne disease in OECD countries, 2003. http://www.who.int/foodsafety/publications/ foodborne_disease/oecd_fbd.pdf 17

FAO statistics, World total milk production in 2009. http://www.fao.org/docrep/012/ak341e/ak341e10.htm 18

Nickel Institute. http://www.nickelinstitute.org/en/NickelUseInSociety/ MaterialsSelectionAndUse/FoodAndBeverage/Guidance.aspx 19

Euro Inox, 2009. http://www.euro-inox.org/pdf/health/ WhenHealthComesFirst_EN.pdf

Milch- und Molkereiprodukte China ist bei den weltweit größten Herstellern von Molkereiprodukten in die vorderste Riege vorgestoßen. Seine Milchproduktion erreichte im Jahr 2009 37,4 Millionen Tonnen und macht China damit zum drittgrößten Milchproduzenten der Welt. 17 Dadurch ergab sich eine dramatische Steigerung der Nutzung von nickelhaltigem Edelstahl beim Umgang mit und der Verarbeitung von chinesischen Milch- und Molkereiprodukten im gesamten Produktions-, Lagerungs- und Vertriebsprozess. Die Verwendung von Edelstahl in Milchproduktionsprozessen trägt dazu bei, sichere und qualitativ hochwertige Produkte zu garantieren. Zudem haben gestiegene Effizienzen aufgrund von weniger Abfall zu einer höheren Verfügbarkeit und geringeren Gesamtkosten für Milchprodukte beigetragen. Nickelhaltige Edelstähle bieten zusätzliche Vorteile wie z. B. eine lange Nutzungsdauer, sie sind leicht erhältlich und zu produzieren und beeinträchtigen den Produktgeschmack nicht.

Nutzung im Einzelhandel und im Haushalt Wasserflaschen aus Edelstahl wurden als grüne und nachhaltige Alternative während ihres gesamten Lebenszyklus geschaffen. Sie halten länger und lassen sich leicht zu neuen Edelstahlprodukten wiederverwerten. Diese Flaschen erfreuen sich auch aus Gesundheits- und Sicherheitsgründen großer Beliebtheit. Edelstahl wird oft in anderen Lebensmittelkontaktanwendungen wie z. B. Besteck, Kochgeschirr und gewerblichen Lebensmittelverarbeitungsmaschinen eingesetzt. Sie sind leicht zu reinigen, lassen keine schädlichen Chemikalien durchdringen und sind eine unwirtliche Oberfläche für Bakterien.

Pflanzenwachstum und -verarbeitung Nickel ist für das erfolgreiche Wachstum und die Entwicklung von Grünpflanzen erforderlich. Die erforderlichen Mengen sind winzig, und normalerweise ist Nickel von Natur aus in allen Böden enthalten. Es gibt jedoch auch Ausnahmen, und für bestimmte Feldfrüchte auf bestimmten Bödenarten muss die der Pflanze zur Verfügung stehende Menge durch Düngung ergänzt werden.

Ernährungssicherheit

Pflanzenwachstum - Nickel als Mikronährstoff

Produktion und Export von Rohzucker

Manche Pflanzen, wie z. B. der Pekannussbaum, sind ganz besonders auf Nickel angewiesen. Ein Nickelmangel kann bei Pekannussbäumen zu Verformung, einem geringeren Ernteertrag und einer reduzierten Überlebensfähigkeit führen. Dem lässt sich durch Besprühen mit einer Mischung aus löslichem Nickel unmittelbar auf die Blätter Abhilfe schaffen, damit die Gesundheit und Produktivität des Baums unbeeinträchtigt bleiben.

Eines der Hauptexportprodukte von Südafrika ist der Rohzucker. Die Geräte zur Verarbeitung von Zuckerrohr enthalten erhebliche Mengen an Edelstahlteilen, um die durch Maschinenschäden und verschlissene Teile entstehenden Ausfallzeiten zu reduzieren. So ist Edelstahl zum Beispiel einer der Werkstoffe, der für Maschensiebe und Filter in Schleudermaschinen vorgeschrieben ist. Nickelhaltige Materialien werden jedoch auch in der Produktion von Verschleppungsgeweben eingesetzt, die den Zucker aus Brüden entfernen, der ansonsten während der Verarbeitung verloren ginge.

Alle Nahrungsmittelerzeuger vom kleinsten Fairtrade-Bauern zum größten Agrarunternehmen, versuchen, ihren Ertrag zu steigern, da sie damit ihren Beitrag zur Ernährung der Weltbevölkerung leisten können. Nickelhaltiger Edelstahl hift auf viele verschiedene Arten, unter anderem, indem er Bauern, Genossenschaften und Kleinbauernbetrieben in Entwicklungsländern preiswerte und geeignete Technologien zur Verfügung stellt.

Wichtigste Fakten Es hat sich gezeigt, dass nickelhaltiger Edelstahl 10mal hygienischer als andere Nahrungsmittelkontaktoberflächen wie Plastik, Verbundstoffe und Chromstahl ist.18 19 Aufgrund seiner vielen Vorteile ist nickelhaltiger Edelstahl ein unverzichtbares - und unersetzbares Material in der Milcherzeugung. Seit Jahrzehnten sind nickelhaltige Edelstähle in der Industrie und in vielen Haushalten aus zahlreichen Gründen, u. a. Langlebigkeit und Sicherheit, das Standard-Nahrungsmittelkontaktmaterial.  

Kakaobohnen - Verwendung und Erzeugung Kakaobohnen sind ein Standbein für geschätzte 800.000 ländliche Familien in Ghana und machen ein Drittel der Exporte des Landes aus. Forscher an der Ghana University of Mines and Technology haben eine Maschine entwickelt, die die harte Schale um die Kakaobohne knackt. Diese arbeitsintensive Aufgabe wird normalerweise per Hand mit Hilfe einer Machete oder eines Messers erledigt. Das Design schreibt die Verwendung von Edelstahlschneidmessern vor, um Härte und Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen. Die Maschine verspricht eine Steigerung der Qualität und Produktivität. Sie lässt sich außerdem einfach und kostengünstig aufstellen und ist damit auch für ländliche Bauern erschwinglich. P

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Die globalen Herausforderungen angehen

Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung

Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung Die Lebenserwartung konnte im Verlauf des 20. Jahrhunderts dank der Fortschritte in Medizin, Technologie und öffentlicher Gesundheit erheblich gesteigert werden. Das hat in vielen Ländern der Welt zu einer Alterung der Bevölkerung geführt. Dies stellt enorme Herausforderungen dar, unter anderem rapide wachsende Gesundheitsausgaben.

Die Gesundheitsausgaben erhöhen sich mit dem Wirtschaftswachstum und werden weiter steigen. Einige Märkte und Branchen werden den Gesundheitsunternehmen auf der ganzen Welt erhebliche Chancen bieten. Die Hersteller von Gesundheitsprodukten werden ihre Modelle anpassen müssen, um sich auf die lokalen Bedürfnisse und Sitten einzustellen, und die Prognose lautet, dass die traditionell „westlichen“ Krankheiten in den Schwellenländern sprunghaft ansteigen werden 20.

“Die herausragenden Eigenschaften von Nickel in nickelhaltigem Edelstahl spielen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von hoch entwickelten Medikamenten sowie medizinischen Materialien und Geräten.”

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Peter Turner, MCI Group, Global MegaTrends, 2010. http://growglobally.org/?p=497

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Die globalen Herausforderungen angehen

Nickel & Medizinische Gesundheitswesen Instrumente Nickelhaltige Materialien und Produkte sind Teil der Antwort der Gesellschaft auf das immerwährende Thema Gesundheit. Viele wichtige chirurgische Materialien und Geräte verwenden Nickel. Chirurgische Materialien müssen leicht sterilisierbar sein und dürfen der menschlichen Gesundheit nicht schaden. Dies sind die Haupteigenschaften von nickelhaltigem Edelstahl, der sich wiederholt mit agressiven Desinfektionschemikalien behandeln lässt, ohne dass seine Qualität beeinträchtigt wird. Dies ist in Krankenhäusern und medizinischen Einrichtungen, wo gesundheitsgefährdende Organismen sich leicht verbreiten, besonders wichtig. Das Gesundheitswesen entwickelt sich permanent weiter und nickelhaltige Edelstähle tragen dazu bei, medizinische Innovationen zu ermöglichen und medizinische Verfahren effizient zu machen.

Aufgrund neuer medizinischer Entwicklungen ist die minimal-invasive Chirurgie, bei der nur kleine oder gar keine Hautschnitte erfolgen, angestiegen. Für den Patienten bringt dies gleich mehrere Vorteile: weniger Schmerzen, schnellere Genesungszeiten, kürzere Krankenhausaufenthalte und niedrigere Gesundheitskosten. Die Krankenhäuser benötigen daher mehr Instrumente, die für diese Eingriffe geeignet sind. Die Komplexität dieser Instrumente steigt, gleichzeitig werden sie immer kleiner. Nickelhaltige Materialien, einschließlich jener, die in diversen Sensoren enthalten sind, spielen im OP-Saal weiterhin eine entscheidende Rolle.

Chirurgische Instrumente gibt es in verschiedenen Arten und Formen - von einfachen Nadeln zum Nähen bis zu komplizierteren Sauginstrumenten. Nickelhaltiger Edelstahl besitzt eine ausgezeichnete Formbarkeit und lässt sich gut schweißen. Die Oberflächenverarbeitung eines Instruments ist in der Welt der Medizin ebenfalls extrem wichtig, da sie die Biokompatibiität beeinflusst (d. h., ob ein Material sich zum Einsatz mit Körpergewebe eignet). Außerdem ist nickelhaltiger Edelstahl nicht magnetisch und stört somit keine empflindliche Elektronik.

Eine strikte Sterilisierung und Reinigung der medizinischen Instrumente sowie aller Operations- und menschlichen Kontaktflächen ist gefordert. Nickelhaltiger Edelstahl kann diesen Sterilisierungsvorgängen standhalten und bleibt stark und korrosionsbeständig, sodass die Lebensdauer der teuren Instrumente verlängert wird, ohne ihre Qualität zu beeinträchtigen.

“Nickellegierungen sind schon seit vielen Jahren in Implantaten im Einsatz und leisten einen wichtigen Beitrag zur Lebensqualität von Millionen von Menschen.”

Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung

Nadeln Injektionsnadeln sind ein Schwerstarbeiter in der Welt der Medizin: Sie werden benutzt, um Arzneimittel und Impfstoffe zu spritzen und um Blut sowie Proben anderer Körperflüssigkeiten zu entnehmen. Die Nadeln müssen stark, spitz und steril sein. Durch die außergewöhnliche Bearbeitbarkeit, Stärke und Flexibilität von Edelstahl sind die Nadeln zunehmend spitzer und dünner und werden dadurch von Patienten aller Arten und Altersgruppen besser vertragen. Ein Beispiel einer lebensrettenden Anwendung von Injektionsnadeln ist das Spritzen eines Medikaments bei einer schweren allergischen Reaktion. Adrenalin ist in der Behandlung lebensbedrohlicher Symptome, die bei einer allergischen Reaktion auf bestimmte Lebensmittel, Bienen- oder Wespenstiche oder andere Allergene auftreten, von entscheidender Bedeutung. Ein Autoinjektor ist eine Art ErsteHilfe-Mittel, das Adrenalin direkt in den Oberschenkelmuskel spritzt, falls erforderlich durch die Kleidung.

Arzneimittelherstellung Bei allen Formen der Arzneimittelherstellung ist die Sicherheit, Reinheit und Potenz der Produkte entscheidend. Um dies zu erreichen, müssen viele Elemente zusammenarbeiten. Eines davon ist der Einsatz von nickelhaltigem Edelstahl, um Maschinen und Rohroberflächen anbieten zu können, die glatt, leicht zu reinigen und keimfrei und falls erforderlich zu dekontaminieren sind. Diese Oberflächen eicht müssen abnutzungs- und korrosionsbeständig gegenüber dem Kontakt mit Wirkstoffen sein, die aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften abrasiv und agressiv sein können. Die Qualitäten von Nickel in nickelhaltigen Edelstahlen spielen eine wesentliche Rolle bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen Arzneimitteln.

Kosteneffektivität Wie in jeder anderen Industrie auch spielt die Bewertung der Kosteneffektivität eine Rolle bei der Wahl einer Legierung. Wenn eine industrielle Serie von Arzneimitteln oder ihrer chemischen Bestandteile aufgrund des Vorliegens von Korrosion (wie z. B. Rost) oder von Kontamination jeglicher Art weggeworfen werden muss, gehen damit auch die Produktionskosten, möglichen Einnahmen und Gewinne verloren. Wenn der Verlust nur einer Charge vermieden werden kann, deckt dies leicht die zusätzlichen Kapitakosten von hochwertigeren, korrosionsbeständigen Materialien ab.

Edelstahlnadeln sind aufgrund ihrer Langlebigkeit und Hygiene sowie der korrosionsbeständigen Eigenschaften zuverlässig, sicher und leicht einsetzbar.

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Medizinische Implantate Durch die gestiegene Lebenserwartung der Menschheit steigt der Bedarf an medizinischen Eingriffen und die Nachfrage nach verschiedenen und komplexen Implantaten. Nickellegierungen sind schon seit vielen Jahren in Implantaten im Einsatz und leisten einen wichtigen Beitrag zur Lebensqualität von Millionen von Menschen.

Gefäßstents Ein weiteres oft eingesetztes Implantat ist das „Stent“ - ein Gitternetzröhrchen, das verwendet wird, um die Arterien offen zu halten, und das oft bei Verstopfungen der Herzkranzgefäße eingesetzt wird. Diese Stents bestehen aufgrund ihres Formgedächtnisses oder ihrer superelastischen“ Eigenschaften aus einer Nickel-Titan-Legierung (Nitinol®). Jedes Jahr unterziehen sich alleine in den Vereinigten Staaten mehr als eine Millionen Menschen einer Angioplastie zur Behandlung einer koronaren Herzkrankheit. Die langfristige Erfolgsquote liegt bei 90%, wenn die Behandlung ein mit einem Antibakterium beschichtetes Nitinol®-Stent vorsieht. Vor der Einführung dieser Technologie lag die Erfolgsquote der Ärzte, die eine Angioplastie ohne Stent durchführten, nur bei 60%.

Magnetische Felder zur gezielten Behandlung von Tumoren

Orthopädische Implantate Orthopädische Implantate wie Knie- und Hüftgelenke oder andere Gelenkersatzprothesen sowie die eingesetzten Schrauben, Platten und Drähte sind normalerweise aus Edelstahl. Die lange klinische Erfahrung mit Edelstahlimplantaten bestätigt, dass er eine akzeptable Biokompatibilität mit dem menschlichen Körper besitzt. Aufgrund dessen ist Edelstahl eines von mehreren Kontrollmaterialien, mit dem neue Werkstoffe auf ihre Bioverträglichkeit hin verglichen werden. Bei Patienten mit einer besonders geringen Metalltoleranz kann eine Implantatsklasse mit sehr niedrigem Nickelgehalt verwendet werden.

Schon seit Anfang der Krebsnanotechnologie tragen die Forscher sich mit dem Gedanken, magnetische Felder zu verwenden, um so die Konzentration von wirkstoffbeladenen Eisenoxid-Nanopartikeln zu erhöhen, die den Tumor erreichen. Magnetische Felder nehmen jedoch mit zunehmender Entfernung rapide ab, so dass ein solcher Ansatz bei Tumoren, die mehr als ein paar Zentimeter von der Haut entfernt sind, fast undurchführbar erscheint. Forscher haben dieses Problem erfolgreich durch Verwendung eines externen Magnetfeldes und eines implantierbaren magnetisierbaren Nickelgitterdrahts gelöst. Wenn der Gitterdraht in der Nähe eines Tumors implantiert wird, entsteht ein starkes lokalisiertes Magnetfeld, mit dessen Hilfe die wirkstoffbeladenen Nanopartikel an einem bestimmten Ort bleiben. Je nach Größe, Standort und Ansprechen des Tumors auf die Behandlung kann diese Methode einen weniger invasiven chirugischen Eingriff bzw. einen effektiveren Umgang mit nicht operierbaren Tumoren ermöglichen.

Zugang zu hochwertiger Gesundheitsversorgung

Wichtigste Fakten Chirurgische Geräte und Instrumente müssen zuverlässig, sicher und einsatzbereit sein. Nickelhaltige Edelstahle erfüllen diese Anforderungen aufgrund ihrer Langlebigkeit und Hygieneeigenschaften sowie Korrosionsbeständigkeit. Die Erfolgsquote in der Herzchirurgie ist mit der Entwicklung eines Stents aus Nitinol®, einer Nickel-TitanLegierung, von 60% auf 90% gestiegen. Edelstahl ist eines von mehreren Kontrollmaterialien, mit denen neue Materialien in Bezug auf ihre Bioverträglichkeit verglichen werden.

Abschirmung Die den medizinischen Spezialisten zur Verfügung stehenden bildgebenden Verfahren werden immer leistungsstärker und empfindlicher. Die Patienten, Maschinenbediener und die Maschinen selbst müssen geschützt werden. Empfindliche Elektronik kann durch starke magnetische Felder beschädigt oder zerstört werden. Es ist schon vorgekommen, dass Geräte aufgrund der elektromagnetischen Interferenz von Handys oder anderen elektronischen Geräten in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wurden oder ausgefallen sind. Mit zunehmender Elektronik und ihrer immer größeren Kompaktheit und Tragbarbeit wird die Entwicklung von absolut

zuverlässigen Abschirmlösungen für das Gesundheitswesen zu einer immer größeren Herausforderung. Die elektromagnetischen Eigenschaften von Nickel werden dazu verwendet, um empfindliche medizinische Geräte vor externen Quellen eletromagnetischer Interferenz zu schützen und das Austreten von elektromagnetischen Wellen aus medizinischen Geräten zu verhindern. Damit werden das Krankenpflegepersonal und die Patienten geschützt. Für eine niedrige Schutzstufe gibt es nickelhaltige Farben und nickelimprägnierte Gewebe.

Stärkeren Schutz von Kernspintomografen und Maschinen für die Magnetenzephalografie (Messung der Gehirnströme) und Magnetokardiografie (Magnetfeldanalyse des Herzens) bieten eine Reihe von Nickelstahllegierungen mit einem Nickelgehalt von bis zu 80%.

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

angehen Urbanisierung und Lebensqualität

Urbanisierung

und

Lebensqualität Weltweit leben zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit mehr Menschen in Städten als auf dem Land.21 Im Jahr 2020 werden über 60% der Weltbevölkerung in Städten angesiedelt sein 22 und die meisten Bewohner aller Entwicklungsregionen einschließlich Asien und Afrika werden 2030 voraussichtlich in städtischen Gebieten leben.23 Die aktuell wachsende städtische Bevölkerung führt zur rapiden Expansion von Städten und Megacitys, von denen einige schon begonnen haben, ihr Entwicklungskonzept zu ändern. Ein integriertes Entwicklungskonzept erfordert eine Vision für die Zukunft, bei der durchdachte Designs und Strukturen Berücksichtigung finden, die der jeweiligen Lebensrealität in der Stadt gerecht werden.

Dieser Wandel erfordert eine weitgehende Verbesserung der Infrastruktur einschließlich der Informations- und Kommunikationstechnologie sowie in Bau und Konstruktion. Die Notwendigkeit einer effizienten Infrastruktur für intelligente, langlebige und nachhaltige Städte stellt die Regierungen und die Industrie vor Herausforderungen. Noch nie zuvor waren die Spannungen zwischen den begrenzten Ressourcen einerseits und den steigenden Bedürfnissen andererseits größer. Zudem zerbröckelt die bestehende Infrastruktur, weil sie überaltert ist, oft schlecht konstruiert wurde und steigenden Belastungen ausgesetzt ist.

“Edelstahl mit Nickelgehalt ermöglicht einfallsreiche und kosteneffektive Architekturlösungen, damit multifunktionale und intelligentere Gebäude und Infrastrukturen geschaffen werden können.”

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United Nations Human Settlements Programme, 2009. http://www.unhabitat.org/downloads/docs/GRHS2009/GRHS.2009.pdf 22

Frost & Sullivan, 2010. http://www.frost.com/prod/servlet/report-brochure.pag?id=M5A9-01-00-00-00 23

United Nations. ‘State of the World’s Cities’, 2010. http://www.unhabitat.org/pmss/listItemDetails.aspx?publicationID=2917 P

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Nickel in der Welt von Morgen

Nickel & Urbanisierung Ein Bericht des Internationalen Dachverbands beratender Ingenieure (IFCE) aus dem Jahr 2012 über den Stand der Weltinfrastruktur stellt die zunehmende Komplexität der Herausforderungen dar: „Eine Infrastruktur muss ihre Leistung über ihre Lebensdauer hinweg effizient und zuverlässig erbringen und bei Veränderungen und Schocks anpassungsfähig und robust sein. Das bedeutet Anlagen mit langer Lebensdauer, minimaler Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen und maximalem Nutzen für die Gesellschaft und Umwelt sowie Anlagen, die langfristig einen Beitrag zum wirtschaftlichen Wohlstand leisten, anstatt ihn zu gefährden.24 Materialien sind gemäß Konstruktionskosten, Gebrauch und Entsorgung und Wiederverwertung über ihre gesamte Lebensdauer auszusuchen. Nickelhaltige Materialien unterstützen diesen ganzheitlichen Ansatz, da sie robust, langlebig, korrosionsbeständig und leicht auf verschiedene Weise formbar sind. Edelstahl mit Nickelgehalt ist ein hervorragendes Material im Gebäudebau. Es wird auch gerne in öffentlichen Transit-, Sicherheits- und Architekturanwendungen mit hohem Verkehrsaufkommen verwendet. Es ermöglicht einfallsreiche und kosteneffektive Architekturlösungen, so dass multifunktionale und intelligentere Gebäude und Infrastrukturen geschaffen werden können.

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International Federation of Consulting Engineers, 2012. http://fidic.org/sites/default/files/sow2012-0822-electronic.pdf

Die globalen Herausforderungen angehen

Nickelhaltiger Edelstahl enthält normalerweise 60 % wiederverwertetes Material. Zudem werden am Ende der Nutzungsdauer der Struktur oder Infrastruktur mehr als 70% der nickelhaltigen Produkte und Schrotte eingesammelt und wiederverwertet. Der Treiber dieser hohen Wiederverwertungsquote ist der hohe wirtschaftliche Wert und weniger die rechtlichen Anforderungen. Insgesamt werden erhebliche Mengen an natürlichen Ressourcen für künftige Generationen aufgespart. Der Energiekonsum und die CO2-Emissionen lassen sich ebenfalls erheblich senken, wenn Edelstahl aus metallhaltigen Schrotten und Abfällen wiederaufgearbeitet wird.

Nickelhaltige Materialien machen unser städtisches Umfeld sicherer, attraktiv und zukunftsfähig. Die vielen Eigenschaften von Nickel ermöglichen die Technologien, mit deren Hilfe die Lebensqualität der Menschen verbessert und das Stadtleben nachhaltiger werden kann.

“Nickelhaltige Materialien machen unser städtisches Umfeld sicherer, attraktiv und zukunftsfähig.”

Urbanisierung und Lebensqualität

Langlebige Strukturen Aufgrund der Festigkeit von nickelhaltigen Werkstoffen kann der Materialansatz in der Konstruktionsphase minimiert werden. In der Wartungsphase ermöglicht Nickel weitere Materialeinsparungen, da keine Farben, Dichtungsmittel oder Reinigungschemikalien erforderlich sind. Es lassen sich auch erhebliche materielle und finanzielle Einsparungen verwirklichen, wenn Hauptbestandteile der Infrastruktur wie z. B. Brücken und Hochstraßen nicht vorzeitig renoviert oder ersetzt werden müssen. Die nachfolgend beschriebenen Projekte zeigen die außergewöhnliche Leistung und Kosteneffizienz von nickelhaltigem Edelstahl. Als architektonisches Konstruktionsmaterial ist es ideal für nachhaltige Designs, die auf langfristige Leistung ausgelegt sind.

Ostküste von Australien

Barcelona, Spain

Eine warme Meeresumwelt stellt eine erhebliche Belastung für die Werkstoffe dar und begrenzt die Lebensdauer von Strukturen. Für kritische Bestandteile wie z. B. die Kontaktflächen von Betonbauten, Bolzen, Halter und Klemmen für Promenaden sowie häufig genutzte Anlagen wie Mülltonnen ist nickelhaltiger Edelstahl die richtige Wahl. Die anfänglichen Zusatzkosten von Edelstahl werden über die Nutzungsdauer der Strukturen wieder hereingeholt.25 Kein Material eignet sich für die Nutzung in allen Fällen, aber bei Strukturen mit einer Lebensdauer von 19 Jahren oder mehr ist Edelstahl alleine aufgrund der Kapitalkosten die erste Wahl.

Die Küstenstadt Barcelona erweitert ihr U-Bahn-System um ein Drittel seiner Größe. Für dieses Projekt wird nickelhaltiges Edelstahlgeflecht verwendet. Die Korrosionsbeständigkeit dieser Edelstahlqualität eignet sich gut für die atmosphärischen Eigenschaften der Stadt und reduziert den Wartungsbedarf auf ein Minimum. Edelstahlgeflecht ist außerdem ästhetisch attraktiv, gleichzeitig aber auch langlebig, robust und in hohem Maße feuerfest. Es ist transparent genug, um ein Gefühl der Helligkeit und des offenen Raums zu schaffen, kann jedoch auch dazu verwendet werden, um unattraktive Merkmale wie Betondecken zu kaschieren. Das Ergebnis: Attraktive U-Bahnhöfe, die ihr angenehmes Erscheinungsbild noch jahrelang bewahren dürften.

Japan

Architekt Eero Saarinen und Hochbauingenieur Hannskarl Bandel haben das Weltkonzept der Großskulptur mit ihrem Entwurf des 192 Meter hohen Gateway Arch in St. Louis, Missouri, USA revolutioniert. Der Gateway Arch ist bis heute das höchste Monument der Welt.

Die Hochhäuser der Zukunft werden sich durch Energieeinsparung, Harmonie mit der Umgebung, Erdbebensicherheit und Wartungsfreundlichkeit auszeichnen. Daher wird der Einsatz von nickelhaltigem Edelstahl in den Rohrleitungssystemen von Wohnhochhäusern auf ganz Japan ausgeweitet. Die Rohrleitungssysteme in gemeinschaftlich genutzten Bereichen können als Teil des „Skeletts“ der Wohnstruktur angesehen werden. Edelstahlventile werden aufgrund ihrer Langlebigkeit benutzt, was den Reparaturbedarf senkt und die Lebensdauer des gesamten Rohrleitungssystems verlängert. Die Umstellung auf langlebige Rohrsysteme mit dem Ergebnis weniger Undichtigkeiten, Rohrbrüche und Ersatzinvestitionsbedarf wird dazu beitragen, die Kohlendioxidemissionen und den Gesamtenergieverbrauch zu senken.

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Griffith University, 2011. http://www.nickelinstitute.org/~/Media/Files/ Magazine/Volume26/Vol26-01Jun2011.pdf

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Intelligente Gebäude in wohnlichen Städten Das Konzept der „Wohnlichkeit“ bedeutet für jeden Bürger etwas anderes. Die Schwierigkeit, auf diese unterschiedlichen Ansichten zu reagieren, wird durch die sich schnell ändernde und wachsende Demografie noch verstärkt. Die Bereitstellung von geeigneten Gebäudeinfrastrukturen für die Bürger erfordert urbane Lösungen unter Einsatz hochwertiger Materialien.

Lebensqualität: Kunst im Stadtumfeld Im Laufe der Geschichte haben Architekten und Bildhauer nach Materialien gesucht, die den Elementen trotzen und Generationen überdauern können. So nutzen die Gebäude in New York aus der Zeit der 30er Jahre des 20. Jahrhunderts beispielsweise Edelstahl und andere nickelhaltige Legierungen. Von diesen weltberühmten Strukturen bis zu den bescheideneren Gebäuden, die in jedem Stadtzentrum anzutreffen sind, wird Edelstahl die Fantasie der Öffentlichkeit noch über Generationen hinweg anregen. Lebenswerte Städte sind Städte, die pro Hektar vielleicht dicht besiedelt sind, in denen man sich jedoch leicht bewegen kann. Sie habe eine zuverlässige Wasser- und Energieversorgung. Ihre öffentlichen Einrichtungen und Anlagen belasten die öffentlichen Finanzen nicht durch die ständige Erfordernis, eine marode Infrastruktur zu warten, zu reparieren oder zu ersetzen. Dadurch werden auch Unruhen, Störungen, Zeitverluste und Verkehrsumleitungen vermieden. Die Qualitäten von nickelhaltigen Materialien - insbesondere ihre Stabilität, Härte und hohe Korrosionsbeständigkeit - reduzieren die gesellschaftlichen und finanziellen Kosten derjenigen Dinge, die das Stadtleben attraktiv machen.

Für die Weltausstellung von 1964 in Flushing Meadows Park in New York verwendete Gilmore Clarke nickelhaltige Materialien, um die Unisphäre zu schaffen, ein 43 Meter hoher, 370 Tonnen schwerer Globus. Diese Skulptur gehört zu den ikonischsten und bekanntesten der Welt und wurde in zahlreichen Filmen, Fernsehshows und Musikvideos abgebildet.

“Die Qualitäten von nickelhaltigen Werkstoffen - insbesondere ihre Stabilität, Härte und hohe Korrosionsbeständigkeit - reduzieren die gesellschaftlichen und finanziellen Kosten derjenigen Dinge, die das Stadtleben attraktiv machen.”

Urbanisierung und Lebensqualität

Lebensqualität: effektive Landnutzung Nickelhaltige Materialien haben das Potenzial, Gebiete zu erschliessen und zu nutzen, die ansonsten nicht zur Verfügung stünden. Die Eröffnung der Startbahn „D“ des Flughafens Haneda im Oktober 2010 hat den anhaltenden Erfolg dieses Flughafens gesichert, der jetzt als der Flughafen mit der zweithöchsten Verkehrsleistung in Asien und der fünftgrößten der Welt gilt. Die neue Startbahn wurde an der Mündung des Flusses Tama in der Bucht von Tokio gebaut. Es gab ursprünglich Bedenken, dass eine Veränderung des Flussverlaufs zu Erosion oder Sedimentation führen könnte. Um die Auswirkungen auf Wasser und Gezeitenströmung zu minimieren, besteht ein Drittel der Startbahn aus einem Stahlpier, so dass das Wasser aus dem Fluss und aus der Bucht frei strömen kann. Nickel wurde als Rohstoff ausgewählt, um eine große Menge an Strukturstahl mit Methoden, die keine schwierigen oder kostspieligen Reparaturen erfordern, vor Korrosion zu bewahren. Als Teil der Entwurfsphase dieses Projekts wurde eine Lebenszykluskostenanalyse durchgeführt. Diese ergab, dass sehr dünne Edelstahlplatten mit qualitativ hochwertiger Verschweißung zu verwenden waren. Dies trug nicht nur zu Kapitalkosteneinsparungen bei, sondern wird auch für Langlebigkeit sorgen. Der Ausbau der bestehenden Flughafenanlage war kosteneffizient und hat der Stadt wirtschaftliche Vorteile gebracht. Durch den Ausbau wurde die Lebensqualität der Stadt und der umliegenden Gemeinden erhalten, indem die gesellschaftlichen, politischen und finanziellen Auswirkungen des Baus eines weiteren Flughafens vermieden wurden.

Nickelhaltiger Edelstahl wurde auch in zwei der höchsten Gebäuden der Welt eingesetzt: den Petronas Twin Towers in Kuala Lumpur und dem Jin Mao-Gebäude in Shanghai. Seine Stabilität und Vielseitigkeit war absolut wesentlich bei der internen und externen Konstruktion dieser architektonischen Meisterwerke.

Jin-Mao-Gebäude in Shanghai.

Wichtigste Fakten 60% des gesamten Nickelbestands wird zur Erzeugung von Edelstahl eingesetzt26 und über 70% des gesamten Edelstahlbestands wird aktuell wiederverwertet.27 Durch die Härte von nickelhaltigem Edelstahl lässt sich der Materialeinsatz in der Konstruktionsphase minimieren. 26

Für Strukturen mit einer langen Lebensdauer in einem schwierigen Umfeld ist Edelstahl schon alleine in Bezug auf die Kapitalkosten die erste Wahl.

Nickel Institute. http://www.nickelinstitute.org/en/NickelUseInSociety/ MaterialsSelectionAndUse/Ni-ContainingMaterialsProperties/ StainlessSteels.aspx 27

Center for Industrial Ecology, Yale University, 2010. http://www.worldstainless.org/Files/issf/non-image-files/PDF/ 2010_Global_stainless_steel_cycle_exemplifies_ Chinas_rise_to_metal_dominance.pdf

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Energieversorgung

ENERGie Versorgung Die globale Energienachfrage steigt aufgrund des Bevölkerungswachstums und des zunehmenden ProKopf-Energiekonsums an. Die Nachfrage nach allen Energieträgern wird voraussichtlich bis 2035 erheblich eskalieren.28 Gleichzeitig verschiebt sich das geographische Muster des Energiekonsums. Folglich werden die Preise von fossilen Brennstoffen wahrscheinlich noch schwankungsanfälliger und unvorhersehbarer werden. Es wird noch dauern, bis die erneuerbaren Energien einen wesentlichen Beitrag zum weltweiten Energiebedarf leisten, auch wenn ihre Nutzung rapide steigt.29 Ehrgeizige Zielvorgaben und konkretes Handeln für Energie einschließlich der erneuerbaren Energien sowie für effektive Resourcennutzung sind gefragt. Der Anstieg des Energiekonsums wird sicherlich zu einer globalen Steigerung der Kohlendioxidemissionen führen. Auf lange Sicht könnten die Emissionen zu einem durchschnittlichen Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um 3,5 °C führen.30

Der Klimawandel hat unmittelbare Auswirkungen auf alle hier besprochenen Megatrends. Eine nachhaltigere Lebensweise, die Erneuerung und Sanierung geschädigter Ökosysteme, intelligente Städte und Innovationen in der Informationsund Kommunikationstechnologie werden bei der Bewältigung dieses Problems eine entscheidende Rolle spielen. Die erforderlichen Innovationen zur Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels und der zunehmenden Energienachfrage bringen auch Geschäftsmöglichkeiten. Als Antwort auf die globale Erwärmung können die Energieerzeugungsmuster verändert und neue Wege gefunden werden, um eine größere Effizienz in Energieproduktion, -übertragung und -konsum zu erreichen. Die Frage der Energielagerung zwischen Zeiten der Spitzenproduktion und Spitzennachfrage wird immer mehr gestellt. Die Internationale Energieagentur erwartet, dass die Investitionen in Energieversorgungsinfrastruktur ungefähr fast 38 Billlionen USD erreichen werden, davon zwei Drittel in den Entwicklungsländern.31

“Nickel spielt eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von erneuerbarer Energie. Sie hilft diesen Technologien, eine zentrale Rolle zu spielen bei den Bemühungen der Welt, auf den Klimawandel zu reagieren.” 28

International Energy Agency, World Energy Outlook. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/English.pdf 29

CSIRO, Our Future World, 2010. http://www.csiro.au/en/Portals/Partner/Futures/Our-Future-World-report.aspx 30

International Energy Agency, World Energy Outlook, 2011. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/English.pdf, 31

KPMG, Sustainable Insight, 2012. http://www.kpmg.com/Global/en/IssuesAndInsights/ArticlesPublications/ sustainable-insight/Pages/sustainable-insight-expect-the-unexpected.aspx

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Nickel & Energie

Hocheffiziente Heizungssysteme

Erneuerbare energien

Rund 60 % der Energie, die zum Betrieb eines durchschnittlichen modernen Hauses in entwickelten Volkswirtschaften erforderlich ist, wird für Heizung und Kühlung aufgewendet. Es wird inzwischen allgemein akzeptiert, dass Energie gespart und dafür gesorgt werden muss, dass Häuser so energieeffizient wie möglich sind.

Nickel und Nickellegierungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von erneuerbarer Energie und helfen sauberem Strom, eine zentrale Rolle zu spielen bei den Bemühungen der Welt, auf den Klimawandel zu reagieren.

Nickel und Nickellegierungen spielen bei allen Aspekten der globalen Energiewirtschaft eine entscheidende Rolle. Im vergangenen Jahrhundert hat Edelstahl eine wichtige Rolle bei der Förderung und Erzeugung von Brennstoffen und Elektrizität gespielt. Sie werden zunehmend bei der Erzeugung von „grünerer“ Energie benötigt. Es ist klar, dass die Zukunft der Gesellschaft von innovativen und erneuerbaren Energiequellen abhängt. Der Transfer von bestehendem Wissen und neuen Technologien für neue Energiebranchen wird sich als zunehmend wichtig erweisen. Nickelhaltige Legierungen mit ihrer Kombination aus Stabilität und Korrosionsbeständigkeit werden unabhängig von der eingesetzten Technologie eine Schlüsselrolle in diesem technisch anspruchsvollen Umfeld spielen. Erneuerbare Brennstofftechnologien erfordern mehr Metall. Eine Studie der Universität Leiden32 kam zum Schluss, dass das Angebot von Rohstoffen einschließlich Nickel „erheblich gesteigert werden müsste, um die Nachfrage nach Photovoltaik-Solarmodulen, Biomasse und Wind zu erfüllen.“

Sonnenenergieanlage, USA

Brennwertöfen und -kessel Die effizientesten Öfen und Kessel, die heutzutage auf dem Markt zu finden sind, sind sogenannte Brennwertgeräte. Sie verbrauchen 35% weniger Energie als ein Standardmodell. Brennwertöfen und -kessel haben zusätzlich noch topmoderne Wärmetauscher, um den Verbrennungsgasen mehr Wärme zu entziehen, bevor sie über den Schornstein nach draußen gelangen. Diese Wärmetauscher bestehen oft aus nickelhaltigem Edelstahl, um der Korrosion durch säurehaltige Abgase und der Flüssigkeitskondensierung standzuhalten. Dies sorgt dafür, dass die Heizungssysteme nicht nur energieeffizient, sondern auch wartungsarm sind.

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René Kleijn et al., Metal requirement of low-carbon power generation, 2011. http://static.euractiv.com/sites/all/euractiv/files/ Material_Requirements_Low_Carbon_Power_Kleijn.pdf

Windenergie Windturbinen mit einer horizontalen Achse fangen die kinetische Energie des Windes auf und wandeln sie in mechanische Energie um. Die meisten Bauteile der modernen Windturbinen - Motorwellen, Rotornaben, Gänge und Bodenplatten - sind aus duktilem Eisen gegossen. Nickel wird im Gussprozess hinzugefügt, damit die Turbine niedrigen Temperaturen - manchmal bis zu -20°C - standhalten kann. Nickel ist eines der wenigen Elemente, dass den Eisenguss stärkt, ohne ihn brüchig zu machen. Eine einzige Turbine bestehend aus 45 Tonnen Eissenguss enthält in der Regel fast eine halbe Tonne Nickel. Die Windenergie hat eine vielversprechende Zukunft und Stahlgüsse mit Nickellegierung helfen dabei, diese Zukunft zur Realität werden zu lassen.

Energieversorgung

Sonnenenergie Sonnenenergie wird auf der ganzen Welt immer mehr verwendet. Es bestehen jedoch nach wie vor zwei wichtige Herausforderungen: Erstens, wie kann die während des Tages erzeugte Energie gespeichert werden, so dass sie in der Nacht genutzt werden kann? Zweitens, wie kann die Energie dahin verschickt werden, wo sie benötigt wird? Beide Probleme lassen sich lösen, indem die konzentrierte Sonnenenergie mittels nickelhaltigem Edelstahl in Salzschmelze gebunden wird. Diese Art von Sonnenenergietechnologie konzentriert die Kraft der Sonne, um Dampf zu erzeugen, der eine Turbine zur Elektrizitätserzeugung betreibt. Salzschmelze ist ein Wärmespeichermedium, das Wärmeenergie im Zeitablauf sehr effektiv speichert. Es bleibt während der gesamten Betriebsphase der Anlage selbst bei Temperaturen von über 500 °C flüssig (die Temperatur, die von den leistungsstärksten Dampfturbinen erreicht wird). Nickelhaltige Edelstahlrohre, -ventile und -behälter werden während des gesamten Prozesses verwendet, weil ihre Eigenschaften dafür sorgen, dass die Ausrüstung den hohen Betriebstemperaturen und den korrosiven Eigenschaften von Salz widerstehen kann.

Nur so werden die höchsten Effizienzen erreicht und wird die kinetische Energie der Wasserströmung optimal genutzt. Zudem wird die Erosion aufgrund der Härte der Legierungen auf ein Minimum reduziert und die Lebensdauer der optimalen Winkel und Kurven der Laufräder verlängert.

Ethanolproduktion Ethanol aus erneuerbaren Ressourcen ist eine zunehmend verwendete Alternative zu herkömmlichen Treibstoffen. Ein besonderer Biotreibstoff der zweiten Generation mit dem Namen Zellulose-Ethanol kann aus beliebigem Pflanzenmaterial, u. a. Getreide, Stroh, Gräsern und Bäumen - sogar aus Siedlungsabfällen - hergestellt werden. Zellulose-Ethanol ist besonders deshalb beliebt, weil es die Treibhausgase im Vergleich zu erdölbasierten Kraftstoffen um mehr als 85% senkt. Dieser Pflanzenstoff muss jedoch eine Vorbehandlung durchlaufen, bevor er zu einer nutzbaren Ethanolform umgewandelt werden kann.

Viele dieser Prozesse erfolgen in harten Umgebungen unter anspruchsvollen Bedingungen und mit korrosiven Materialien - ein oft verwendetes Vorverarbeitungsmittel ist Schwefelsäure. Die Produktionsgeräte, die in dieser Vorbehandlung eingesetzt werden, müssen daher extrem langlebig und korrosionsbeständig sein. Nickelhaltiger Edelstahl und Hochnickel-Legierungen sind die bevorzugten Materialien.

Wasserstoff Wasserstoff und Brennstoffzellen sind innovative alternative Energiequellen. Eine effektive Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse benötigt Platin, das als Katalyst fungiert. Platin ist jedoch teuer. Um die Energie- und Umweltherausforderungen zu meistern, haben Forscher eine vielversprechende Zusammensetzung für Alternativkatalyatoren entwickelt, die Nickel enthält und deren Leistung der von Platin ähnelt.

Wasserenergie Das Wasserkraftwerk in Xiangjjaba wird bei seiner Fertigstellung im Jahr 2015 Chinas viertgrößte Wassererzeugungsanlage sein. Durch die Verwendung von nickelhaltigen Materialien wurden jene technischen Fortschritte ermöglicht, die zu einer Leistungskraft dieser Größenordnung beitragen. Die Laufräder auf den Generatoren erhalten Wasser von den Druckrohrleitungen und geben dem fließenden Wasser seine entscheidende Anfangsdrehung. Nickelhaltiger Edelstahl ermöglicht es den Laufrädern, mit höchsten Toleranzen entworfen und hergestellt zu werden, und jedes Laufrad wird so gebaut, dass es den Durchfluss und Druck je nach Anlage maximiert.

Der Rotor des ersten Energieblocks des Wasserstauwerks in Xiangjiaba besteht aus 2.100 Tonnen martensitischem Edelstahl Copyright © China News Agency, Alle Rechte vorbehalten

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Die globalen Herausforderungen angehen

Kernenergie

Saubere Kohle

Nickelhaltiger Edelstahl und Nickelbasislegierungen werden hauptsächlich aufgrund ihrer Stabilität und Korrosionsbeständigkeit in Kernkraftwerken eingesetzt. Ein Reaktor verwendet normalerweise bis zu 20 verschiedene Nickellegierungen für Bestandteile wie die inneren Elemente des Reaktors, Rohre im Dampferzeuger und Rohrleitungssysteme für Kühlflüssigkeiten und erwärmtes Wasser.

Die Verbrennung von Kohle für die Energieund Wärmebereitstellung ist eine der Hauptursachen für Luftverschmutzung und Kohlendioxidemissionen. Neue Technologien sorgen dafür, dass die von Kohlekraftwerken ausgestoßenen Schwefeldioxid-, Kohlendioxid- und luftverunreinigenden Partikelmengen möglichst gering sind. Edelstahl und Nickellegierungen werden beispielsweise in „Nasswäschern“ für Kohlenkraftwerke eingesetzt, um das in der Kohle vorhandene Quecksilber, das bei der Kohleverbrennung freigesetzt wird, einzufangen. Die meisten Nasswäscher werden unter Verwendung von nickelhaltigen Legierungen gebaut, da sie in der heißen und sauren Schornsteinatmosphäre stabil und korrosionsbeständig sind.

Kohlenstoffbindung und -speicherung

Kühltürme eines Kernkraftwerks

Kernreaktoren der neuen Generation Einige der alten Kernreaktoren verwendeten C-Stahlrohre in ihrer Konstruktion. Viele dieser Reaktoren weisen in ihrer Konstruktion Korrosion auf. Die neue Generation von Kernreaktoren wird Lehren aus den Erfahrungen der Vergangenheit ziehen, was die Auswahl von geeigneten Materialien für die Anwendung und das Betriebsumfeld angeht.

Beträchtliche Forschungs- und Entwicklungsbemühungen befassen sich mit der Kohlenstoffbindungstechnologie (CCS-Technologie), um den Kohlenstoff, der ansonsten in die Atmosphäre entweichen würde, zu binden und zu speichern. Diese „Bindung“ des Kohlenstoffs - mineralische Karbonisierung - kann bei einer korrosiven Hochdruckatmosphäre und Temperatur erfolgen, die über den in Schornsteinen angetroffenen Temperaturen liegt. Diese Bedingungen lassen sich am Besten durch die Verwendung von Legierungen mit hohem Nickelgehalt bewältigen.

“Nickel spielt eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von erneuerbarer Energie und hilft sauberer Energie, eine zentrale Rolle zu spielen bei den Bemühungen der Welt, den Klimawandel anzugehen.”

Energieversorgung

Batterien Die Zusammensetzung von aufladbaren Batterien entwickelt sich rapide weiter und es gibt inzwischen mehrere verschiedene Batterietechnologien, wie zum Beispiel Lithium-Ionen-, Metallhybridbatterien und Batterien auf Natriumbasis, um nur einige zu nennen. Die meisten enthalten Nickel in variierender Form und werden in Anwendungen wie schnurfreien Geräten, Handys, Laptops und Digitalkameras, Autos und Notfallaggregaten eingesetzt.

NotspeicherbatterieTechnologien Natrium- und Halogenmetalldampfbatterien wurden in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts erfunden. Mit Nickel als aktivem Metall wird diese Batteriechemie jetzt perfektioniert und erweist sich als sicher, energiereich, skalierbar in Bezug auf Größe und Spannung, mehrere tausende Mal aufladbar und am Ende der Nutzungsdauer als vollständig wiederverwertbar. Sie wird voraussichtlich viele industrielle Anwendungen finden und besonders bei der Erfassung und Speicherung von Wind-, Sonnen- und Gezeitenenergie und anderen ähnlichen Stromgewinnungsquellen nützlich sein; diese Entwicklung wird solche Energiequellen, die nicht auf Kohlenstoff beruhen, realisierbarer und attraktiver machen.

Batterienrecycling

Aufladbare Nickel-Metallhybridbatterien halten meist viel länger als normale Alkalibatterie und können hunderte von Malen wieder aufgeladen werden, so dass sie langfristig Geld sparen und zum Umweltschutz beitragen. Nickel ist oft ein aktiver Bestandteil in der Zusammensetzung der Batterie, aber auch ein kritischer Bestandteil von Trennschaltern, die in diesen Batterien als Sicherheitsmechanismus dienen. Eine Kombination von Nickel und Harz bildet ein kleines Blättchen, das im Trennschalter verwendet wird. Der Trennschalter sorgt für sichere Spannung und Strom beim Laden und Entladen.

Am Ende der Nutzungsdauer einer Batterie ist es wichtig, dass sie wiederverwertet wird. Das Recycling von Batterien ermöglicht die Wiederverwertung von wichtigen Materialien wie beispielsweise Nickel und senkt die Nachfrage nach neuen Primärrohstoffen. Dies reduziert nicht nur die Nachfrage nach Ressourcen, sondern hilft auch, Energie zu sparen.

Wichtigste Fakten Eine große Windturbine beinhaltet in der Regel 500 kg Nickel.

Schwefelsäureerzeugung Schwefelsäure wird in größeren Mengen als jede andere Chemikalie der Welt produziert. So wird die industrielle Bedeutung eines Landes oft auch am Pro-Kopf-Verbrauch von Schwefelsäure gemessen, weil sie in der Industrie so gebräuchlich ist. In den letzten 30 Jahren hat sich die Schwefelsäureherstellung sehr stark gewandelt und sie ist heutzutage eng mit dem Umweltschutz verbunden. Schwefel ist in Öl- und Gasvorkommen natürlich vorhanden und so produziert die Verbrennung dieser fossilen Brennstoffe Schwefeldioxidgas. Wenn dieses Gas austritt, reagiert es in der Atmosphäre und produziert sauren Regen. In den 80er Jahren des 20. Jahrhundert begannen die Regierungen, die Schwefeldioxidemissionen zu regulieren. Seither hat die Industrie reagiert, indem sie Technologien unter Verwendung von nickelhaltigem Edelstahl installiert hat, um Schwefel während des Verbrennungsprozesses einzufangen und statt dessen Schwefelsäure zu produzieren. Die korrosionsresistenten Eigenschaften von nickelhaltigem Edelstahl, insbesondere bei hohen Säurekonzentrationen und hohen Temperaturen, machen diese Material essentiell für Rohrleitungen, Lagerung und Kühltanks, die in diesem wichtigen chemischen Prozess erforderlich sind. Auch aufgrund von Nickel deckt die Schwefelwiederverwertung jetzt 70% des gesamten Schwefelverbrauchs ab und reduziert damit drastisch den Bedarf an Schwefel aus primären Rohstoffquellen. Am Wichtigsten jedoch ist, dass die Schwefeldioxidemissionen um die Hälfte gesenkt wurden und damit vielen Seen und Wäldern zur Gesundung verhelfen.

Nickel wird in neuen Energielösungen wie Brennstoffzellen eingesetzt, bei der Konzentration von Sonnenenergie und der Zellulosisierung von Ethanol. Hocheffiziente Heizungssysteme sind von den korrosionsresistenten Eigenschaften von nickelhaltigem Edelstahl abhängig. P

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Effiziente Transport- und Infrastrukturlösungen

EFFIZIENZ von Transport

und Infrastruktur Menschen und Industriebereiche verlassen sich auf schnelle und zuverlässige Transportmittel, die auf ihre Bedürfnisse abgestimmt sind. Die sichere, wirtschaftliche und effiziente Beförderung von Menschen und Gütern bei möglichst geringen Umweltauswirkungen tangiert alle Megatrends. Durch Fortschritte im Transport lassen sich andere gesellschaftliche Ziele leichter verwirklichen. Transportkapazitätsprobleme können überall auftauchen: auf Straßen, in Eisenbahnen, in der Luft und auf dem Wasser. Ganz besonders beim Landtransport ist eine enorme Zunahme von Verkehrsstaus und Umweltproblemen zu beobachten, die unter anderem mit der übermäßigen Verwendungs des Autos in Zusammenhang steht. Diese Probleme sind in Zeiten hoher Nachfrage noch relevanter.

Um die Nutzung von öffentlichen Verkehrsmitteln für Pendler attraktiv zu machen, sind Infrastrukturinvestitionen erforderlich, damit zu Spitzenzeiten zusätzliche Kapazitäten bereitgestellt werden und um einen sichereren und zuverlässigeren Service zu garantieren. 33/34/35 Mit zunehmender Globalisierung sind mehrere Gebiete in der Welt von den Kapazitätsbeschränkungen im industriellen Transport betroffen. Nach einem Bericht 36 der US-Handelskammer wird bis 2020 “voraussichtlich jeder große US-Containerhafen das Volumen der dort umgeschlagenen Güter mindestens verdoppeln“.

“Nickel ermöglicht sicheren und nachhaltigen Transport.”

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CSIRO, Our Future World, 2010. http://www.csiro.au/en/Portals/Partner/Futures/Our-Future-World-report.aspx 34

KPMG, Sustainable Insight, 2012. http://www.kpmg.com/Global/en/IssuesAndInsights/ArticlesPublications/ sustainable-insight/Pages/sustainable-insight-expect-the-unexpected.aspx 35

Theodore Stank, Global Transportation Management Trends, 2007. http://www.industryweek.com/regulations/global-transportation-management-trends 36

http://www.uschamber.com/sites/default/files/reports/portstudy_toc_0304.pdf

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

U-Bahn-Waggon in Dehli - 301L

Nickel & Transport und Infrastruktur Die Welt bewegt sich unaufhörlich, und Nickel spielt bei vielen Transportarten eine Schlüsselrolle. Seien es Nickellegierungen in den Batterien von Hybridfahrzeugen und in den Turbinen von Düsenjets oder nickelhaltiger Edelstahl in Passagiereisenbahnen und U-Bahn-Zügen - Nickel spielt eine entscheidende Rolle dabei, die Bewegung von Ort zu Ort sicherzustellen. Die Qualitäten von nickelhaltigen Werkstoffen bieten eine verbesserte Korrosionsresistenz sowie zuverlässige und effiziente elektrische und Funksysteme. Nickel hilft dabei, dafür zu sorgen, dass die Karosserien von Eisenbahnwaggons und LKWs robust und langlebig sind und bei Zusammenstößen die Wucht abbremsen (durch Knautschen statt Brechen). Nickelhaltige Materialien unterstützen auch die Infrastruktur für folgende Transportmedien: Flughäfen und Zugbahnhöfe, Brücken und Straßenüberführungen. Heute wird nickelhaltiger Edelstahl für zahlreiche Fahrzeuginnenteile in Standardautos verwendet, von der Auspuffanlage bis zum Kraftstoffsystem. Die Autounternehmen sind sich der energieabsorbierenden Eigenschaften von Edelstahl bewusst. Einige von ihnen planen inzwischen, Fahrzeugrahmen aus Edelstahl zu konstruieren.

Dem Stadtleben nachhaltigen Transport ermöglichen Der Schienentransport ist eine etablierte, zuverlässige, energieeffiziente und wirtschaftliche Art, Menschen zu befördern, sei es im innerstädtischen Verkehr oder auf kürzeren Fahrten zur Arbeit. Viele dicht besiedelte Entwicklungsländer wie Indien und China verstehen den Zusammenhang zwischen ihrer Eisenbahninfrastruktur und ihrer erfolgreichen wirtschaftlichen Entwicklung.

Edelstahltanks sind schon seit vielen Jahren beim Straßentransport von Chemikalien sowie Lebensmitteln und Zusätzen im Einsatz.

“Viele Eisenbahnbetreiber verwenden Waggons aus nickelhaltigem Edelstahl aufgrund seiner Stabilität, Langlebigkeit und Korrosionsresistenz.”

Eisenbahnwaggons Viele Eisenbahnbetreiber verwenden Waggons aus nickelhaltigem Edelstahl aufgrund seiner Stabilität, Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Nickelhaltiger Edelstahl wird gegenüber alternativen Materialien wie C-Stahl oder Aluminium augrund seiner spezifischen Sicherheitscharakteristika bevorzugt. Nickelhaltiger Edelstahl bietet einen hohen Energieverzehr beim Aufprall und ist stark brandhemmend. Aufgrund der Kombination seiner Eigenschaften ist nickelhaltiger Edelstahl ein ideales Material zur Verwendung im Endabschnitt von Eisenbahnwaggons - oft auch „Knautschzone“ genannt. Bei einem Zusammenstoß oder einer Entgleisung sind diese Zonen so konstruiert, dass sie auf kontrollierte Weise zusammenstürzen und einen Großteil der Aufprallenergie absorbieren und somit die Passagiere im Hauptabschnitt des Waggons schützen. In Beijing werden neue U-Bahn-Waggons aus nickelhaltigem Edelstahl hergestellt, weil er leichter als C-Stahl ist und seine Sicherheitsvorteile denen von Aluminium überlegen sind.

Effiziente Transport- und Infrastrukturlösungen

Langlebige und wartungsfreundliche Personenwagen Das Land Indien hat ergeizige Ziele zum starken Ausbau seiner Personenbeförderungssysteme im nächsten Jahrzehnt. Nickelhaltiger Edelstahl wurde von der indischen Eisenbahngesellschaft Indian Railways für neue Pendlersysteme in Mumbai, Neu Delhi und Bangalore ausgesucht. India Railways ist für die Beförderung von sieben Milliarden Passagiere im Jahr verantwortlich und braucht Haltbarkeit und Wartungsfreundlichkeit, die dieses Material bietet. Im Gegensatz zu einfachem C-Stahl und niedriglegierten, witterungsbeständigen Stahlsorten hat nickelhaltiger Edelstahl eine überlegene Korrosionbeständigkeit und die Oberfläche bleibt fleckenfrei. Dadurch ist die Performance nickelhaltiger Legierugen in korrosiveren Umgebungen wie zum Beispiel solchen mit hoher Feuchtigkeit besser und sie halten der alltäglichen Abnutzung gut stand.

Privater Transport

Es ist zum Teil Nickel zu verdanken, dass diese Senkung weniger Luftverschmutzung und eine weniger verschmutzte Erde bedeutet. Heute enthalten die jüngsten und effizientesten Batterietechnologien wie z. B. Technologien auf Lithiumbasis 3% bis 15 % Nickel. Und aufgrund seines Werts ist Nickel ein wichtiger wirtschaftlcher Anreiz für das Sammeln und Recycling von Batterien ohne Nickel, die ansonsten vielleicht nicht recycelt würden. .

Der Transportsektor ist für rund 20% der globalen Kohlendioxidemissionen verantwortlich.37 Im Bemühen, die Treibhausgase zu reduzieren, ist die Popularität von Hybrid- und Elektrofahrzeugen gestiegen.

Nickelbatterie für Hybridfahrzeuge Nickel-Metallhybrid-Batterien (NiMH-Batterien) gelangten erstmals 1989 auf den Markt und sind für die meisten massenproduzierten Hybridund Elektroautos die erste Wahl. Sie haben hohe Durchflussquoten, sind unter schwierigen Bedingungen und bei Temperaturschwankungen resistent und relativ kostengünstig. Die Technologie der NiMH-Batterie verbessert sich jedes Jahr weiter. Hybridfahrzeuge produzieren 50% weniger Schadstoffe und Treibhausgase als vergleichbare Benzinautos.

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iIEA Statistics, co2 emissions from fuel combustion, 2012. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/ CO2emissionfromfuelcombustionHIGHLIGHTS.pdf

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Lufttransport In den vergangenen 80 Jahren hat sich die Luftfahrt- und Triebwerksindustrie enorm weiterentwickelt und dafür gesorgt, dass Flugzeugreisen zu einer Form von Massentransport geworden sind. Der Luftverkehr wächst weiter und die Fluggesellschaften sind ständig bemüht, weniger Treibstoff zu verbrauchen und effizienter zu werden. Die Flugzeughersteller unternehmen erhebliche Anstrengungen, um dafür zu sorgen, dass ihre Produkte sicher sind, der Flugzeugrumpf robust ist, dass der Korrosion vorgebeugt und sie effizient gehandhabt wird. Für die Hersteller von Flugzeugturbinen dreht sich alles um Treibstoffeffizienz und Zuverlässigkeit.

Kraftstoffeffizienz Die einmaligen Eigenschaften von Nickellegierungen tragen auf zweierlei Weise zur Kraftstoffeffizienz bei. Ersten haben Nickellegierungen die Effizienz von Düsentriebwerken gesteigert, da sie höhere Betriebstemperaturen ermöglichen. Dies hat zu vollständigerer Verbrennung, einem höheren Schub pro Liter verbranntem Kraftstoff und einer geringeren Produktion von Schadstoffen geführt. Zweitens spart ein Flugzeug Kraftstoff, je leichter es ist. Neue Flugzeuge werden zunehmend aus einem Faserverbund von Kohlefaser und industriellem Gewebe gefertigt, die mit Epoxyharz verbunden werden. Die Produktion von Verbundteilen ist von Invar, einer 36% igen Nickellegierung, abhängig. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Stabilität ist Invar das Material der Wahl für den Bau von Flugzeugformen, weil es dafür sorgt, dass die Verbundteile genaue Toleranzen einhalten, während sie in einer Hochdruck- und Hochtemperaturautoklav gehärtet werden.

Gänge

Turbinen Die Vorteile von Nickel in den Turbinen von Flugzeugmotoren umfassen u. a. Hochtemperaturstabilität, Härte, Langlebigkeit und Gießbarkeit

Die relativ kleinen Räder und Fahrwerke von Flugzeugen bewältigen den Start bei hoher Geschwindigkeit und den Aufprall bei der Landung dank Nickel-Kobalt-Legierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt, die eine sehr attraktive Mischung von Eigenschaften aufweisen: extreme Stabilität, hohe Zerstörfestigkeit und gute Schweißbarkeit. Nickel wird auch aufgrund seiner Stabilität, Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit in Fahrwerken eingesetzt. Dank seiner Eigenschaften sind die Fahrwerke sehr resistent gegenüber Ausbruch, Rissbildung und Bruch.

Effiziente Transport- und Infrastrukturlösungen

Materialtransport Für LKWs sind Robustheit und Langlebigkeit entscheidend. Um diesen und anderen Anforderungen zu entsprechen, greifen die Hersteller bei LKW-Führerhäusern aufgrund seiner höheren Streckgrenzwerte, ausgezeichneten Verschweißbarkeit, Härte und Formbarkeit auf nickelhaltigen Edelstahl zurück. Diese Eigenschaften sorgen für eine lange und zuverlässige Nutzdauer.

Aufzüge Viele modernen Aufzüge, Rolltreppen und Treppengeländer verwenden nickelhaltiger Edelstahl aufgrund seiner idealen Eigenschaften - Stabilität, Langlebigkeit und Ästhetik. Aufgrund der Formbarkeit von Nickel kann harter Edelstahl wellenförmig gestaltet werden, wodurch er auch graffitiresistent wird.

Verkehrsinfrastruktur Der Einsatz von Bewehrungen aus Edelstahl als teilweiser bzw. vollständiger Ersatz von normalem Bewehrungsrundstahl ist eine gängige Lösung für Strukturen, die in einem agressiven Umfeld korrosionsanfällig sind, insbesondere infolge von Meeresgischt oder Auftausalz.

Containerpier Ein Beispiel ist ein Containerpier in Progreso in Mexiko - eine Betonstruktur, die mit nickelhaltigem Edelstahl verstärkt wurde und nach über 65 Jahren Nutzung immer noch in ausgezeichnetem Zustand ist. Sie ist 6,5 Kilometer lang und als Containerund Kreuzschiffhafen in ständigem Gebrauch. Dreißig Jahre später wurde eine zweite Pier unter Einsatz von Bewehrungsrundstahl aus gewöhnlichem Stahl gebaut. Sie verfiel sehr schnell, und anstatt sie unter erheblichem wirtschaftlichen, Material- und Umweltkostenaufwand zu sanieren, wurde sie teilweise abgebaut, während der Rest nach und nach zusammenfiel. Die ursprüngliche Pier ist nach wie vor im Dienst und ist ein Beispiel für die Kosteneffektivität geeigneter nickelhaltiger Werkstoffe im Originalbau über seine gesamte Nutzungsdauer hinweg.

Wichtigste Fakten Jedes Jahr macht Nickel es möglich, dass ca. 2 Milliarden Menschen und 34 Millionen Tonnen Güter von einem Ort zum anderen geflogen werden Betonstrukturen aus EdelstahlBewehrungsrundstahl halten mindestens doppelt so lange wie Strukturen aus C-StahlBewehrungsrundstahl Im Laufe ihrer Nutzungsdauer produzieren Hybridautos mit Nickel-Metallhybridbatterien 50% weniger Verschmutzung und Treibhausgase als vergleichbare Benzinautos  

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Nickel in der Welt von Morgen

Die globalen Herausforderungen angehen

Innovation und Technologie

Innovation

und

Technologie

Obwohl die Lebensqualität sich in vielen Teilen der Welt verbessert, leben immer noch Millionen von Menschen unter der Armutsgrenze. Innovative Technologien können ihren Beitrag dazu leisten, das tägliche Leben besser und effizienter zu machen und den Bedürfnissen in den Industrie- und Entwicklungsländern gerecht zu werden. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen die Hersteller innovativ bei der Schaffung benutzerfreundlichen Produkten und Dienstleistungen sein.

Gleichzeitig werden die moralischen und ethischen Aspekte für die Verbraucher zunehmend wichtig, was sich an der steigenden Nachfrage nach Produktmarken ablesen lässt, die Informationen zu Umwelt und Gesellschaft enthalten. Digitale Kommunikation über Handys, Laptops, Endgeräte und andere schnurlose Geräte, die mit immer schnelleren und intelligenteren Modellen auf dem Markt erscheinen, wird ein wesentlicher Teil der Zukunft sein.

“Formgedächtnis, elektrochemische und magnetische Eigenschaften von Nickel ermöglichen Innovation und Durchbrüche in der Wissenschaft.”

Copyright 2012 HTL Laboratories - Alle Rechte vorbehalten. Foto: Dan Little Photography

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Nickel in der Welt von Morgen

Nickel & Innovation Mit Nickel sind zahlreiche Qualitäten assoziiert, die weiterhin die Grundlage für Innovation, wissenschaftliche Durchbrüche und Nachhaltigkeit in den kommenden Jahrzehnten und Jahrhunderten bilden werden. Nickel ermöglicht Innovation direkt aufgrund seines Formgedächtnisses sowie seiner elektrochemischen und magnetischen Eigenschaften. Nickel unterstützt außerdem den Einsatz anderer Elemente und Werkstoffe in innovativen Anwendungen über die bekannten Eigenschaften von Nickellegierungen.

Die globalen Herausforderungen angehen

In den kommenden Jahrzehnten werden kontinuierlich Fortschritte bei der Entwicklung von Prozessen und Produkten gemacht werden, damit Materialien leicht bestimmt, getrennt und am Ende der Nutzungsdauer wiederverwertet werden können. Bauen für die Umwelt ist eine wachsende Disziplin, die außergewöhnliche Auswirkungen auf die Art, wie Produkte entwickelt werden, haben wird. Die zunehmende Betonung der Konstruktion spiegelt nicht nur die Art der Produktnutzung wider, sie zeigt auch, wie sie am Ende ihrer Nutzungsdauer gehandhabt werden. Immer höhere Prozentsätze von Werkstoffen in Produkten - z. B. das in Batterien, elektrischen Systemen, Telefongeräten, Reißverschlüssen und Hunderten von anderen Konsumgütern enthaltene Nickel - werden wiederverwertet, anstatt auf Deponien zu landen. Aufgrund des wirtschaftlichen Werts von Nickel und der Tatsache, dass seine ursprünglichen Eigenschaften wiederhergestellt werden können, gibt es finanzielle wie auch aufsichtsrechtliche und ethische Gründe, um Anstrengungen zu unternehmen, dieses talentierteste aller metallischen Elemente wiederzuverwerten.

Neue Materialien Gitterwerk aus Nickel Forscher haben ein Gitterwerk geschaffen, dessen Konstruktion an eine Version des Eiffelturms im Kleinformat denken lässt, also stark ist, aber vorwiegend aus Luft besteht. Diese Struktur wurde ausschließlich aus hohlen Nickelröhrchen gefertigt. Es wird damit gerechnet, dass die Schaffung dieses schockabsorbierenden Gitterwerks aus Nickel mit extrem niedriger Dichte verschiedenen Industriesektoren zugute kommen wird, u. a. Fahrzeugen, Flugzeugen und Batterien. Es handelt sich in der Tat um das leichteste Material der Welt mit einer Dichte von nur 0,9 Milligramm pro Kubikzentimeter. Dieses „Mikrogitter“ wurde hauptsächlich geschaffen, um Geräusche, Vibrationen und Schocks zu absorbieren, könnte aber auch z. B. in Lithium-Ionen-Akkus, Luftkühlungsgeräten für Computer und bei der Herstellung von Autos, Flugzeugen und Raumflugzeugen eingesetzt werden, die leichte Werkstoffe benötigen.

Innovation und Technologie

Formgedächtnislegierungen “Aufgrund des wirtschaftlichen Werts von Nickel und der Tatsache, dass seine ursprünglichen Eigenschaften wiederhergestellt werden können, gibt es finanzielle wie auch aufsichtsrechtliche und ethische Gründe, um Anstrengungen zu unternehmen, dieses talentierteste aller metallischen Elemente wiederzuverwerten.”

Die Nickel-Titan-Formgedächtnis-Legierung ist ein „intelligentes Metall“, das sich an seine Form „erinnert“ und durch Hitzeeinwirkung wieder in diese Form gebracht werden kann, nachdem es deformiert wurde.

Brücken Brücken in erdbebengefährdeten Regionen können eines Tages von den superelastischen Eigenschaften von Formgedächtnis-Legierungen aus Nickel und Titan profitieren. Bei einem Erdbeben schwingen Brücken vor und zurück und in vielen Fällen führt dies zu einer dauerhaften Seitenneigung. Neue Forschungsergebnisse lassen darauf schließen, dass Bauingenieure den Schaden, der durch Erdbeben an Brücken entsteht, durch die Integration von Formgedächtnislegierugen aus Nickel und Titan in die Brückenpfeiler reduzieren können.

Hautähnliche Polymere Chemieingenieure haben das Potenzial selbstheilender Polymere in epidermischer Elektronik erforscht. Im Lauf ihrer Arbeit wurde deutlich, dass alle bislang entwickelten selbstheilenden Polymere eine sehr niedrige elektrische Leitfähigkeit besitzen und daher in elektrischen Sensoren von geringem Nutzen sind. Die Forscher haben sich daher darum bemüht, die Leitfähigkeit von Polymeren zu steigern, indem sie Nickelatome hinzugefügt haben, die sich zwischen den Metallatomen bewegen. Entsprechend wurde der elektrische Widerstand des Polymers verändert, so dass sich Kräfte wie Druck und Drehung im Verhalten des Polymers widerspiegeln. Dieses Material ist wie eine synthetische Version von menschlicher Haut: flexibel, sensibel, elektrisch leitend und selbstheilend.

Gate Bridge in Tokio

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Nickel in der Welt von Morgen

Neue grünere Technologien Elektrochemische Eigenschaften Die Suche nach Möglichkeiten, um Wärme effizient aus Abfällen in nützliche Elektrizität zu verwandeln, ist ein andauernder Prozess. Einer der vielversprechenden Wege beinhaltet eine multiferroische Legierung mit einem Nickelgehalt von 4%, die eine solche Umwandlung ermöglicht. Ferroische Legierungen sind Materialien, bei denen bei spezifischen Temperaturen eine plötzliche Phasenveränderung einsetzt, die wiederum eine wesentliche Veränderung ihrer ferromagnetischen, ferroelektrischen oder ferroelastischen Eigenschaften bewirkt. Viele mögliche Quellen von Abwärme könnten durch diesen Prozess verwendet werden, um Elektrizität zu produzieren.

Die globalen Herausforderungen angehen

Dazu gehört Wärme aus Auto-Abgassystemen, Wärme aus elektronischen Geräten (einschl. Computern) und Wärme von Kraftwerken und Industrieanlagen, die heute entweder durch den Kamin entweicht oder über einen Wärmetauscher in Seen oder Meere gelangt. Die elektrochemischen Eigenschaften von Nickel versprechen, kohlenstofffreie Energie aus Wärme zu schaffen, die im Moment noch vergeudet wird.

Kommunikationstechnologien Nickel spielt in den Kommunikationstechnologien von heute eine zentrale Rolle.

Mobiltelefone Nickel ist für die Handyakkus und das elektronische Funktionsfähigkeit der Geräte wesentlich. Es ist ein unabdinglicher Teil der elektrischen Schaltkreise eines Mobiltelefons: der Kondensator. Schichten von ultrafeinem Nickelstaub werden in der neuen Generation von Kondensatoren verwendet und ersetzen ältere, teurere Technologien, die Edelmetalle wie Gold und Palladium benötigten. Durch Senkung der Komponentenkosten trägt Nickel dazu bei, die Mobilfunktechnik mehr Menschen zugänglich zu machen und gleichzeitig die Nachfrage nach Elementen zu reduzieren, die in der Natur selten vorkommen und deren Produktion aus ökologischer und ökonomischer Sicht aufwendiger ist.

Innovation und Technologie

Durch die Einführung von Dünnschichtköpfen in Computern konnte die Speicherdichte der Magnetaufzeichnung seit 1979 jede acht Jahre um das Zehnfache gesteigert werden. Diese Fortschritte haben es ermöglicht, die Nutzung von FestplattenLaufwerken auf eine große Anzahl von Konsumanwendungen wie zum Beispiel Smartphones, MP3-Geräte und Videospielkonsolen auszuweiten.

Kupfer-Nickel-Nanodraht

Festplatte Im vergangenen Jahrhundert sind Computer und Laptops immer kleinformatiger geworden, während ihre Speicher-, Betriebs- und Hochgeschwindigkeitskapazität weiter steigt. Als das erste Computerplattenspeichersystem erfunden wurde, waren die Platten zweimal so groß wie Vinyl-Schallplatten (Durchmesser 150 cm) und konnten 100 Kilobytes speichern. Die heutigen Festplattenlaufwerke können weniger als 1 cm weit sein und mehr als 400 Gigabytes speichern - das entspricht einer 60 millionenfachen Steigerung der Leistung. Die Entwicklung im Bereich der Computertechnologie lässt sich zum Teil auf Fortschritte bei den Magnetköpfen zum Lesen und Beschreiben von Datenträgern zurückführen. Die fortgeschrittensten Lese- und Schreibköpfe verwenden Dünnschichttechnik. Nickel ist ein entscheidender Bestandteil dieser Technologie; zwei Teile der Filmköpfe sind magnetische Legierungsschichten, die zu 81% aus Nickel bestehen.

Ein Nano-Drahtmaterial aus Kupfer und Nickel wurde synthetisiert, was die Kosten von gedruckter Eletronik wie zum Beispiel Elektropapier, „intelligenter Verpackung“ und Bekleidung mit eingebauten interaktiven Eigenschaften reduzieren könnte. Diese und andere expandierende Anwendungen wie z. B. Flachbildfernsehgeräte, E-Leser, Smartphones und ähnliche erfordern eine Filmschicht, die Leitfähigkeit ermöglicht, ohne gleichzeitig die Lichtübertragung zu blockieren. Kuper-Nickel-Nanodrahtfolien können von einer Flüssigkeit in einem schnellen und kostengünstigen Prozess abgeschieden werden. Diese leitfähigen Folien sind nicht nur flexibler als die aktuell verwendeten Folien, Kupfer ist 1.000 Mal häufiger in der Erdkruste vorhanden und 100 Mal kostengünstiger als Indium. Durch die Beschichtung von Kuper-Nanodraht mit Nickel sind die Nanodrahtfolien 1.000 Mal oxidationsresister als Folien von Kupfer-Nanodraht und 100 Mal oxidationsresister als Silber-Nanodrahtfolien. Alle diese Faktoren machen Kuper-Nickel-Nanodraht höchst attraktiv für die Schaffung von transparenten leitungsfähigen Folien in druckbaren Elektronikgeräten.

Wichtigste Fakten Nickel ist ein entscheidender Bestandteil der modernen Festplattenlaufwerke, die weniger als 1 cm weit sein können und mehr als 400 Gigabytes Speicherkapazität haben Nickel macht weniger als 1% des Gewichts eines Handys aus, ist jedoch für seine Funktionsfähigkeit entscheidend Durch Änderung des elektrischen Widerstands eines Polymers mithilfe von Nickel haben Wissenschaftler ein Material geschaffen, das einer synthetischen Version von menschlicher Haut ähnelt: flexibel, sensibel und selbstheilend

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Über das Nickel Institute Das Nickel Institute ist eine gemeinnützige Einrichtung. Es vertritt die Interessen von über 20 Unternehmen, die zusammen rund 75% der jährlichen Nickelproduktion weltweit erbringen. Im Namen seiner Mitglieder fördert das Nickel Institute die Produktion, Nutzung und Wiederverwendung von Nickel auf gesellschafts- und umweltverträgliche Weise. Dies wird wie folgt erreicht: durch Förderung der angemessenen Nutzung von Nickel in allen seinen Formen weltweit; durch Befürwortung der angemessenen Anwendung von Gesundheits- und Umweltvorschriften auf Grundlage solider wissenschaftlicher Erkenntnisse; und durch Förderung der Erkenntnisse zu nickelbezogenen Gesundheits- und Umweltthemen mittels wissenschaftlicher Forschung. Das Nickel Institute ist ein verantwortliches, starkes Sprachrohr für die globale Industrie und arbeitet mit anderen internationalen, regionalen und nationalen Metallverbänden sowie den internationalen und nationalen Edelstahlverbänden zusammen, um die sichere Nutzung von Nickel auf der gesamten Welt weiterzuentwickeln und zu fördern.

Das Institute entwickelt den Markt durch ein weltweites Netz von hochqualifizierten Spezialisten weiter, die technisches Wissen über Nickel, seine Eigenschaften und Nutzungsmöglichkeiten anbieten, um so für optimale Leistung, sichere Handhabung und Nutzung zu sorgen. Das Nickel Institute initiiert und finanziert wissenschaftliche Forschungsprogramme aktiv, um die Rolle von Nickel in der menschlichen Gesundheit und der Umwelt zu analysieren. Es setzt sich dafür ein, wissenschaftlich rigorose Forschung zu unterstützen und ein generelles Bewusstsein für Sorgfalt in der Produktion, Handhabung, Nutzung und Entsorgung von Nickel zu schaffen. Das Nickel Institute teilt sein Nickelwissen und trägt Sorge, dass rigorose wissenschaftliche Forschung als Basis für die Regulierung der Nickelwirtschaft und der Branchen, die Nickel weltweit verwenden, angewandt wird.

Alle Informationen sind korrekt zum Zeitpunkt der Veröffentlichung - August 2013