Appointment with… Prof. Makrand Khanwale

Prof. Dr. Makrand Khanwale wurde im Mai zum Professor für Numerische Fluiddynamik an der TUM School of Engineering and Design berufen. Nach seinem Bachelorstudium im Chemieingenieurwesen in Indien promovierte er an der Iowa State University in den beiden Fächern Maschinenbau und Angewandte Mathematik. Anschließend forschte er als Postdoctoral Researcher am Center for Turbulence Research sowie als Physical Science Research Scientist im Department of Mechanical Engineering der Stanford University. 

Im Mittelpunkt seiner Forschung steht die Frage, wie sich verschiedene Flüssigkeiten verhalten und welche Rolle sie in komplexen technischen Systemen spielen. Mithilfe von Methoden aus Physik, angewandter Mathematik und Hochleistungsrechnen entwickelt er Computersimulationen, die solche Prozesse beschreiben und vorhersagen können.

Im Interview spricht Prof. Khanwale über seine Begeisterung für Physik, den Weg von den ersten Begegnungen mit Mehrphasenströmungen bis zur Professur an der TUM sowie die Bedeutung der Neugier.

Wie sind Sie zu der Person geworden, die Sie heute sind?

Ich bin der erste Wissenschaftler in meiner Familie. Während die meisten meiner Verwandten in nicht-naturwissenschaftlichen Berufen tätig waren, war ich immer das Kind, das fragte: „Aber warum?“ Diese Neugier hat mich mein ganzes Leben lang begleitet und mich schließlich zur Wissenschaft geführt.

Mein erstes Interesse galt der theoretischen Physik. Schon von klein auf faszinierte es mich, zu verstehen, wie die physikalische Welt funktioniert. Als es darum ging, ein Studienfach zu wählen, entschied ich mich für Chemieingenieurwesen. Dabei verlor ich aber nie die Faszination, die physikalischen Zusammenhänge unserer Welt zu verstehen. Während meines Studiums kam ich erstmals mit der Fluidmechanik und insbesondere mit Mehrphasenströmungen in Berührung. Schon damals war mir klar, dass ich das in meiner beruflichen Laufbahn machen möchte.  

Je intensiver ich mich mit dem Thema beschäftigte, desto deutlicher wurde mir, dass ich für die Fragen, die mich interessierten, eine stärkere mathematische Grundlage brauchte. Deshalb ergänzte ich mein Ingenieurstudium um ein Studium der angewandten Mathematik. 

Nach meiner Promotion wollte ich meinen Horizont erweitern und einer Frage nachgehen, die meine Forschung bis heute bestimmt: Wie interagiert die Fluidmechanik mit anderen Bereichen der Physik? Dies führte mich nach Stanford. Bei der Arbeit an verschiedenen Problemen, etwa zu mehrphasigen elektrochemischen Strömungen und Turbulenzmodellierung, habe ich gemerkt, dass mich besonders die Fragen interessieren, bei denen verschiedene physikalische Effekte zusammenspielen.

Auf diesem Weg spielten Mentoren eine entscheidende Rolle. Da ich aus einer Familie ohne ingenieurwissenschaftlichen Hintergrund komme, waren ihre Unterstützung und ihr Rat für mich von unschätzbarem Wert. Als Professor möchte ich meine Doktoranden und Studierenden fördern und ihnen dabei helfen, ihren eigenen Weg in der Wissenschaft zu finden.

Was wird Ihr erstes Forschungsprojekt an der TUM sein?

Eines meiner ersten Forschungsprojekte an der TUM widmet sich der Frage, wie grüner Wasserstoff effizienter erzeugt werden kann. Auf dem Weg zu nachhaltigeren Energiesystemen wird Wasserstoff voraussichtlich eine wichtige Rolle spielen. Doch viele der zugrunde liegenden physikalischen Prozesse werden noch immer kaum verstanden. Mich interessiert dabei besonders, wie Strömungen und elektrochemische Vorgänge bei der Elektrolyse zusammenwirken.

Wir untersuchen die grundlegenden Mechanismen dieser Prozesse, um sie besser zu verstehen und langfristig zu verbessern. Obwohl unsere Forschung sehr grundlegende wissenschaftliche Fragen behandelt, ist sie eng mit gesellschaftlich relevanten Anwendungen verknüpft. Denn nur wenn wir die zugrunde liegende Physik verstehen, können wir Technologien gezielt weiterentwickeln und ihre Effizienz steigern. Langfristig kann dieses Wissen dazu beitragen, die Entwicklung nachhaltiger Energietechnologien voranzubringen.

Welche Veränderungen erhoffen Sie sich für die Zukunft?

Ich hoffe, dass wir als Gesellschaft den technologischen Fortschritt nutzen, ohne dabei die Neugier und Kreativität zu verlieren, die uns als Menschen auszeichnen. Neue Technologien, insbesondere künstliche Intelligenz, eröffnen enorme Möglichkeiten. Sie können uns dabei helfen, neue Potenziale zu erschließen. Sie sollten jedoch niemals die menschliche Neugier oder die Freude am Fragenstellen ersetzen. Für mich ist Neugier eine unserer wertvollsten Eigenschaften. Ich hoffe, dass wir durch die Technologien, die wir entwickeln, nicht abstumpfen.

Gleichzeitig wünsche ich mir, dass wir unsere Verantwortung gegenüber anderen nicht aus den Augen verlieren und Verantwortung für unser Handeln übernehmen. Niemand erreicht etwas allein. Hinter jedem persönlichen Erfolg stehen Menschen, die uns unterstützt, gefördert oder inspiriert haben. Dazu gehört auch die Gesellschaft, in der wir leben. Fortschritt bedeutet für mich daher nicht nur technologischen Wandel oder individuelle Erfolge. Er bedeutet auch, etwas zurückzugeben, andere zu unterstützen und dazu beizutragen, Chancen für kommende Generationen zu schaffen.

Was fasziniert Sie an der numerischen Fluiddynamik, und welchen gesellschaftlichen Einfluss könnte Ihre Forschung langfristig haben?

Mich fasziniert an der numerischen Fluiddynamik, dass sie an der Schnittstelle von Physik, Mathematik und Informatik liegt. Die Fluidmechanik ist bereits für sich ein faszinierendes Forschungsfeld. Besonders spannend wird es jedoch, wo Strömungen mit anderen physikalischen Phänomenen zusammenwirken. Genau an diesen Schnittstellen entstehen viele der spannendsten wissenschaftlichen Fragestellungen. Gleichzeitig bin ich überzeugt, dass hier einige der großen Herausforderungen unserer Zeit liegen, sei es in der Energieversorgung, im Umweltschutz oder in anderen komplexen technologischen Anwendungen.

Was sollen Menschen außerhalb der Wissenschaft Ihrer Meinung nach besser über Ihre Forschung verstehen?

Ein großer Teil meiner Forschung beschäftigt sich mit grundlegenden wissenschaftlichen Fragen, die von außen betrachtet manchmal sehr abstrakt wirken können. Tatsächlich ist diese Abstraktion unsere Stärke. Diese Abstraktionen entstehen aus realen Herausforderungen und sind eng mit ihnen verbunden. Sie helfen uns, grundlegende Prinzipien zu erkennen, die sich auf viele verschiedene Bereiche und Anwendungsfelder übertragen lassen. Ich bin überzeugt, dass Grundlagenforschung unverzichtbar ist. Sie hilft uns, komplexe Systeme besser zu verstehen. Gleichzeitig schafft sie die Grundlage für neue Innovationen.

Gleichzeitig sehe ich es als wichtige Aufgabe, Forschung für alle verständlich zu machen. Forschung ist letztlich auf die Unterstützung und das Vertrauen der Gesellschaft angewiesen. Deshalb ist es wichtig, dass wir unsere Arbeit verständlich erklären. Wir sollten die Öffentlichkeit außerdem an wissenschaftlichen Entdeckungen teilhaben lassen.