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„Mit der Drohne können wir gezielt nach Menschen im Wasser aber ebenso nach Hinweisen auf ein Unglück suchen “

Thomas Lübcke von der Deutschen Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger, Bremen. referierte auf dem Maritime Research Forum (4. bis 7. September 2018) über: “„Supporting Maritime Search and Rescue Missions with Unmanned Aerial Systems“. Wir haben wir ihm und seinem Kollegen Philipp Gorczak, vom Lehrstuhl für Kommunikationsnetze an der Technischen Universität Dortmund einige Fragen gestellt:

Thomas Lübcke
© Bina Engel
Philipp Gorczak
© Bina Engel

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Woran forschen Sie?
Lübcke: Wir sind ein Verbundforschungsprojekt, in dem es darum geht, ein unbemanntes Luftfahrtsystem, Sie können auch sagen, eine Drohne, so weit zu ertüchtigen, dass sie für die Seenotrettung eingesetzt werden kann. Dafür befassen wir uns zum Beispiel mit Aerodynamik, mit dem Betrieb einer Multisensorplattform und mit Telemetrie, also, wie man Daten von draußen über dem Meer über lange Distanzen an Land übertragen kann.

Welche Verbesserung bringt das für die maritime Branche?
Lübcke: Bisher gibt es kein vergleichbares Gerät – es würde unsere Arbeit aber sehr verbessern. Wir operieren oft sehr weit draußen auf See, was teilweise mit erheblichen Anfahrtszeiten verbunden ist. Werden wir alarmiert, könnte das Fluggerät schon mal vorausfliegen wie ein Fährtenhund und frühzeitig mit der Suche beginnen. Denn die erste Herausforderung ist ja, die Personen in Not zu finden. Bemannte Rettungshubschrauber können und dürfen nicht bei jedem Wetter, etwa bei Nebel oder auch nachts fliegen und würden auch nur wenig sehen. Handelsübliche Drohnen sind weder allwettertauglich, noch bieten sie angemessene Flugzeiten. Unser Fluggerät fliegt drei Stunden und kann auch bei Nacht und Nebel suchen, denn es sucht mit Sensorik, mit Kameras, wir können die Szenerie mit einem Laser im nahen Infrarotbereich beleuchten. Mit der Drohne können wir gezielt nach Menschen im Wasser aber ebenso nach Hinweisen auf ein Unglück suchen, wie Fischkisten, Wrackteile, Ölflecken, etc. Und es macht noch mehr: Die Bilder können an Land übertragen und ausgewertet werden. Außerdem kann es schwache elektronische Signale empfangen, wie sie zum Beispiel von Handys auf der Suche nach Netz ausgestrahlt werden. Die Drohne kann wie eine fliegende Funkzelle agieren, das Handy bucht sich in deren Netz ein und wir können eine Kommunikationsverbindung aufbauen.

Was fasziniert Sie daran?
Gorczak: Ich komme aus der Robotikforschung und kann sagen, aus der Perspektive des Wissenschaftlers ist das Thema Seenotrettung sehr interessant, weil es erstens einer der besten Zwecke ist, für den man forschen kann, Menschenleben retten. Und zweitens, weil es so einfach ist, Leuten zu vermitteln, woran man forscht und was es für einen konkreten Nutzen hat. Es geht am Ende nicht um Tausende Seiten Bericht, sondern darum, dass das Ding fliegt.

Was wird in den nächsten fünf Jahren wichtig in der maritimen Forschung?
Lübcke: Das Thema Green Shipping, also umweltfreundliche maritime Technologien, rückt zunehmend in den Fokus der Öffentlichkeit. Aber auch die Themen Kommunikation, Satellitendienste für den maritimen Sektor oder maritime Simulation werden wichtiger. Viel Potenzial gibt es zudem bei sozial- und verhaltenswissenschaftlichen Fragestellungen im Bereich Human Factors und Crew Resource Management.

Was werden Sie nie gefragt, würden Sie aber gerne mal sagen?
Lübcke: Ich höre immer wieder: Ach, die Deutsche Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger forscht auch? Von daher würde ich gerne sagen: Ja, wir forschen auch!

„Maritime Null-Emission – Klima- und Umweltschutz im globalen Wettbewerb“ (22. November 2018 im BMVI/Berlin)

Auf der ersten Fach-Konferenz des Deutschen Maritimen Zentrums ging es vornehmlich um die Frage der Reduktion von CO2 Emissionen im maritimen Bereich und die damit verbundenen notwenigen Maßnahmen zur Dekarbonisierung: Welche Marktchancen ergeben sich für die maritime Wirtschaft durch Umweltinnovationen? Wie geht man mit dem Problem uneinheitlicher und fehlender (inter-) nationaler Regularien um? Wie ist die Rolle der deutschen maritimen Wirtschaft im internationalen Wettbewerberfeld? Die Teilnehmerinnen und Teilnehmern sind sich einig, dass sie den Austausch über Ergebnisse und zukünftige Aktivitäten zur Entwicklung umweltverträglicher Technologien sowie ihre Anstrengungen zur Emissonsreduktion intensivieren wollen.

Achim Wehrmann (Unterabteilungsleiter Schifffahrt im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur) eröffnete die Konferenz: „Ich freue mich, dass das Deutsche Maritime Zentrum hier ins Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur nach Berlin gekommen ist, um mit seiner ersten Konferenz in den Dialog mit der maritimen Branche zu starten. Der maritime Bereich verfügt über ein hohes innovatives Potential. Er ist intensiv mit der Entwicklung umweltfreundlicher Technologien befasst, z.B. bei Kraftstoff und Antrieb, intelligenter Software zur Optimierung des Schiffsbetriebes und der Routenführung. Mit dieser Konferenz wollen wir Marktchancen mit umweltverträglichen Lösungen beleuchten und das internationale Wettbewerbsfeld analysieren.“

In seiner Einführung machte Dr. Reinhard Lüken (1. Vorsitzender des Vorstandes des Deutschen Maritimen Zentrums) deutlich, dass „ein ‚Weiter so‘ nicht reichen wird“. Die maritime Wirtschaft stehe vor epochalen Herausforderungen, darunter besonders prominent die Verringerung der Emissionen. Nie zuvor habe es mehr Unsicherheit im Markt und mehr Bedarf für Forschung, Entwicklung und Innovation gegeben, so Lüken. Er ist sich sicher: „Nur gemeinsam mit aktiver Beteiligung aller Akteure und einer Offenheit für neue Formen der Zusammenarbeit können wir die ambitionierten Ziele erreichen.“

Die Keynote hielt Prof. Dr. Claudia Kemfert (Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung, Sachverständigenrat für Umweltfragen). Die Regierungsberaterin und Energieexpertin diskutierte über Fragen der Verkehrswende für die maritime Branche. Die Schifffahrt, die sie als Rückgrat vieler Industriebetriebe bezeichnete, sei das klima- und umweltschonendste Transportmittel und dennoch sei ihr CO2 Ausstoß enorm und müsse dringend reduziert werden, wenn man die Pariser Klimaziele erreichen wolle. Die Seeschifffahrt werde zu den Leidtragenden des Klimawandels gehören, denn die Häfen seien davon massiv betroffen.

Kemfert sieht die dringende Notwendigkeit, aber auch ein großes Potential zur Reduktion von Emissionen im maritimen Bereich. Innovationen seien auch aus Gründen der Wettbewerbsfähigkeit sinnvoll. Die Branche habe bereits erhebliche Anstrengungen vorgenommen, regenerative Energien zum Einsatz zu bringen. Es sei jedoch offensichtlich, dass eine 50-prozentige Reduktion der Emissionen bis 2050 nicht ausreichen werde. Die Branche müsse sich auf das Ziel der Null-Emissionen konzentrieren.  

Der zügige Übergang in die dekarbonisierte maritime Wirtschaft bedürfe großer Anstrengungen und einer engen Verzahnung zwischen Technik, Betrieb und Infrastruktur. Die Wirtschaftswissenschaftlerin appellierte an die deutsche Schifffahrt aktiv Verbündete zu suchen und drängte auf klare Regelungen: „Wenn man die Klimaziele von Paris erreichen will, darf die Verantwortung nicht zwischen der IMO, der europäischen und deutschen Politik und der Wirtschaft hin und her geschoben werden.“

Auf die Keynote folgten Impulsreferate aus Schiffbau, Schifffahrt, Häfen und Infrastruktur.

Harald Fassmer (Präsident des VSM) betonte wie wichtig neue Formen der Zusammenarbeit, vernünftige Handelsregeln, flächendeckende Grenzwerte und auch neue staatliche Instrumente seien. Die Branche stehe vor einem Epochenwandel. Null-Emission sei eine Chance. Und möglicherweise, so Fassmer, müsse man irgendwann darüber nachdenken fossile Brennstoffe weltweit zu verbieten.

Kapitän Alfred Hartmann (Präsident des VDR) sagte, dass die Reduktion der CO2 Emissionen mit der heute verfügbaren Technik und Infrastruktur noch nicht möglich ist und daher erhebliche Mittel in Forschung und Entwicklung investiert werden müssen, um alternative klimaneutrale Brennstoffe herzustellen. 

Frank Schnabel (Präsidiumsmitglied des ZDS) hob hervor, dass die maritime Branche umweltfreundlicher geworden sei. Er positionierte sich eindringlich für den Einsatz von (synthetisiertem) LNG als Schiffstreibstoff, dies führe zu einer Vermeidung von Partikelemissionen und SOx und zu einer Reduzierung der NOx-Emissionen. Durch einen klaren Fokus auf Wettbewerb, der Kosteneffizienz und Innovationen fördert, und durch optimale Rahmenbedingungen der öffentlichen Hand könne es dem deutschen maritimen Standort gelingen, internationale Vorgaben mit innovativen Ideen aufzugreifen, nachhaltig zu agieren und marktführend zu sein.

Die anschließende Diskussion zeigte, dass die maritime Branche keine Zeit verlieren will, sie setzt auf Eigeninitiative und hofft auf klare Anreize. Der Wechsel in die erneuerbaren Energien sei vordringlich, in diesem Bereich könne man auch viel voneinander und von anderen Ländern lernen.

Die zweite Sektion der Konferenz begann mit einem Statement von Norbert Brackmann, MdB (Maritimer Koordinator der Bundesregierung im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie): “‘Die Energiewende im Verkehr‘ steht auf der politischen Prioritätenliste ganz oben. In der global aufgestellten maritimen Wirtschaft kommt es dabei darauf an, Akteure miteinander ins Gespräch zu bringen und Themen und Initiativen miteinander zu vernetzen. Den Weg zur Maritimen Null-Emission müssen wir alle zusammen gehen – Politik, Wirtschaft und Wissenschaft. Nur so werden wir am Ende unser Ziel – eine saubere, emissionsfreie, aber auch faire maritime Wirtschaft - erreichen.“ 

In der anschließenden Paneldiskussion „Klima- und Umweltschutz im globalen Wettbewerb“ mit Vertretern und Vertreterinnen aus Politik und Wirtschaft ging es um drängende Fragen: Was ist der Antrieb der Zukunft, was ist der Kraftstoff der Zukunft? Wie sieht das Schiff der Zukunft aus?

Gunnar Stiesch (Senior Vice President Motorenentwicklung bei MAN Energy Solutions), gab Einblicke in Forschung und Entwicklung der künftigen Schiffsantriebe. Neben der Reduktion der Emissionen, z.B. durch verbesserte Motoren und Abgas-Nachbehandlung spielen zunehmend klimaneutrale Kraftstoffe eine zentrale Rolle. begrüßt ambitionierte weltweite Regularien, nur so könne die deutsche maritime Wirtschaft ihren Vorsprung halten

Monika Griefahn (Senior Sustainability Advisor der Costa Group - AIDA Cruises) richtete handfeste Forderungen an die Politik, was die Förderung umweltfreundlicher Antriebe angeht. Power-to-gas müsse dringend in die industrielle Umsetzung und Landstromanlagen endlich wirtschaftlich gut nutzbar werden.

Kai Miller (zuständig für Strategic Pricing Models bei Kühne und Nagel) erläuterte die Anstrengungen, gegenüber den Kunden die Auswirkungen ihrer Transportentscheidung in Bezug auf CO2-Emissionen transparent zu machen und Wahlmöglichkeiten anzubieten. Damit die Kunden sehen, wie hoch der Ausstoß ist, werde einer jeden Rechnung ein CO2 Nachweis anfügt. Es gebe zunehmend mehr Kunden, denen Nachhaltigkeit und Umweltschutz so wichtig sei, dass sie die Ware etwas langsam aber dafür umweltschonender transportieren lassen. Dies sei in vielen Branchen möglich.

Rüdiger Kruse, MdB, Beauftragter für die maritime Wirtschaft der CDU/CSU-Fraktion, hob hervor, dass die Finanzmittel für die maritime Wirtschaft im aktuellen Bundeshaushalt aufgestockt wurden. Er konstatierte, dass sich die Branche deutlich gewandelt habe und intensiv an Umweltinnovationen arbeite. 

Hagen Reinhold, MdB, fachpolitischer Sprecher für die maritime Wirtschaft der FDP-Bundestagsfraktion, vermisste hingegen eine langfristige Strategie für die Branche. die Aktivitäten sollten seiner Meinung nach noch stringenter verfolgt und konsequenter umgesetzt werden.

Fazit
Die maritime Branche will und wird weiter in Klimaschutz und Emissionsvermeidung investieren.

  • Ein gemeinsames Vorgehen gerade im Bereich der Forschung und Entwicklung ist dringend notwendig.
  • Die Branche sieht weltweit einheitliche und strengere Emissionsstandards als notwendig an,   um den Übergang in ein CO2-neutrale maritime Wirtschaft zu beschleunigen.
  • Die Einführung neuer klima- und umweltschonender Technologien muss durch eine beschleunigte begleitende Vorschriftenentwicklung gestützt werden, um unternehmerische Risiken zu begrenzen und damit die Investitionsbereitschaft zu erhöhen.
  • Faire Randbedingungen etwa bei der Besteuerung von Landstrom und dem Ausbau der Versorgungsinfrastruktur werden als Schlüsselfaktoren für die maritime Energiewende gesehen.

Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer nannten eine Reihe von Feldern, in denen sie sich ein Engagement des Deutschen Maritimen Zentrums wünschen und für sinnvoll erachten.
Es soll:

  • als Thinktank agieren und langfristige Trends beschreiben und Diskussionen transparent machen
  • Synergien mit anderen Branchen herstellen und die sparten und sektorenübergreifende Zusammenarbeit befördern.
  • Pilot- und Leuchtturmprojekte vorantreiben und koordinieren.

Dies gilt insbesondere im Hinblick auf im Bereich der Forschung, Entwicklung, Regularien und Weiterbildung an der Schnittstelle von Forschung zur Umsetzung neuer umweltschonender Technologien.

R.Lüken, W.Sichermann, N.Brackmann, F.Schnabel, C.Kemfert, R.Kruse, M. Griefahn, S.Dahl, H. Reinhold, A.Hartmann, G.Stiesch, H. Fassmer (nicht auf dem Bild: A.Wehrmann, K. Miller)
© Michael Deckbar

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„Wir wollen die Besatzung bei Fahrmanövern unterstützen“

Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Meurer von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Lehrstuhl Regelungstechnik. Er referierte auf dem Maritime Research Forum (4. bis 7. September 2018) über: “Predictive and Automated Ship Guidance and Motion Control”. Wir haben ihm und seinem Kollegen Max Lutz einige Fragen gestellt:

Thomas Meurer
© Bina Engel
Max Lutz
© Bina Engel

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Woran forschen Sie?
Meurer: Wir arbeiten an Themen der automatisierten bzw., autonomen Schifffahrt und hier speziell an der Art und Weise, wie ein Schiff gesteuert und geregelt werden muss. Wir denken da zuerst an Assistenzsysteme, das heißt, dass wir die Besatzung bei gewissen Fahrmanövern oder An- und Ablege-Manövern unterstützen wollen, ganz analog zu den Parkassistenten im Auto. Das Ergebnis unserer Arbeiten sind Algorithmen, welche die Antriebe und das Ruder so beeinflussen, dass wir die gewünschten Manöver realisieren können. Dafür bestimmen wir ein mathematisches Modell des Schiffs, welches dessen Dynamik mit Antrieb und Ruder sowie das Umfeld des Schiffes umfasst. Man nennt dies heutzutage einen ‚digitalen Zwilling‘. Dieser lässt sich am Computer simulieren und analysieren, so dass man das Verhalten beobachten kann, ohne teure Experimente. Darauf aufbauend formulieren wir konkret Optimierungsprobleme und lösen sie mathematisch.

Welche Verbesserung bringt das für die maritime Branche?
Meurer: Wir tragen dazu bei, Kosten und Energie zu sparen und weniger Einsatzstoffe zu verbrauchen, um das Schiff zu führen. Auch Sicherheit ist ein Aspekt, ohne menschliche Fehler fahren Schiffe sicherer.  Der Mensch spielt auch weiterhin eine wichtige Rolle, aber heutzutage sind nur noch wenige bereit mehrere Monate auf See zu verbringen und mit den eben beschriebenen Systemen können wir diesen Personalmangel auffangen.

Was fasziniert Sie daran?
Lutz: Die Universität zu Kiel liegt ja direkt an der Kieler Förde, wir haben also die Motivation unmittelbar vor Augen. Ich bin zudem auch Segelsportler und kenne dadurch viele dieser Manöver aus eigener Erfahrung und weiß, wie lange es dauert, bis ein Mensch gelernt hat, richtig an- und abzulegen. Ich finde es faszinierend, diese Problemstellungen in eine Computersprache zu übersetzen und einen Algorithmus zu entwickeln, der das, was man als Mensch mühsam lernen muss, relativ einfach und teilweise auch präziser umsetzen kann.

Was wird in den nächsten fünf Jahren wichtig in der maritimen Forschung?
Lutz: Für uns steht in diesem Forschungsfeld neben verschiedenen methodischen Fragestellungen der Praxistest an. Es gibt an der Universität Kiel und der Region das Bestreben die beiden Fördeufer und insbesondere den Ost- und Westcampus mit einem kombinierten Betrieb aus autonomen Bussen und autonomen Fähren zu verbinden. Dies ist ein spannendes Projekt, welches für uns eine Motivation ist und viele Anknüpfungspunkte bietet.

Meurer: Die Entwicklung verläuft teilweise parallel zum automatisierten bzw. autonomen Straßenverkehr. Es wird natürlich spannend, wenn das, was wir hier ausrechnen,  tatsächlich zur Anwendung kommt und sich zeigt, was funktioniert und was nicht. Hieraus werden sich für uns als Regelungstechniker neue Aufgabenstellungen ergeben, zu deren Lösung wir bestehende Methoden erweitern und auch sicher neue Verfahren entwickeln werden.

Was werden Sie nie gefragt, würden Sie aber gerne mal sagen?
Meurer: Unser Fachgebiet die Regelungstechnik wird gerne als „hidden science“ bezeichnet. Das heißt sie ist nahezu omnipräsent, vom Auto über das Schiff bis zur Waschmaschine, aber die zugrundeliegenden Ansätze und Methoden sind für den Außenstehenden nicht unmittelbar oder nur in kritischen Situationen sichtbar.

„Ein autonomes Fahrzeug-Team kann bis zu eine Woche autonom in der Tiefsee arbeiten”

Dipl.-Ing. Florin Boeck; Technische Universität Berlin, Department for Design and Operation of Maritime Systems referierte auf dem Maritime Research Forum über: “Challenges in Deep-sea System Design” (4. bis 7. September 2018). Wir haben ihm einige Fragen gestellt:

Florian Boeck Florian Boeck
Florin Boeck
© Bina Engel

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Woran forschen Sie?
Boeck: Wir entwickeln Technik für die Tiefsee, um ihre Biologie entdecken zu können, Karten zu erstellen und verschiedene Dinge in der Tiefsee zu tun, die man bisher nicht tun kann. Dafür haben wir etwa an SMIS (Subsea Monitoring with Intelligent Swarms) gearbeitet, das ist ein Team von autonomen Fahrzeugen, die jeweils auf bestimmte Aufgaben spezialisiert sind, aber als Team zusammenarbeiten. Ein wichtiger Bestandteil ist, dass es eine Bodenstation gibt, die im Meeresboden verankert wird. An ihr können die einzelnen Fahrzeuge, die die Vermessungen und Bodenaufnahmen machen, aufgeladen werden und so kann dieses Team bis zu eine Woche autonom dort unten arbeiten. Zudem spannen die Fahrzeuge zusammen ein akustisches Kommunikationsnetzwerk auf, was über ein Oberflächenfahrzeug mit Satelliten verknüpft werden kann. Der Vorteil daran ist, dass man kein Schiff benötigt, auf dem entweder jemand sitzt und die Fahrzeuge mit Joystick steuert oder zu welchem die autonomen Fahrzeuge alle paar Stunden auftauchen müssen, um aufgeladen zu werden. Das ist sehr ineffizient. Wir wollen sie da aufladen, wo sie arbeiten.

Welche Verbesserung bringt das für die maritime Wirtschaft?
Boeck: Mit SMIS kann man große Gebiete unter Wasser viel präziser kartographieren, als das heute möglich ist. Das heißt effiziente, aber auch detailreiche Untersuchung des Meeresbodens. Man kann zum Beispiel auch periodisch nach Veränderungen scannen, etwa nach Ursachen des Klimawandels, was passiert beispielsweise beim Bergbau unter Wasser? Wie sehen Flora und Fauna vorher und hinterher aus? Ich würde gerne noch auf ein zweites Projekt hinweisen. Mit dem SMIS Projekt nimmt man Daten auf. Heutzutage ist es aber auch wichtig, unter Wasser arbeiten zu können und dafür entwickeln wir MUM (Large Modifiable Underwater Mothership). Das ist ein modifizierbares Fahrzeug, ein Baukastensystem, das wir unter Wasser einsetzen können, das in der Lage sein soll, Lasten zu transportieren, sie abzustellen, wie beispielsweise eine Subsea Production Facility, oder Ventile für die Öl- und Gasindustrie zu warten.

Was fasziniert Sie daran?
Boeck: Die Tiefsee ist ein riesiger Lebensraum. 70 % der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt und davon sind wiederum 90 % tiefer als 1.000 Meter. Das sind Gebiete, in die kein Licht mehr vordringt und in denen sehr hoher Druck herrscht. Da gibt es viele Herausforderungen, die man technisch lösen muss, dazu gehören auch Fragen der Kommunikation, das ist hochspannend.

Was wird in den nächsten fünf Jahren in der maritimen Forschung wichtig?
Boeck: Wichtig wird auf jeden Fall, wie auch an Land, die Automatisierung bzw. Autonomisierung. Für die Tiefsee heißt das, es ist wichtig, dass die Fahrzeuge aufgrund von vorprogrammierten Algorithmen eigene Entscheidungen treffen können und den Meeresboden entweder korrekt abfliegen oder eigene Routenvorschläge machen können. Also Autonomie und Unterwasser-Technik.

Was werden Sie nie gefragt, würden Sie aber gerne mal sagen?
Boeck: Wir stellen bei unserer Arbeit immer wieder fest, dass viele Dinge von Menschenhand nicht so einfach zu lösen sind. Ich möchte dafür plädieren, sich mehr von der Natur abzuschauen, wie sie das macht und an ihren Lösungen zu orientieren. Und ich denke, es wäre wichtig, sich genau zu überlegen, wie sehr man die Natur unter Wasser verändern muss, etwa den Meeresboden nach Rohstoffen umzugraben. Es wäre besser, mehr in die Richtung zu denken, wie wir es schaffen, weniger zu brauchen, weniger zu verschwenden, mehr zu recyceln etc.