„Komplexe Prozesse ganzheitlich beschreiben“, erklärt Prof. Rainer Helmig, der Leiter des Lehrstuhls für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung am Institut für Wasserbau, das, womit sich seine interdisziplinär zusammengesetzte Wissenschaftlergruppe beschäftigt. Bei den komplexen Prozessen handelt es sich schwerpunktmäßig um Einphasen- und Mehrphasen-Mehrkomponenten-Strömungs- und Transportprozesse in porösen und geklüftet porösen Materialien. Für die Praxis bedeutet dies beispielsweise, dass sich die Forscher der Schadstoffausbreitung im Boden annehmen, was für Deponiedichtungen oder die Entwicklung von Sanierungstechnologien gleichermaßen interessant ist, der Durchströmung von Deichen oder der Speicherung von CO2 tief in der Erde – einem hochaktuellen Forschungsthema angesichts der Klimaerwärmung.

   Im Rahmen eines EU-Projekts wird derzeit in Brandenburg Kohlendioxid in den Salzwasser führenden Untergrund geleitet – die Stuttgarter Wissenschaftler sind mit dabei. Sie erarbeiten eine umfassende numerische Simulation zur Ausbreitung des Treibhausgases in der Tiefe, erstellen sogenannte „what-if“ -Szenarien und hinterfragen: Wo verbleibt das CO2, wie lassen sich die Prozesse am besten beeinflussen und wie die Gefahr eines Lecks minimieren?

   Hydrosysteme finden sich aber auch in der Technik. So wird am Lehrstuhl für Hydromechanik und Hydrosystemmodellierung beispielsweise im Rahmen des internationalen Graduiertenkollegs „Nichtlinearitäten und Upscaling in porösen Medien“ die Strömung von Wasserdampf und Wasser in PEM Brennstoffzellen (Polymer Electrolyte Membrane) simuliert, um deren Betrieb zu optimieren. Und schließlich gibt es Hydrosysteme auch in der Biologie, etwa im Gehirn. Und so ist es gar nicht abwegig, dass sich Diplomanden von Rainer Helmig an einem Gehirnmodell aus Agarose-Gel mit Strömungs- und Teilströmungsprozessen beschäftigen. Sie ziehen daraus Rückschlüsse für die Behandlung von Gehirntumoren, in deren Zentrum die Medikamente direkt über einen Katheter eingebracht werden.

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