Polymerbeton mit Wüstensand


Im Gegensatz zu viele anderen Sanden, die recht gezackte oder kantige Körner haben, sind die Körner von Wüstensand ziemlich rund. Das hat zur Folge dass sie gut übereinander rollen und schlecht gegeneinander verkeilen oder verzahnen, was sie als Zusatz zu Beton für Bauzwecke wertlos macht – Beton aus Wüstensand wird nicht fest genug.

Wüstensand gibt es zwar überreichlich, er ist beim Bau aber unbrauchbar, der Wind schleift die Körner so rund und glatt, dass sie schlecht haften.

Quelle: http://www.tagesanzeiger.ch/wirtschaft/Der-Sand-wird-knapp/story/24574400

Diese Tage fand ich dann den folgenden Artikel – wenn man den richtigen Binder verwendet, kann man auch mit den runden Wüstensandkörnern stabile Bausteine herstellen:

https://www.heise.de/newsticker/meldung/Mit-einem-neuen-Verfahren-wird-aus-Wuestensand-ein-Baumaterial-3745747.html

In meiner Zeit als Modellbauer konnte ich einige Erfahrungen mit Polyester- und Epoxidharzen sammeln. Mein Eindruck ist, dass diese Harze an sich schon so stabil sind, dass sie mit fast jedem Füllmaterial als Baustoff taugen sollten. Sie sind allerdings teuer – das erwähnt auch der Artikel, dass die Bausteine aus Polymerbeton recht teuer sind.

Ein Zitat aus dem Artikel:

Zwar sind die Steine aus Polymerbeton relativ teuer, doch laut Dust werden Häuser damit trotzdem billiger als gewöhnliche. Seine Begründung: Man braucht dafür weder einen Kran noch Bauprofis und zudem weniger Material. Eine schlüsselfertige 37-Quadratmeter-Unterkunft soll sich auf diese Weise für rund 15.000 Euro errichten lassen, der Rohbau sogar für nur 5.000 Euro.

In Ägypten, Tunesien, Algerien und Marokko kann ich mir vorstellen, dass das Verfahren im Vergleich zum Bauen mit importierten Sand und Beton konkurrenzfähig ist. In den südlichen Sahara-Anreinerstaaten eher weniger, dort werden 15.000 Euro für ein kleines Haus vermutlich für viele zu teuer sein.

Viele arabische Staaten sind eher reich, und haben reichlich Wüstensand. Dort dürfte das Verfahren auch interessant sein, ebenso in China mit der Wüste Gobi.

Was mich jetzt noch interessieren würde, sind die Ausdünstungen, welche die kunstharzgebundenen Bausteine an die Raumluft in den Häusern abgeben. Auf meinen Dosen mit Polyester- und Epoxidharz prangten immer schöne Warnzeichen wie „Reizend„, d.h. zumindest im Rohzustand sind diese Harze nicht so gut verträglich.

Leider sagt der Artikel dazu nichts, nicht einmal welche Art von Harzen verwendet wird – verständlich einerseits, das ist vermutlich das Kerngeheimnis des Geschäfts; wenn man die Harze kennt, kann das vermutlich jeder machen. Schade aber, denn auf diese Weise kann man nicht recherchieren, was über die gesundheitlichen Auswirkungen dieser Harze bekannt ist.

Mein Fazit – Schön, dass die Sandknappheit gelindert werden kann, indem man Bausteine aus Wüstensand mit Polymerbinder herstellt. Schade, dass über die Wirkungen der Harze bzw. der Ausdünstungen auf den Menschen nichts berichtet wird.

PS: Noch ein zweiter Artikel zum Thema, kurz und dennoch informativ:

http://www.trendsderzukunft.de/neues-kunstharz-statt-zement-stabile-haeuser-aus-wuestensand-erstmals-moeglich/2016/11/18/

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Nahtlos wiederholbare Texturen aus 4D Rauschen


Unlängst schrieb ich noch, dass ich nicht weiß, wie man nahtlos wiederholbare Texturen aus Simplex Noise erzeugen kann. Versuche per Modulo-Operator zu wiederholbaren Mustern zu kommen schlugen fehl. Ich denke trotzdem, dass es per Modulo gehen müsste, aber mir fehlt das Verständnis für die „Innereien“ der Simplex Noise, um den Eingriff richtig durchzuführen.

Bei einer Recherche nach hilfreichen Informationen bin ich dann auf diesen Artikel gestoßen:

https://www.gamedev.net/blogs/entry/2138456-seamless-noise/

Die Idee mit dem 3D Torus hatte ich auch schon, aber aus eben dem Grund verworfen, den der Autor des Artikels auch nennt – es gibt Verzerrungen im Muster, weil der innere Radius des Torus kleiner ist als der äußere und die abgerollte Fläche streng genommen kein Rechteck ist, bzw. wenn man sie auf ein Rechteck abbildet, dann wird das Muster auf der Fläche verzerrt.

Was ich nicht wusste, ist, dass man den Torus-Trick auch in vier Dimensionen machen kann, und dass sich die Einbettung zweier Kreisbewegungen in vier Dimensionen verzerrungsfrei auf ein Rechteck abbilden lässt.

Nahtlos wiederholbares Muster
Nahtlos wiederholbares Muster

Der Nachteil ist, dass die Berechnung der Simplex Noise in vier Dimensionen deutlich langsamer ist als in zwei Dimensionen. Aber zumindest habe ich jetzt eine Möglichkeit, nahtlos wiederholbare Texturen zu errechnen.

Wiederholung 2x2
Wiederholung 2×2

Da fragen die Leute immer, wozu im Leben man so viel Mathe braucht – also wenn man mit prozeduraler  Computergrafik arbeitet, dann beantwortet sich die Frage von selbst. Und selbst wenn ich viel Mathe im Studium gelernt habe, es war immer noch nicht genug für diese Art von Anwendungen. Sonst könnte ich jetzt die Simplex Noise auch Modulo rechnen und müsste nicht über den 4D Trick gehen, der sich mir auch nur ungefähr erschliesst – auch wenn ich die Abwicklung eines 3D Torus auf eine 2D Fläche mathematisch gerade noch so hinbekommen hätte, in 4D hätte ich das ohne die Hilfe des Artikels nicht geschafft, besser gesagt, ich hätte mir nicht mal vorstellen können, dass es für 4D eine analoge und verzerrungsfreie Abwicklung gibt.

 

 

Grenfell Tower – Giftige Gase durch Fassadenbrand


Es ist ja schon schlimm genug, dass man Gebäude mit brennbaren Materialen verkleidet, so dass ein Feuer sich recht schnell entlang der Fassade am Gebäude hochfressen kann. So reicht eine brennende Mülltonne, die an einer Steinwand gerade mal einen Rußfleck hinterlassen würde, nun als Auslöser für einen Großbrand.

Schlimmer ist es jedoch, wenn das verwendete Material beim Brand auch noch giftige Gase erzeugt, welche die Bewohner des Hauses lähmen oder anderweitig handlungsunfähig machen, so dass sie im Brandfall nicht einmal mehr aus eigener Kraft fliehen können.

http://www.telegraph.co.uk/news/2017/06/22/grenfell-tower-victims-poisoned-cyanide-insulation-released/

Das am Grenfell Tower verwendete Dämmaterial Polyisocyanurat setzt beim Brand Blausäure und Kohlenmonoxid fei.

Zum Kohlenmonoxid weiß Wikipedia:

Das Gas ist giftig, da es viel stärker an Hämoglobin bindet als Sauerstoff und so den Sauerstofftransport durch das Blut unterbindet. Die Kohlenstoffmonoxidintoxikation ist häufig ein Teilvorgang der Rauchgasvergiftung […]; sie kann innerhalb kurzer Zeit tödlich sein.

Kurz gesagt, dieses Gas erstickt die Opfer, weil das Blut keinen Sauerstoff mehr transportieren kann. Durch den Sauerstoffmangel verliert das Opfer relativ schnell das Bewusstsein und kann sich damit nicht mehr selbst helfen, selbst wenn es bis zum Eintritt des Todes noch etwas dauert und eine Rettung möglich wäre.

Zur Blausäure sagt Wikipedia:

Blausäure ist extrem giftig, schon 1–2 mg Blausäure pro kg Körpermasse wirken tödlich. Die Aufnahme kann, neben der direkten Einnahme, auch über die Atemwege und die Haut erfolgen. Letzteres wird durch Schweiß begünstigt, da Blausäure eine hohe Wasserlöslichkeit besitzt.

Auch dieses Gas wirkt erstickend, aber auf einer anderen, der zellulären Ebene. Die Zellen können keinen Sauerstoff mehr verwerten, da die entsprechenden Enzyme blockiert werden. Das führt sehr schnell zum Tod.

Die Fassade am Grenfell Tower war also nicht nur brennbar, sondern setzte auch giftige Gase frei, die im Falle der Bläusaure schon in geringer Konzentration tödlich sind, auch Kohlenmonoxidvergiftungen sind nicht zu unterschätzen, zu viele Menschen sind daran schon gestorben.

Ich frage mich, ob Deutschland in diesem Zitat aus dem Artikel, im Satz, “ and most of the EU“ mit gemeint ist:

The UK and most of Europe have no regulations on the toxicity of fire smoke from construction products, even though escape from a high-rise building may be equally impossible

Prof Richard Hull

In der EU wird so viel reguliert, inklusive der maximalen Stromaufnahme eines Staubsaugers, aber Baustoffe, die im Brandfall giftige Gase freisetzen, nicht? Ich glaube, da muss ich noch mal extra recherchieren.

Im Prinzip bin ich für Wärmedämmung an Gebäuden, aber diese sollte nicht zur potentiellen Todesfalle für die Bewohner werden. Vor allem, wenn es z.B. mit Glas- oder Steinwolle ungiftige und nicht brennbare Dämmstoffe gibt, die auch bei der Entsorgung kein Problem sind – das bei uns so gern verwendete, brandgehemmte Styropor ist streng genommen wegen der für den Brandschutz verwendeten Chemikalien Sondermüll, auch wenn es Ausnahmereglungen speziell für Styropor als Baumaterial gibt. Giftig bleibt es trotz der Sonderlocke für die Entsorger.

 

Lesetipp: Katzen sind extreme Ausreisser unter den domestizierten Tieren


Ein kleiner Bericht über neuere Untersuchungen zur Geschichte und Verbreitung der Hauskatze in den letzten 10.000 Jahren:

https://arstechnica.com/science/2017/06/cats-are-an-extreme-outlier-among-domestic-animals/

Zitat:

Today, cats still share our homes and food, and for thousands of years they have worked alongside farmers and sailors to eradicate vermin. If we haven’t domesticated cats, what exactly have we done to them?

Meine Antwort:

Wir boten ihnen Schutz und Lebensraum, daher die lange Co-Evolution und Zusammenarbeit. Katzen waren nützlich genug in der Art und Weise wie sie waren, ebenso ästhetisch genug, dass kein großer Bedarf bestand, sie zu verändern. Sie waren nützlich und anmutig, ganz von Natur aus.

Ich vermute jedoch, es fand eine Selektion statt – nur „sozialverträgliche“ Katzen blieben dauerhaft beim Menschen, so dass die heutigen Hauskatzen sozusagen die Auslese an gut sozialverträglichen Katzen sind. Die anderen blieben oder wurden wieder Wildkatzen.

Von Schiffskatzen gibt es auch eine nette Geschichte – der unsinkbare Sam überlebte drei Schiffsuntergänge:

https://en.wikipedia.org/wiki/Unsinkable_Sam

Da Katzen mehrheitlich wasserscheu sind, erscheint mir das noch um so beindruckender.

Katzen sind heute im Internet populär, aber geliebt wurden sie scheinbar schon immer:

there’s a 9,500-year-old grave in Cyprus with a cat buried alongside its human

Eine Katze die vor 9.500 Jahren in Zypern zusammen mit ihrem Besitzer bestattet wurde – ich betrachte das als Beleg für den hohen Stellenwert, den die Katze im Leben ihres Besitzers eingenommen hatte.

Landschaftsgenerator zu Texturgenerator


Schon beim Entwurf der ersten Fassung meines Landschaftsgenerators schwang die Idee mit, nicht nur Höhenprofile sondern auch andere Sorten von Texturen zu erzeugen. Naheliegend war, die Simplex-Noise Funktion auch für die klassischen Wolkenstrukturen zu verwenden:

Wolkentextur
Wolkentextur

Weitere Ideen sind Gesteinssorten wie Granit oder Marmor, die sich per Simplex-Noise ebenfalls relativ leicht erzeugen lassen. Dazu kämen noch Holz und Zwiebelstrukturen.

Unverhältnismässig aufwändig war die Programmierung des Farbgradienten-Einstellers. Aber das ist jetzt geschafft, und man kann Farbgradienten als lineare Interpolation durch eine beliebige Anzahl von Stützpunkten festlegen. Schöner wäre vermutlich eine kubische Interpolation, aber im Moment bin ich froh, dass es überhaupt funktioniert.

Was ich noch nicht herausgefunden habe ist es, wie man Simplex-Noise modulo der Texturgröße berechnen kann, um Muster zu erzeugen, deren linke Seite nahtlos and die rechte passt, ebenso die obere an die untere Seite, damit man nahtlose Kachelmuster erstellen kann.

Solarkraft in Marokko


Ich oute mich jetzt mal als großen Fan der Nutzung von Sonnenenergie, nicht nur zur Stromerzeugung sondern auch als Wärmequelle. Eigentlich interessiert mich sogar mehr die Wärme als der Strom, weil der Wirkungsgrad der Verstromung je nach Technologie bei 15-30% liegt, die Sonne als Wärmequelle jedoch zu praktisch 100% genutzt werden kann – ok, Verluste gibt es auch hier, aber die Energieform muss nicht gewandelt werden, d.h. die Verluste sind prinzipiell viel geringer als bei der Verstromung.

Es wird schon ein Jahr her sein, oder mehr, als mich ein Artikel auf den Neubau eines Kraftwerksparks in Marokko aufmerksam machte. Dort werden vier Solarkraftwerke, Noor I bis Noor IV, errichtet, die drei verschiedene Technologien nutzen werden.

  • Zwei Parabolrinnenkraftwerke (Noor I und II)
  • Ein Solarturmkraftwerk (Noor III)
  • Einmal Photovoltaik mit Solarzellen (Noor IV)

Spannend an den ersten beiden Technologien ist es, dass die tagsüber gesammelte Wärme gespeichert (*) werden kann, und man den Dampf für die Turbinen in den Abendstunden mit der gespeicherten Wärme erzeugen kann, so dass diese Kraftwerke nicht nur tagsüber, sondern auch in den Abendstunden Strom erzeugen könnnen. Für das Turmkraftwerk Noor III ist der Speicher laut der Planung auf 7 Stunden bei Vollast ausgelegt, d.h. noch 7 Stunden nach Sonnenuntergang kann dieses Kraftwerk seine volle Leistung zur Verfügung stellen. Salopp gesagt reicht das, um Abends Fernsehen zu gucken und die Bude zu beleuchten bis man dann ins Bett geht.

Besonders spannend finde ich das Turmkraftwerk auch noch aus einem anderen Grund. Hier wird eine Salzschmelze auf rund 700°C Arbeitstemperatur erwärmt. Das ist eine Temperatur, die auch als Prozesswärme für die chemische Industrie interessant ist. D.h. neben der Verstromung könnte man die Wärme eines solchen Kraftwerks auch direkt für chemische Prozesse nutzen, und damit fossile Brennstoffe als Wärmequelle einsparen.

Der Focus hat ein schönes Luftbild der im Bau befindlichen Anlage veröffentlicht, Stand 03.04.2017:

http://www.focus.de/fotos/das-solarkraftwerk-noor-3-in-der-naehe-von-ouarzazate-marokko_id_6882029.html

Mit solchen Solartürmen können noch höhere Temperaturen erzielt werden. Bis etwa 1300° gehen technisch sinnvolle Anwendungen um Arbeitsmedien zu erwärmen, darüber werden die Materialien für die Absorber und Leitungen knapp. Viele Metalle schmelzen bei diesen Temperaturen oder werden weich, und man muss auf  keramische Elemente oder hochtemperaturfeste Gläser zurückgreifen.

In speziellen Solarschmelzöfen werden routinemässigTemperaturen bis 3.800°C erreicht, was für die Metallverarbeitung bzw. die Keramikherstellung interessant ist. Die Herstellung hochreiner Schmelzen ist hier tendenziell einfacher als in Verbrennungsöfen, da keine Abgase aus einer Verbrennung den Prozess stören.

Gut finde ich, dass hier am gleichen Standort drei Technologien in relativ großem Maßstab erprobt werden, damit hat man gute Vergleichsmöglichkeiten, was die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der Technologien angeht.

(*) Mit mineralischen Speichern, z.B. Keramik oder Gestein, kann auch thermische Energie von über 1500°C gespeichert werden, d.h. man hat hier Temperaturen im Speicher, die für viele industrielle Prozesse interessant sind.

 

 

Dürre, Landwirtschaft und Landnahme in Äthiopien


Ein Bericht von vor 6 Jahren:

http://www.tagesspiegel.de/politik/landwirtschaft-landnahme-in-aethiopien/4016844.html

Meine Meinung: Das Erdöl, das wir für fast umsonst aus dem Boden pumpen, macht den Transport viel zu billig. Sonst würde ein größerer Teil der Produktion lokal verkauft, weil der Transport zu teuer ist. Und die Nahrungsmittelknappheit in Äthiopien wäre nicht ganz so schlimm. Allerdings würden dann die Firmen dort erst gar kein Land pachten, um Großfarmen zu errichten, weil der lokale Markt nicht genügend Gewinn verspricht. Was vielleicht aber nicht so schlecht wäre, denn dann gäbe es genügend Land für die einheimischen Bauern. Im Bericht wurde nicht ganz klar, wie die Lage hier ist. Der Chef der Investitionsagentur des äthiopischen Landwirtschaftsministeriums sagt, es werden nur 14% des nutzbaren Landes bewirtschaftet. Die Bauern aus dem Dorf sagen, man habe ihnen das Land weggenommen – vermutlicht dreht sich der Streit um die besten Ländereien, die von den Investoren begehrt werden, die hier mehr bezahlen können und daher für die Regierung als Pächter attraktiver sind als die eigenen Leute. Das schlechte Land könnte dann die erwähnten 86% nicht bewirtschaftete Flächen ausmachen, die weder die Einheimischen noch die Investoren haben wollen.

Aber egal wie es ist, jetzt, 2017, sieht es so aus:

https://www.heise.de/tp/news/Schwere-Duerre-Hungersnot-am-Horn-von-Afrika-3743909.html

Neben dem Leid der Bevölkerung, frage ich mich, was aus den im ersten Artikel beschriebenen Agrarbetrieben nun wird. Alles Fehlinvestitionen? Oder haben die Betriebe Wasser für die Felder, und nur die einheimische Bevölkerung nicht?

Und wenn es generell an Wasser mangelt, werden irgendwelche Lehren daraus gezogen? Plant die Regierung Wasserspeicher oder andere Anlagen, um Wasser für mehrere Jahre vorrätig zu halten, wenn es einmal mehr als genügend regnet? Oder regnet es generell zu wenig, und man würde solche Speicher nie voll bekommen?

Diese Berichte hinterlassen viel zu viele offene Fragen. Zumindest scheint der erste Bericht darauf hinzudeuten, dass man in Äthiopien zumindest in guten Jahren genügend Nahrungsmittel produzieren kann.

Das Kernproblem zeichnet sich für mich wie folgt: Die Lagerhaltung von Wasser und Nahrungsmitteln (oder alternativ: Rücklagen aus den Devisen aus dem Exports) reichen nicht aus, um schlechte Zeiten zu überbrücken. Weder hat man genügen Vorrate an haltbaren Nahrungsmitteln und Wasser, noch genügend Rücklagen, um in schlechten Zeiten Nahrungsmittel auf dem Weltmarkt erwerben zu können.

Und das müsste wohl nicht sein.