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Egal ob in Küche oder Industrie: Gekühlt werden muss immer. Für die Umwelt sind Kältemittel allerdings problematisch. Lena Maria Maier am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM erforscht ein Verfahren, das zugleich umweltfreundlich und effizient ist. Die Basis: Magnetokalorische Materialien.

Das Bild zeigt die Physikerin Lena Maria Maier vom IPM, wie sie freundlich in die Kamera lächelt.

Normalerweise sorgt ein Kältemittel dafür, dass es im Kühlschrank schön kalt ist. Ein eingebauter Kompressor hält den Kältekreislauf in Gang. Bei Haushaltskühlschränken wird ein umweltvertägliches, aber explosives Kältemittel eingesetzt. In größeren Anlagen jedoch sind die Gefahren für Mensch und Umwelt oft erheblich.

Und: Eine europaweite Verordnung schreibt vor, dass Kältemittel auf Fluorkohlenwasserstoffbasis reduziert werden müssen – aus Gründen des Umweltschutzes. Denn wenn Fluorkohlenwasserstoff als Kältemittel verwendet wird, steigt das Treibhauspotenzial. Ein Dilemma für die Kälteindustrie.

Kalt, aber umweltfreundlich

ForscherInnen wie Lena Maria Maier, 31, arbeiten an der Lösung des Problems. Am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg untersucht die junge Physikerin einen komplett neuen Ansatz: Sie will auf das übliche Kältemittel verzichten. Auch ein Kompressor wäre beim Kühlen künftig überflüssig. Lenas Basis bilden stattdessen magnetokalorische Materialien. Werden solche Festkörperkältemittel einem starken Magnetfeld ausgesetzt, erhöht sich ihre Temperatur. Umgekehrt sinkt die Temperatur im Material, wenn das Magnetfeld abnimmt. Effekte, die sich Lena bei der Kühlung zunutze macht. Effizienter soll dieses Verfahren sein – und umweltfreundlicher. Einen magnetokalorischen Prototyp gibt es im Labor zwar noch nicht. „Aber die bisherigen Untersuchungen sehen sehr vielversprechend aus“, erzählt Lena.

 

Ein Nebenjob, der erdet

Zur Physik fand sie bereits in der Schule. Schon in der Oberstufe fand sie das Fach spannend und war entsprechend gut darin. „Die Physik ist so extrem weit gefächert, man kann in viele Bereiche eintauchen – das finde ich sehr attraktiv.“ Die Studienwahl fiel ihr darum leicht. Den Bachelor in Physik machte sie an der Universität Stuttgart, den Master im Karlsruher Institut für Technologie.

Klar, dass so ein Physikstudium kein Spaziergang ist. Bis zwölf Uhr nachts saß Lena oft über den Aufgabenblättern. Am Wochenende jobbte sie beim Automobilclub im Notruf, um Geld zu verdienen. Das hat das Studieren zwar nicht einfacher gemacht, sie aber auch „ein bisschen geerdet“. Die Not der Kunden, die anriefen und Hilfe brauchten: „Das war etwas komplett anderes und hat mich weitergebracht.“ Nebenbei lernte sie, mit Menschen zu kommunizieren: Auch eine wichtige Fähigkeit für den Job, den sie macht.

Ohne Lerngruppe wird´s nix

Ohnehin würde sie nie mit einer Sache aufhören, nur weil sie ein bisschen anstrengend ist. „Vom Typ her mache ich immer weiter. Auch, wenn es gerade nicht so angenehm ist.“ Was sie motiviert hat? Eine gute Lerngruppe! Die gehört zum Physikstudium einfach dazu. Vor allem während des Bachelors braucht man zum Durchhalten die gegenseitige Unterstützung. „Wenn man sich nicht mit anderen zusammentut, schaffen das Studium die allerwenigsten.“

Denn so manches ist ja anders, beim Studieren. Wer in der Schule immer eine Physikeins hatte, wird in den ersten Semestern an der Uni häufig von seinen Noten enttäuscht. Das ging auch Lena so. Aber ein Grund, das Studium abzubrechen, war das für sie nicht. Sie hat einfach ihre Erwartungen verändert. Wenn man weiß, dass es für eine Klausur kaum Einsen gibt, kann auch eine Zwei glücklich und eine Drei zufrieden machen. „Und irgendwann entwickelt man ein Gespür dafür, wie viel man lernen muss und was wichtig ist.“ Dann werden auch die Noten besser.

Jeder pflegt seine Vorurteile

Die Belohnung kommt spätestens mit dem Masterstudium, wo weniger durchfallen „und man nur noch studiert, was einen wirklich interessiert.“ Lena gehört zu den wenigen Frauen, die den Master in Physik gemacht haben. Noch immer studieren vor allem Männer Physik. Gestört hat sie das nie. Manchmal spürt sie zwar noch heute das eine oder andere Vorurteil. Etwa, wenn sie einen Kunden aus der Industrie an der Strippe hat – häufig: ein älterer Mann – der sie für die Sekretärin hält. „Ich sag dann, Sie können auch gern mit mir sprechen.“ Gekränkt ist sie davon nicht, eher verwundert. „Man lernt daraus, dass jeder seine Vorurteile hat“, sagt sie fröhlich.

Bei Fraunhofer in Freiburg ist sie nicht nur Forscherin, als Beauftragte für Chancengleichheit unterstützt sie die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen auch dabei, Beruf und Familie zu vereinbaren. Sie selbst genießt es, in einem gemischten Team zu arbeiten, mit Kunden zu kommunizieren und in gemeinsamen Projekten zusammenzuarbeiten. Darum hat sie nach dem Master die Uni verlassen. „Ich will die Anwendung und den Nutzen meiner Arbeit direkt sehen, dafür ist Fraunhofer perfekt.“ Forschung nicht im luftleeren Raum, sondern angewandt und damit auf den Nutzen für die Praxis geprüft: Das ist genau, was sie gesucht hat.

Fehlschläge gehören dazu

Als voll bezahlte Hilfswissenschaftlerin konnte sie hier gleich nach dem Master loslegen.

Dreieinhalb Jahren lang hat sie außerdem an ihrer Promotion gearbeitet, Thema: „Die Entwicklung einer magnetokalorischen Wärmepumpe.“ Dafür saß sie auch mal abends und am Wochenende am Laptop. Mühsam kann das sein. Aber wer forscht, weiß: Fehlschläge gehören dazu. Völlig normal, dass man nach ein paar Monaten Arbeit in ein Projekt steckt und irgendwann feststellt: Man ist keinen Schritt weitergekommen. Das deprimiert. Genau dann hilft es, findet Lena, Kollegen zu haben, die einem sagen: „Du, das war bei mir genauso.“

Macht euch schlau!

Was sie Schülern und Schülerinnen rät, für die Zeit nach dem Abi? Ein halbes Jahr Praktikum bei einem der Fraunhoferinstitute! „Superschlau“ sei das: Denn wenn einem die Arbeit im Forschungsinstitut gefällt, ist man beim Studium gleich doppelt motiviert. Sie selbst wusste von dieser Möglichkeit nichts, als sie Abiturientin war. Aber die vier Monate im Freiwilligendienst in Ghana und die Reisen, die sie gemacht hat vor dem Studium haben ihr auch viel gebracht.

Einen Auslandsaufenthalt plane man am besten für den Master, sagt sie, denn während des Bachelors sei man zu sehr auf Gruppenarbeit angewiesen. „Ich selbst hatte leider damals Angst, zu lange zu studieren. Das habe ich falsch eingeschätzt. Bisher hat mich niemand gefragt, wie lange ich im Studium gebraucht habe. Manchmal ist es besser, sich mehr Zeit zu lassen.“

Manches fehlt gerade

Im Alltag hat sie sich Inseln der Erholung geschaffen. Normalerweise besucht sie einen Yogakurs, macht Sprinttraining und trainiert Kraft im Freiburger Seepark, trifft sich mit Freunden und Familie. Seit Corona ist das anders. Ihre Sporteinheit hat sie auf den Mittag gelegt, dafür arbeitet sie abends länger. Lieber ginge sie ins Büro und Labor. „Mir fehlt der soziale Austausch, mir fehlen die Kollegen und das Drumherum“, sagt sie. Immerhin: Man hat ja Skype, das ist besser als nichts. Woran sie das Homeoffice erinnert? „Das alles fühlt sich an wie eine große Abschlussarbeit“. Gut möglich darum, dass sie mit ihrer Doktorarbeit im Coronajahr darum ein ganzes Stück voran kam: Gerade wartet sie auf das Gutachten.

Text und Bild: © Fraunhofer/Fraunhofer IPM.

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