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Herausforderungen

Im Jahr 2000 nahmen die Regierungen der Welt die „Millenium-Entwicklungsziele“ der Vereinten Nationen an, die bis 2015 spezifische Ziele setzen, um unter anderem extreme Armut und extremen Hunger zu verringern, den Zugang zu sauberem Wasser und sicheren Sanitäranlagen zu erleichtern, die Kindersterblichkeit zu senken und die Gesundheit von Müttern zu verbessern.

Die Regierungen bereiten gerade ein neues Bündel von Zielen vor, welche  das Entwicklungsprogramm für die Zeit nach 2015 bestimmen werden. Es folgen ein paar Beispiele wie die Kristallographie dazu beitragen kann, dieses Programm voranzubringen.

Herausforderung Nahrungsmittel

Die Weltbevölkerung soll von 7 Mrd. im Jahr 2011 auf 9,1 Mrd im Jahr 2050 ansteigen. Die Kombination von schnellem Bevölkerungswachstum und Ernährungsgewohnheiten, die mehr und mehr Fleisch- und Milchprodukte einschließen, werden die Nachfrage nach Lebensmitteln bis 2050 um 70% erhöhen. Dies stellt eine enorme Herausforderung für die Landwirtschaft dar.

Moderne Kristallographietechniken treiben die Forschung im Landwirtschaftsbereich voran. Kristallographie kann zum Beispiel bei der Untersuchung von Böden eingesetzt werden. Ein ernstzunehmender Grund für die Zerstörung von Böden ist ihre  Versalzung, die natürlich auftreten kann oder durch Menschen verursacht wird. Strukturstudien an Pflanzenproteinen können dabei helfen, Nutzpflanzen zu entwickeln, die gegen salzige Umgebungen beständiger sind.

Die Kristallographie kann auch zur Heilung von Tier- und Pflanzenkrankheiten beitragen, ein Beispiel ist die Forschung über Fäule an Pflanzenarten wie Tomaten, ein anderes die Entwicklung von Impfungen gegen Krankheiten wie Vogel- oder Schweinegrippe. Kristallographische Studien an Bakterien sind außerdem für die Produktion von Nahrungsmitteln aus Milch, Fleisch, Gemüse und anderen Pflanzen wichtig.

Herausforderung Wasser

Obwohl die Weltgemeischaft gerade das Millennium-Entwicklungsziel erreicht hat, die Anzahl der Menschen ohne Zugang zu sauberen Wasser bis 2015 zu halbieren, befinden sich dem Welt-Wasserentwicklungsbericht (2012) zufolge die Subsahara- und die Arabische Region noch im Rückstand. Dasselbe Ziel für grundlegende Hygiene erscheint derzeit ausser Reichweite, da die Hälfte der Bevölkerung in den Entwicklungsregionen, dazu noch keinen Zugang hat. Ausserdem ist die Anzahl von Menschen in Städten, die keinen Zugang zur Versorgung mit sauberem Wasser und zu Sanitäreinrichtungen hat, geschätzt um 20% gestiegen, seit die Millenium-Entwicklungsziele im Jahr 2000 gesteckt wurden. Die städtische Bevölkerung soll sich von 3,4 Mrd. 2009 bis 2050 nahezu auf 6.3 Mrd verdoppeln.

Kristallographie kann dabei helfen, die Wasserqualität in armen Gemeinden zu verbessern, in dem sie zum Beispiel neue Materialien identifiziert, die Monatsvorräte an Wasser mit einem Mal reinigen können, so wie Nanoschwämme (Leitungsfilter) und Nanotabletten. Auch ökologische Lösungen zur Verbesserung der Hygiene können mit Hilfe der Kristallographie entwickelt werden.

Herausforderung Energie

Obwohl Energie in den Millenium-Entwicklungszielen nicht auftauchte, sollte sie im Entwicklungsprogramm nach 2015 ein Schwerpunkt sein.  Im September 2011 startete der UN-Generalsekretär die „Sustainable Energy for All Initiative“.
Es kommt gerade zu einer wachsenden Besorgnis über die Auswirkungen der fossil-intensiven Volkswirtschaften auf das Klima  der Erde und die Anerkennung der Notwendigkeit, den Übergang zu nachhaltigen Energiequellen zu beschleunigen. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur haben sich zwischen 2008 und 2010 die Kohlendioxid (CO2)-Emissionen um 5% auf 30,6 Gigatonnen (Gt)  erhöht, trotz der internationalen Finanzkrise. Wenn die Welt die globale Erwärmung in diesem Jahrhundert auf 2 °C zu halten will, dürfen die CO2-Emissionen des Energiesektors im Jahr 2020  32 Gt nicht überschreiten.