Chemiextra 3 2017 by SIGWERB GmbH

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März 2017

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

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EDITORIAL

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Kohlendioxid, Helium und Stahl Die Gestaltung eines neuen «ChemieXtra»-Hefts ist für den Redaktor faszinierend (und hie und da auch frustrierend): Er hat die Möglichkeit, selbst Artikel zu verfassen oder aus einer Riesenmenge von interessanten (und bedauerlicherweise auch vielen uninteressanten) News, Pressemeldungen, Fachpublikationen sowie weiteren Veröffentlichungen, das auszuwählen, was seiner Ansicht nach die Leser der Zeitschrift interessiert. Zu den Veröffentlichungen in diesem Heft, auf die ich Sie, liebe Leser, besonders hinweisen möchte, gehört ein Bericht aus Deutschland: Im Förderprojekt «eEthylen» des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) suchen Forschungsinstitute, Universitäten sowie industrielle Partner gemeinsam nach einem Weg, um aus Kohlenstoffdioxid die Basischemikalie Ethylen kostengünstig herzustellen. Zentral ist die Entwicklung kupferhaltiger Elektroden für den elektrochemischen Syntheseprozess. Ein Erfolg dieses Projekts würde nicht nur die Synthese von Ethylen wesentlich verbilligen, ein Treibhausgas würde zu einem äusserst nützlichen Rohstoff mutieren (siehe Seite 6). Zu Beginn meines Studiums galt: Edelgasverbindungen reagieren nicht, Punkt. Unterdessen sind nach Wikipedia allerdings von den vier schweren Edelgasen Argon, Krypton, Xenon und Radon Verbindungen bekannt; Helium und Neon gelten immer noch als «edel». Dies ist zu relativieren, denn Wissenschaftler aus Russland, Deutschland und den USA haben die Existenz der zwei Verbindungen Na2He und Na2HeO vorausgesagt; unter hohem Druck konnten sie Na2He herstellen (siehe Seite 8). Von der Theorie zur Praxis: Es gibt mehr als 2500 verschiedene Stahlsorten, die in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt werden. Der Werkstoff eignet sich besonders für Hochtemperaturanwendungen. Vor 100 Jahren

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waren Betriebstemperaturen von maximal 300 ° C möglich, mit den heutigen 9 %-Chromstählen sind es bereits 615 ° C. Auf den Seiten 46 und 47

•

ist zu lesen, wie neue 12 %-Chromstähle entwickelt wurden, die rund 30 % fester als herkömmliche 9 %-Chromstähle sind und zudem unter gleichen

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I N H A LT S V E R Z E I C H N I S

CHEMIE

Magnetischer Kohlenstoff mit winzigen Mustern

Erstmals wurde mikround makrostrukturierter magnetischer Kohlenstoff hergestellt.

VERANSTALTUNGEN Aus dem Reinraum ins Weltall

Die Reinraumtechnologie spielt bei der Erforschung des Weltraums eine wichtige Rolle.

BIOWISSENSCHAFTEN Untersuchung zur Qualität von Tierversuchen in der Schweiz

FIRMEN BERICHTEN Methodentransfer leicht gemacht

Untersuchungen deuten auf verbreitete Mängel bei der Forschungspraxis hin. Das Nexera-i MT führt gleichzeitig HPLC- und UHPLC-Analysen durch.

MEDIZIN Mikrobiologie: Angriff der Antibiotika

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Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

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FORSCHUNGSWELT Ein neuer Ur-Ur-Ur-Ahn des Menschen

In China wurden 45 gut erhaltene Exemplare eines 535 Millionen Jahre alten Fossils entdeckt.

NEWS

IMPRESSUM

Geschäftsleiter Andreas A. Keller Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189, Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 info@sigimedia.ch Chefredaktion Peter C. Müller Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

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PRODUKTE

15.02.17 10:10

CHEMIE

Mikro- und Nanostrukturierung per Lithografie

Magnetischer Kohlenstoff mit winzigen Mustern

Bild: Swati Sharma

Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es erstmals gelungen, mikround nanostrukturierten magnetischen Kohlenstoff herzustellen. Gemeinsam mit Wissenschaftlern an der Universität Freiburg versahen sie Polymere per Lithografie mit winzig kleinen Strukturen und wandelten sie über Pyrolyse um. So erhielten sie pyrolytischen magnetischen Kohlenstoff (PMC). Dieser ist kostengünstig, lässt sich bei Raumtemperatur nutzen und eignet sich für Mikro- und Nanoelektromechanische Systeme.

Pyrolytischer magnetischer Kohlenstoff (PMC): Das Modell zeigt die für die magnetischen Eigenschaften verantwortlichen ungepaarten Elektronenspins (rot).

Reiner Kohlenstoff ist normalerweise nicht magnetisch. Daher konzentrierte sich die Nanotechnologie beim Einsatz von Kohlenstoff bisher auf dessen Fähigkeit zum Elektronentransport. Kohlenstoff mit magnetischen Eigenschaften wurde zwar bereits vereinzelt hergestellt, jedoch ohne die Produktion auf die Mikro- und Nanoskala zu übertragen. Forschern um Jan G. Korvink am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT ist es zusammen mit Wissenschaftlern um Stefan Weber am Institut für Physikalische Chemie der Universität Freiburg erstmals gelungen, mikround nanostrukturierten magnetischen Kohlenstoff herzustellen. Der von ihnen gefertigte pyrolytische magnetische Kohlenstoff (PMC) ist kostengünstig, bleibt anders als die meisten magnetischen Materialien auch bei extrem hohen Temperaturen stabil, erfordert keine speziellen Lagerungsbedingungen, lässt sich bei Raumtemperatur nutzen und ist mit den 24

meisten skalierbaren lithografischen Techniken kompatibel. Wie die Forscher im Journal of Applied Physics berichten, verwendeten sie als Ausgangsstoff Polymere, wie sie gemeinhin bei der Fertigung von Mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) eingesetzt werden. MEMS sind winzige Bauteile, die elektrische und mechanische Informationen verarbeiten, unter anderem in der Messund Sicherheitstechnik, Medizin- und Automobiltechnik. Die verwendeten Polymere lassen sich durch verschiedene Verfahren mit Mikro- und Nanostrukturen versehen; die Karlsruher und Freiburger Wissenschaftler bedienten sich dazu der Photolithografie und der Zwei-Photonen-Lithografie. Bei Ersterer werden die in einer Maske gespeicherten Informationen durch fotografische Abbildung in eine strahlungsempfindliche Schicht übertragen. Bei Letzterer wird flüssiges Harz durch fokussierte Laserstrahlen ausgehärtet und werden so in hohem Tempo winzige dreidimensionale Strukturen geschaffen.

Polymere in Kohlenstoff umgewandelt Die Wissenschaftler unterzogen die strukturierten Polymere einer Pyrolyse, wobei die Temperatur bei nur etwa 600 °C lag, was für eine ganze Reihe von MEMS-Materialien verträglich ist. So wandelten sie die Polymere in Kohlenstoff um. «Dieser pyrolytische magnetische Kohlenstoff, kurz PMC, unterscheidet sich grundlegend von glasartigem Kohlenstoff, der klassischen Form des pyrolytischen Kohlenstoffs. PMC besitzt intrinsische magnetische Eigenschaften, weil er während der Pyrolyse

seine Mikrostruktur verändert und ungepaarte Elektronenspins aufgebaut hat», erklärt Swati Sharma vom IMT des KIT. «Je mehr ungepaarte Elektronenspins vorliegen, desto stärker sind die magnetischen Eigenschaften.» Der nach dem dargestellten Verfahren hergestellte pyrolytische magnetische Kohlenstoff (PMC) ist dank seiner Stabilität und der günstigen Herstellungskosten für viele Anwendungen attraktiv, wie für die nächste Generation der Mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) und die weiter miniaturisierten Nanoelektromechanischen Systeme (NEMS), für Magnetresonanzspektroskopie und weitere bildgebende Techniken sowie die Herstellung von magnetischen Kompositen. Darüber hinaus ist PMC interessant für die grundlegende Erforschung magnetischer Phänomene in Kohlenstoff. Originalpublikation Swati Sharma, Arpad M. Rostas, Lorenzo Bordonali, Neil MacKinnon, Stefan Weber, and Jan G. Korvink, «Micro and nano patternable magnetic carbon», Journal of Applied Physics, 2016, DOI: 10.1063/ 1.4972476

Kontakt Kosta Schinarakis PKM – Themenscout Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Telefon +49 (0)721 608-41956 Telefax +49 (0)721 608-43658 schinarakis@kit.edu

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CHEMIE

Von der Umwandlung linearer Stärke in ringförmige Zuckerketten

Wie die Natur grosse Stärkemoleküle abbaut Eine Arbeitsgruppe an der Universität Leipzig hat zusammen mit anderen Forschungsteams, unter anderem aus der Schweiz und England, untersucht, wie Proteine die Stärkestruktur erkennen und entwinden.

Von linearer Stärke zu ringförmigen Zuckern Die untersuchten Proteine wirken als biologische Katalysatoren, sogenannte Enzyme, welche die Stärke abbauen und in viele andere Stoffe umwandeln können. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben die Raumstruktur der zwei aneinander gebundenen Reaktionspartner, also Protein und Kohlenhydrat, in einem Kristall bestimmt. Um zu verstehen, welchen Beitrag einzelne Aminosäuren des Proteinkatalysators dabei besitzen, wurden diese gezielt ausgetauscht und die Auswirkung auf die Reaktion untersucht. Das untersuchte Enzym, die Amylomaltase, kann die lineare Stärke in ringförmige

Zuckerketten verwandeln, die zum Beispiel dabei helfen können, die Löslichkeit von Medikamenten zu verbessern. Die wesentliche neue Erkenntnis dieser Arbeit ist es, wie Proteine grosse polymere Reaktionspartner wie die Stärke erkennen und umsetzen können.

Bild: Universität Leipzig/Christian Hüller

Menschen, Tiere und Pflanzen speichern Energie in Kohlenhydraten, zu denen zum Beispiel die pflanzliche Stärke zählt. Diese langkettigen Moleküle weisen eine komplexe, helixartige Struktur auf, die zum Abbau und zur Verwertung dieses energiereichen Stoffes entwunden werden muss. An der Universität Leipzig haben nun die Arbeitsgruppen um Professor Norbert Sträter vom Institut für Bioanalytische Chemie und Professor Wolfgang Zimmermann vom Institut für Biochemie zusammen mit Wissenschaftlern in der Schweiz und England nun verstanden, wie Proteine die Stärkestruktur erkennen und entwinden – ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur «grünen Chemie».

Grüne Chemie «Das ist auch für biotechnologische Anwendungen von grossem Interesse, insbesondere um Biokatalysatoren herstellen und verändern zu können», sagt Sträter. «Diese Katalysatoren wandeln Biomasse aus Pflanzen in Substanzen um, die in der Chemie oder der Pharmazie benötigt werden. Enzyme als Biokatalysatoren sind dabei ein Werkzeug für die Wandlung der erdölbasierten Chemie in eine nachhaltige und umweltschonendere, sogenannte grüne Chemie.» Unter «grüner Chemie» verstehe man die Entwicklung neuer chemischer Produktionsverfahren, in denen der Energieverbrauch und die Belastung der Umwelt stark minimiert werden. «Enzyme besitzen dafür aufgrund ihrer ausserordentlich hohen katalytischen Effizienz in Wasser, also unter Vermeidung von Lösungsmitteln, eine wichtige Rolle», meint Sträter.

Originalpublikation C. Roth, N. Weizenmann, N. Bexten, W. Saenger, W. Zimmermann, T. Maier, N. Sträter;

Endlich ist das Protein sauber genug zur Kristallisation: Professor Norbert Sträter (l.) und Doktorand Konstantin Richter analysieren die Proteinreinheit anhand eines Gels zur Protein-Grössenanalyse.

«Amylose recognition and ring-size determination of amylomaltase»; DOI: 10.1126/ sciadv.1601386, Science Advances; 13. Januar 2017

Kontakt Prof. Dr. Norbert Sträter Fakultät für Chemie und Mineralogie BiotechnologischBiomedizinisches Zentrum Deutscher Platz 5 D-04103 Leipzig Telefon +49 (0)341 973 1311 Telefax +49 (0)341 973 131 strater@bbz.uni-leipzig.de www.uni-leipzig.de

Wasseraktivitätsmessung zur Qualitätssicherung (erfahren Sie mehr im Video)

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CHEMIE

Nützliches Treibhausgas

Kunststoffe aus Kohlenstoffdioxid

Kunststoffe aus Kohlendioxid herstellen: Zahlreiche Siemens-Forscher und Kooperationspartner haben sich diesem Ziel verschrieben.

Ulrich Kreutzer «Für uns ist Kohlenstoffdioxid keineswegs ein Abfallprodukt, sondern vielmehr ein wertvoller Rohstoff mit grossen Perspektiven», erklärt Dan Taroata, Projektleiter beim Konsortialführer Siemens. Zusammen mit Experten von Evonik, der TU Berlin, der Ruhr-Universität Bochum und dem Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg untersuchen er und seine Kollegen im Förderprojekt «eEthylen», wie sich das Treibhausgas CO 2 in Ethylen wandeln lässt. Taroata ist überzeugt, dass sich mithilfe des Treibhausgases nicht nur gefragte Wertstoffe herstellen lassen, sondern dass Siemens mit CO 2 auch neue Geschäftsmöglichkeiten erschliessen kann. 26

Elektrolyseure – Kernkompetenz von Siemens In einer direkten einstufigen Elektrolyse nutzen die Forscher Elektrizität, um Ethylen aus Kohlendioxid und Wasser zu synthetisieren. Der Fokus liegt auf den Elektrokatalysatoren, denn diese können das träge CO2 mit energiereichen Elektronen beladen – nur dann entsteht dieser Rohstoff. Sammeln sich die Elektronen dagegen im umgebenden Wasser, wird lediglich Wasserstoff erzeugt. Ausschlaggebend für den Erfolg ist hier also der Katalysator. Eine stabile kupferhaltige Elektrode zu finden, mit der sich Ethylen herstellen lässt, ist allerdings eine technologische Herausforderung.

Gemeinsam mit den «eEthylen»-Partnern suchen Siemens-Wissenschaftler nun nach der idealen Lösung. Für den Prozess der Ethylen-Erzeugung stellt Siemens eine ihrer Kernkompetenzen zur Verfügung, die Elektrolyse-Anlage für den Dauerbetrieb. Sie ist angelehnt an Elektrolyseure zur Wasserstoffherstellung, die bereits heute Teil des Produktportfolios des Unternehmens sind. Die TU Berlin verantwortet die Analyse der katalytischen Leistungsfähigkeit sowie des chemischen Produktspektrums, die RuhrUniversität Bochum dagegen beschäftigt sich mit der chemischen Zusammensetzung der Katalysatoren an sich. Das Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg bringt seine Kompetenz im Bereich der Elektroden ein, während Evonik für die Entwicklung von Pulverkatalysatoren zuständig ist, mit denen sich grosse Elektroden für die Elektrolyse herstellen lassen. Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung ist das Projekt in der Forschungsinitiative «CO2Plus – Stoffliche Nutzung von CO 2 zur Verbreiterung der Rohstoffbasis» verankert. Siemens hat die

Bild: Siemens

Kohlenstoffdioxid hat alles andere als ein gutes Image – wird es doch überwiegend nur als Verursacher des Klimawandels wahrgenommen. Siemens-Experten können dem Gas aber auch Gutes abgewinnen. Im Förderprojekt «eEthylen» des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) nutzen sie zusammen mit weiteren Forschungspartnern CO2 , um wertvolle Basischemikalien für die Industrie herzustellen. Die Wissenschaftler versprechen sich davon wichtige Erkenntnisse, um elektrochemische Syntheseprozesse für den grossindustriellen Massstab zu optimieren.

Über einen Elektrolyseprozess kann unter optimalen Bedingungen Ethylen aus CO 2 und Wasser synthetisiert werden.

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CHEMIE

Konsortialführerschaft übernommen. Das Projekt läuft seit Oktober 2016 und ist auf drei Jahre angelegt. Ausgestattet mit einem Gesamtbudget von 2,9 Millionen Euro könnte «eEthylen» die bisherige Herstellung von Ethylen revolutionieren. Ziel ist es herauszufinden, wie sich das Treibhausgas CO2 effizient in wertvolles Ethylen wandeln lässt.

Einfache und günstige Ethylenproduktion Derzeit ist die Ethylenproduktion noch sehr kosten- und energieintensiv. Im grossindustriellen Massstab lässt sich Ethylen beispielsweise per «Steamcracking» herstellen. Hierbei wird das Rohöldestillat Naphtha auf rund 800 bis 850 Grad Celsius erhitzt, bis sich die langkettigen in kurzkettige Kohlenwasserstoffe zersetzen. Sie zerfallen in 15 verschiedene Wertstoffe, die aufwändig aufgetrennt werden müssen. Einer davon ist Ethylen. Mit der Herstellung über einen elektrochemischen Prozess könnte nun eine wirtschaftlich attraktive Alternative entstehen, auch da die Preise für elektrische Energie aus Fotovoltaik und Wind stetig fallen. Ethylen wird heutzutage vielfach genutzt. Es ist Ausgangsstoff für die Herstellung von Polyethylen, Polyvinylchlorid sowie Polyester und damit in den meisten Kunststoffen enthalten. Ausserdem hilft Ethylen dabei, Obst und Gemüse auf den Punkt reifen zu lassen – auch das ist eine nicht unbedeutende Anwendung in einer Welt globalisierter Nahrungslieferketten. Gelingt es dem Forscherteam, den elektrolytischen Herstellungsprozess zu optimieren, könnte das eine ernsthafte Alternative zur herkömmlichen Herstellung sein. Und das wäre nicht nur unter Umweltgesichtspunkten wünschenswert, weil so CO2 aus der Atmosphäre genutzt würde. Es wäre auch aus unternehmerischer Sicht erstrebenswert. Schliesslich kostet eine Tonne Ethylen zwischen 850 und 1200 Euro, und das bei einem taxierten Marktvolumen von weltweit jährlich rund 180 Millionen Tonnen. Noch stehen die Forscher am Anfang, wenn es darum geht, dieses Marktpotenzial zu nutzen. Aber bereits jetzt haben sie bewiesen: Nur weil ein Rohstoff gemeinhin nicht das beste Image hat, heisst das nicht, dass er nicht auch nutzbar sein kann, um das Leben auf unserem Planeten besser zu machen.

Kontakt Sebastian Webel Redaktion Siemens AG Telefon +49 (0)89 636-32221 Telefax +49 (0)89 636-35292 sebastian.webel@siemens.com

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CHEMIE

Chemie bei hohen Drücken

Ein aussergewöhnlicher Natrium-Helium-Kristall Ein Forscherteam hat eine unter Hochdruck stabile Heliumverbindung entdeckt. Der Fund ist überraschend, denn unter Normalbedingungen reagiert das Edelgas überhaupt nicht mit anderen Elementen. Die Wissenschaftler um Artem R. Oganov vom Skolkovo-Institut für Wissenschaft und Technologie (Skoltech) in Russland, der Stony Brook University in den USA und dem Moskauer Institut für Physik und Technologie berichten, dass sie zwei stabile Verbindungen von Natrium mit Helium vorausgesagt und eine davon auch beobachtet haben. Dafür verwendeten sie Experimente, die unter anderem bei DESY durchgeführt wurden.

Bild: Ar tem R. Oganov/Skoltech

Heliumatome verändern chemische Interaktionen

Die Struktur des Dinatrium-Helium-Kristalls erinnert an ein dreidimensionales Schachbrettmuster: Die violetten Kugeln repräsentieren Natriumatome, die grünen Würfel Heliumatome, und in den roten Bereichen sitzen Elektronenpaare.

Helium ist nach Wasserstoff das zweithäufigste Element im Universum und gehört zur Elementgruppe der Edelgase, die chemisch sehr träge sind und nur in sehr seltenen Fällen Verbindungen mit anderen Elementen eingehen. Unter Normalbedingungen ist keine stabile Verbindung von Helium bekannt. Die Forscher verwendeten einen speziellen Algorithmus namens USPEX, der zur Vorhersage der Kristallstruktur von Verbindungen verwendet werden kann, um systematisch nach stabilen Heliumverbindungen zu suchen. Dabei sind sie auf zwei mögliche Verbindungen gestossen: Na2He sowie Na2HeO. Na2He konnten die Wissenschaftler auch tatsächlich herstellen. Dafür verwendeten sie eine sogenannte Diamantstempelzelle, in der Proben unter sehr hohen Druck ge28

setzt werden können. Bei einem Druck, der 1,1 Millionen Mal so hoch ist wie der Luftdruck am Erdboden, ging das Helium schliesslich die Verbindung ein. Die Wissenschaftler sagen voraus, dass die Natrium-Helium-Verbindung bis zu einem Druck von 10 Millionen Atmosphären stabil sei. Der Nachweis der Verbindung gelang unter anderem durch sogenannte Röntgendiffraktions-Untersuchungen, die auch an der Extreme Conditions Beamline P02.2 an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III durchgeführt wurden. An der Extreme Conditions Beamline können Materialproben bei extrem hohen Druck und extremen Temperaturen durchleuchtet werden. DESY-Forscherin Zuzana Konôpková war an der Durchführung der Experimente beteiligt.

«Die Verbindung, die wir beobachtet haben, ist sehr aussergewöhnlich: Die Heliumatome gehen eigentlich keine Bindungen ein, aber ihre Präsenz verändert die chemischen Interaktionen zwischen den Natriumatomen völlig. Sie zwingen Elektronen in die würfelförmigen Lücken der Kristallstruktur», sagt Xiao Dong, Hauptautor der Studie. Na2He ist ein sogenanntes Elektrid, eine spezielle Form eines salzähnlichen Kristalls. Es beinhaltet eine positiv geladene Gitterstruktur aus Natriumionen und eine zweite, negativ geladene Gitterstruktur aus Elektronenpaaren. Na2HeO, die zweite Verbindung, soll bei Druckverhältnissen von 0,15 bis 1,1 Millionen Atmosphären stabil sein. Es hat eine ähnliche Kristallstruktur wie Na2He, in der die Elektronenpaare durch negativ geladenen Sauerstoff ersetzt werden. «Die Studie zeigt, dass man durch eine Kombination von fortschrittlichen theoretischen Methoden und Experimenten neue, erstaunliche Phänomene entdecken kann», sagt Oganov. Die Ergebnisse könnten neue Erkenntnisse zu chemischen Vorgängen im Inneren von Gasplaneten oder Sternen bringen, in denen Helium eine wichtige Rolle spielt. Originalpublikation Xiao Dong et al., «A stable compound of helium and sodium at high pressure», Nature Chemistry, 2017; DOI: 10.1038/ NCHEM.2716 Quelle: DESY (www.desy.de) 3/2017

CHEMIE

Massgeschneidertes Moleküldesign

Mit Licht zu Präzisionspolymeren Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle.

Grafik: KIT

«Durch die Kontrolle über den Aufbau des Moleküls, die sogenannte Sequenz, lassen sich die Eigenschaften der Makromoleküle steuern», sagt Barner-Kowollik. «Sequenzdefinierte Polymere lassen sich möglicherweise auch als molekulare Daten- und Informationsspeicher nutzen.» Informationen könnten durch die Abfolge der Monomere verschlüsselt werden, ähnlich wie die Natur die Erbgutinformation in der DNA hinterlegt hat. Die Entwickler erwarten, dass das grundlegende Verfahren ein Werkzeug für Chemiker, Biologen und Materialforscher wird und ein Schlüssel für die künftige Makromolekularchemie ist. Lichtinduzierte Synthese ermöglicht ein massgeschneidertes Moleküldesign. Vergleichbar einer bunten Perlenkette platzieren sich Bauteile an die gewünschte Stelle.

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die Verknüpfung von Molekülen zu definierten Polymerketten gezielt in Gang zu setzen. «In vielen herkömmlichen Verfahren entstehen Polymerketten unterschiedlicher Länge und die Anordnung der Bausteine entlang der Kette ist zufällig verteilt», sagt Christopher Barner-Kowollik vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) am KIT. «Unser Ziel war es, eine lichtindu-

zierte Methode zum Polymeraufbau zu entwickeln, die die Präzision der Natur erreicht», so der Inhaber des Lehrstuhls für Präparative Makromolekulare Chemie. Die natürlichen Vorbilder, zum Beispiel Proteine, weisen einen exakt definierten Aufbau auf. Das neue lichtinduzierte Syntheseverfahren ermöglicht ein massgeschneidertes Moleküldesign, bei dem die Bausteine in ihrer Abfolge – vergleichbar dem Muster einer bunten Perlenkette – genau an die gewünschte Stelle platziert werden können.

Originalpublikation Nicolas Zydziaket al., «Coding and Decoding Libraries of Sequence Defined Functional Copolymers Synthesized via Photoligation», DOI: 10.1038/NCOMMS13672.

Kontakt Kosta Schinarakis PKM –Themenscout Telefon +49 (0)721 608-41956 Telefax +49 (0)721 608-43658 schinarakis@kit.edu

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BIOWISSENSCHAFTEN

Von der ethischen Vertretbarkeit von Tierversuchen

Untersuchungen zur Qualität von Tierversuchen in der Schweiz

Bild: National Cancer Institut/Janet Stephens

Im Auftrag des Bundesamts für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV) untersuchten Forschende der Universität Bern die wissenschaftliche Qualität von Tierversuchen in der Schweiz. Ihre Untersuchungen deuten auf verbreitete Mängel bei der Forschungspraxis hin.

Die Wistar-Ratte, ein häufig verwendeter Modellorganismus.

Die wissenschaftliche Qualität von Tierversuchen untersuchten Forschende der Abteilung Tierschutz an der Vetsuisse-Fakultät der Universität Bern in zwei schweizweiten Studien: In einem ersten Schritt wurden alle 1277 Tierversuchsgesuche der Jahre 2008, 2010 und 2012 sowie eine zufällige Stichprobe von 50 daraus hervorgegangenen wissenschaftlichen Publikationen auf Angaben zur Einhaltung grundlegender Kriterien guter Forschungspraxis (darunter Randomisierung, Blindstudien, Stichprobenberechnung) geprüft. «Die Einhaltung dieser Kriterien ist Voraussetzung für unverfälschte, aussagekräftige Ergebnisse», sagte Professor Hanno Würbel, Leiter der Abteilung Tierschutz. Sowohl in Tierversuchsgesuchen, als auch in Publikationen waren jedoch nur selten konkrete Angaben zur Einhaltung der Kriterien guter Forschungspraxis zu finden. So 21 0

wurde in weniger als 20 Prozent der Anträge und Publikationen erwähnt, ob eine Berechnung der Stichprobengrösse durchgeführt worden war (8 Prozent in Anträgen, 0 Prozent in Publikationen), ob die Tiere zufällig (randomisiert) auf die Behandlungsgruppen verteilt worden waren (13 Prozent in Anträgen, 17 Prozent in Publikationen) und ob die Daten blind erhoben worden waren, das heisst ohne zu wissen, welche Tiere welcher Behandlungsgruppe angehörten (3 Prozent in Anträgen, 11 Prozent in Publikationen). Heisst dies nun, dass Kriterien guter Forschungspraxis in über 80 Prozent der Tierversuche nicht eingehalten und damit Versuchstiere für nicht aussagekräftige Tierversuche verwendet worden waren? «Nein», meint Studienleiter Hanno Würbel. «Es könnte sein, dass die Kriterien von den Forschenden zwar eingehalten wurden, dass sie dies in ihren Anträgen und Publikationen jedoch nicht erwähnt hatten. Deshalb fragten wir bei den Forschenden selbst nach.»

Ungenügende Kenntnisse In einem zweiten Schritt wurde deshalb unter allen 1891 Forschenden, die im zentralen Informationssystem des BLV erfasst und an laufenden Tierversuchen beteiligt waren, eine Online-Befragung durchgeführt. Befragt wurden die Forschenden unter anderem dazu, welche Kriterien guter Forschungspraxis sie normalerweise einhalten und zu welchen dieser Kriterien sie in ihrer letzten wissenschaftlichen Publikation konkrete Angaben gemacht hatten. An der Befragung nahmen knapp 30 Prozent der angeschriebenen Forscherinnen und Forscher 3/2017

teil. Gemäss der Datenverteilung handelt es sich dabei um eine repräsentative Stichprobe. Demnach liegt die Einhaltung wissenschaftlicher Qualitätskriterien deutlich über den anhand von Versuchsanträgen und Publikationen ermittelten Werten. So gaben 86 Prozent der Teilnehmenden an, die Tiere grundsätzlich zufällig (randomisiert) auf die Versuchsgruppen zu verteilen, doch nur 44 Prozent gaben an, dies in ihrer letzten Publikation auch explizit erwähnt zu haben. Gleiches gilt für die übrigen Kriterien, zum Beispiel für die Berechnung der Stichprobengrösse (69 Prozent gaben an, dies zu tun, doch nur 18 Prozent gaben an, dies in ihrer letzten Publikation erwähnt zu haben) oder für die Blindstudien bei der Datenerhebung (47 Prozent gegenüber 27 Prozent).

Mangelndes Bewusstsein Daraus ziehen die Forschenden zwei Schlüsse: So zeigen die Ergebnisse einerseits, dass Erhebungen, die auf Angaben in Tierversuchsgesuchen oder Publikationen basieren, die tatsächliche Einhaltung der Kriterien guter Forschungspraxis wohl erheblich unterschätzen. Andererseits deuten sie aber auch darauf hin, dass die Forschenden die Qualität ihrer Versuchsdurchführung überschätzten: «Wir fanden deutlich weniger Publikationen mit konkreten Angaben zur Einhaltung wissenschaftlicher Qualitätskriterien als von den Forschenden behauptet», sagt Hanno Würbel. So gaben beispielsweise 44 Prozent der Forschenden an, in ihrer letzten Publikation explizite Angaben zur Randomisierung gemacht zu haben, doch nur in 17 Prozent der Publikationen wurden tatsächlich entsprechende Angaben gefunden. Zudem deuten sowohl die Online-Befragung als auch begleitende Interviews mit ausgewählten Forschenden auf ein mangelndes Bewusstsein für die Problematik und ungenügende Kenntnisse über Massnahmen zur wissenschaftlichen Qualitätssicherung hin. Laut Tierschutzgesetz sind belastende Tierversuche auf das unerlässliche Mass zu beschränken. Dazu gehört, dass Tierversuche bedeutende Erkenntnisse liefern. Die Einhaltung der untersuchten Kriterien 3/2017

guter Forschungspraxis ist somit eine grundlegende Voraussetzung für die Rechtfertigung von Tierversuchen. Im Rahmen der gegenwärtigen Bewilligungspraxis wird grundsätzlich auf die Einhaltung dieser Kriterien vertraut. Die vorliegenden Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass dieses Vertrauen nicht ausreichend erfüllt wird.

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Vertrauensverlust abwenden Um einen drohenden Vertrauensverlust abzuwenden und die zuständigen Institutionen in ihren Aufgaben zu stärken, empfehlen die Autoren der Studien, vor allem in die Aus- und Weiterbildung in Methoden guter Forschungspraxis und wissenschaftlicher Integrität zu investieren. Zudem sollte das Genehmigungsverfahren für Tierversuche auf Verbesserungspotenzial hin überprüft werden. Die beiden Studien werden nun in den Fachjournals PLOS Biology und PLOS ONE publiziert. Originalpublikation Vogt, L., Reichlin, T.S., Nathues, C., Würbel, H. 2016. Authorization of animal experiments in Switzerland is based on confi dence rather than evidence of scientific rigor, PLOS Biology, in press. http://dx.plos.org/10.1371/journal.pbio. 2000598 Reichlin, T.S., Vogt, L., Würbel, H. 2016. The researchers’ view – Survey on the design, conduct, and reporting of in vivo research, PLOS ONE, 11(12): e0165999. ht t p ://d x . plos .or g /10.1371/ jour nal . pone.0165999

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BIOWISSENSCHAFTEN

Wie Pflanzen ein Leben lang neue Organe bilden können

Vom Ursprung der Stammzellen Das Protein WOX2 ist dafür verantwortlich, dass Pflanzen ihr Leben lang neue Organe bilden können. Dies haben Forscherinnen und Forscher der Universität Freiburg herausgefunden.

schung, als unsere Doktorandin Zhongjuan Zhang die entscheidende Beobachtung machte, dass für die Entstehung der Stammzellen nicht ‹Wuschel›, sondern der verwandte Transkriptionsfaktor WOX2 verantwortlich ist», sagt Thomas Laux. Vom Protein WOX2 war bislang nur bekannt, dass es frühere Schritte bei der Musterbildung des Embryos steuert – also in der Phase, in der sich die Zellen des Embryos in einer bestimmten Struktur anordnen. Zhang fand heraus: WOX2 verhindert in der Region des Embryos, in der die Stammzellen entstehen sollen, dass sich die dortigen Zellen in spezialisierte Zelltypen differenzieren und damit ihr unbegrenztes Entwicklungspotenzial verlieren.

Bild: Ruhr-Universität Bochum

Mechanismus der Evolution

Der Lebenszyklus der Ackerschmalwand, Arabidopsis thaliana.

Die Arbeitsgruppe des Freiburger Pflanzenbiologen Professor Thomas Laux hat erste Ergebnisse dazu veröffentlicht, wie Spross-Stammzellen bei Pflanzen in der Embryogenese – der Bildung des Embryos – entstehen. Pluripotente Stammzellen können sich zu jedem beliebigen Zelltyp eines Organismus entwickeln. Pflanzen können im Gegensatz zu Tieren durch ihre Stammzellen ein Leben lang komplette neue Organe bilden, was im Fall von einigen Bäumen mehr als tausend Jahre dauern kann. Die Erforschung von Stammzellen soll zentrale Probleme in der Medizin und Pflanzenzüchtung lösen. Während aber die Funktion von Stammzellen bei der Regeneration von Ge21 2

weben oder beim Wachstum sehr detailliert untersucht wird, ist über die Entstehung von Stammzellen in der Embryonalentwicklung bislang viel weniger bekannt.

WOX2 statt Wuschel In der Modellpflanze Arabidopsis, der Ackerschmalwand, hatten die Forscher um Thomas Laux bereits vor einigen Jahren den Transkriptionsfaktor «Wuschel» entdeckt, der für die stete Erneuerung von Stammzellen verantwortlich ist. Dieses Protein ist bereits zum Zeitpunkt im Embryo vorhanden, wenn sich die Stammzellen bilden. «Es war für uns eine Überra-

Damit zeigt sich bei Pflanzen eine ähnliche Strategie in der Stammzellentstehung wie sie bei einigen Tieren gefunden worden war. Diese erfolgt bei Arabidopsis, indem WOX2 über Zwischenschritte die Balance der Pflanzenhormone Zytokinin und Auxin so reguliert, dass sich relativ viel Zytokinin und wenig Auxin in den Vorläuferzellen der Stammzellen ansammeln. Diesen Mechanismus verwenden Pflanzenforscher schon seit mehreren Jahrzehnten, um einen Spross aus einer Wurzel oder einem Blatt zu regenerieren. Das ursprünglich in Gewebekulturen gefundene Verfahren spiegelt also letztlich den gleichen Mechanismus wider, den die Evolution schon viel früher gefunden hatte, um Stammzellen während der Embryogenese zu entwickeln. Originalpublikation Zhongjuan Zhang, Elise Tucker, Marita Hermann, Thomas Laux; «A Molecular Framework for the Embryonic Initiation of Shoot Meristem Stem Cells»; Developmental Cell; 2017 3/2017

MEDIZIN

Wie Ethambutol gegen die Tuberkulose-Erreger wirkt

Mikrobiologie: Angriff der Antibiotika Ethambutol gehört seit Langem zur Standardtherapie gegen Tuberkulose. Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München zeigen jetzt im Detail, wie das Antibiotikum auf die Erreger wirkt: Es hemmt spezifisch ihr Längenwachstum.

Bild: Fotolia

Weltweit gesehen gehört die Tuberkulose (TB) zu den zehn häufigsten Todesursachen, Jahr für Jahr sterben 1,5 Millionen Menschen an der Infektion, die zumeist die Lungen befällt. Die Therapie ist aufwändig und langwierig. TB-Patienten müssen über viele Monate hinweg Antibiotika nehmen, eine Substanz allein reicht nicht, üblich sind Kombinationen von bis zu vier Mitteln. Eines davon ist Ethambutol. Es ist schon lange im Einsatz, doch wie genau es wirkt, war bislang nicht bekannt. Ein Team um Marc Bramkamp, Professor für Mikrobiologie an der LMU, hat den Wirkmechanismus nun minutiös untersucht und dabei unter

Die Therapie gegen Tuberkulose-Erreger ist oft aufwändig und langwierig.

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anderem mit höchstauflösender Mikroskopie den Einfluss des Antibiotikums auf die Bakterienzellen sichtbar gemacht.

Komplexer Aufbau der Zellwand Ethambutol verhindert, dass die Erreger ihre Zellwände vollständig bilden können, soviel war bekannt. Das Mittel wirkt bakteriostatisch, tötet die Zellen aber nicht ab. Mycobacterium tuberculosis, so der Name des gefährlichen Keims, gehört zu einer Gruppe von Bakterien, von denen viele Spezies harmlos, eine Reihe aber gefährliche Erreger etwa der Lepra oder der Diphtherie sind. Ihnen allen ist eines gemeinsam: der vergleichsweise komplizierte Aufbau der Zellwand. Um die bei den meisten Bakterien übliche Schicht aus Peptidoglykan, einem Netz aus speziellen Zuckern und Aminosäuren, liegt ein komplexes Geflecht von Zuckern wie Galactose und Arabinose, das sogenannte Arabinogalaktan. Damit verbunden ist wiederum eine dichte Lipidschicht, die die gesamte Bakterienhülle widerstandsfähig macht.

Die stäbchenförmigen Mykobakterien wachsen von den Enden, den Zellpolen, her. Und von dort aus, so konnten die LMU-Wissenschaftler mit ihren Experimenten an harmlosen Verwandten des Tuberkulose-Erregers zeigen, überzieht eine komplexe Synthesemaschinerie die Bakterienzelle im Normalfall mit den beiden äusseren Hüllen. Genau diesen Prozess unterbindet Ethambutol: Es sorgt dafür, dass sich die Arabinose-Moleküle nicht zu grösseren Einheiten zusammenfügen können, den Bakterien fehlt eine intakte Arabinogalaktan-Schicht und damit auch der äussere Lipid-Mantel. Die Bakterien aber haben noch eine zweite Maschinerie zur Wandsynthese; sie wird in der Mitte der Stäbchen aktiv, wenn sich dort die Mutterzelle teilt. Diese Maschinerie aber, so zeigten Bramkamp und sein Team, baut nur den inneren Peptidoglykan-Mantel. Ihr kann Ethambutol nichts anhaben, dafür aber Beta-Lactam-Antibiotika, zu denen auch die Penicilline gehören. Morphologisch allerdings zeigt die Ethambutol-Behandlung eine frappierende Wir-

Bild: AG Bramkamp

MEDIZIN

Wie Ethambutol wirkt: Statt des normalen Wachstums (links, ohne Ethambutol) zeigen in diesem Fall harmlose Verwandte des Tuberkulose-Erregers (Corynebacterium glutamicum) eine gestörte Morphologie (rechts). Die Zellen erscheinen gestaucht, nur in der Teilungszone, nicht mehr an den Polen wächst die Zellwand (grün beziehungsweise blau fluoreszierend).

kung: Aus den ehemals langgezogenen Stäbchen werden im Verlauf der Zellteilungszyklen immer kugelförmigere Bakterien. Schon dieses Phänomen ist für Bramkamp ein besonders starkes Argument dafür, die Wirkungsweise gängiger Mittel

genauestens zu untersuchen: Es zeigt, dass die Zellen in die sogenannte stationäre Phase übergehen, eine Art Schlafstadium, das sie unangreifbar macht für Antibiotika, die sich ja gegen wachsende Zellen richten. «Mit Ethambutol allein würde man die Erreger also in einen Zustand bringen, in dem man sie gewiss nicht haben möchte», mahnt Bramkamp. Allerdings ergänzen und verstärken Antibiotika, die in die Peptidoglykansynthese eingreifen, Ethambutol in seiner Wirkung. Der Zellteilungsapparat, so hofft der LMU-Forscher aufgrund der neuen Erkenntnisse, bietet sich daher als ein weiteres Angriffsziel für neue Antibiotika an. Originalpublikation Karin Schubert, Boris Sieger, Fabian Meyer, Giacomo Giacomelli, Kati Böhm, Angela Rieblinger, Laura Lindenthal, Nad-

ja Sachs, Gerhard Wanner und Marc Bramkamp: «The anti-tuberculosis drug ethambutol selectively blocks apical growth in CMN-group bacteria»; mBio 2017

Kontakt Prof. Dr. Marc Bramkamp Ludwig-MaximiliansUniversität München Biozentrum Department I, Mikrobiologie Grosshaderner Str. 2–4 D-82152 Planegg / Martinsried Telefon +49 (0)89 2180-74611 Telefax +49 (0)89 2180-74621 marc.bramkamp@lmu.de www.bacteriology.bio.lmu.de

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MEDIZIN

Forscher entschlüsseln Ursachenmechanismus

Toxine legen Zellkraftwerke lahm Eine Studie an der Universität Bonn erklärt möglicherweise, warum bei Alzheimer-Erkrankten massenhaft Nervenzellen absterben.

Bild: AG Voos, Universität Bonn

Forscher der Universität Bonn haben einen Mechanismus entschlüsselt, der womöglich entscheidend zur Entstehung der Alzheimer-Erkrankung beiträgt. Demnach scheinen Alzheimer-Toxine den Nachschub wichtiger Proteine in die Mitochondrien von Nervenzellen zu verhindern. Diese stellen daraufhin die Energieversorgung nach und nach ein, vermuten die Wissenschaftler. Ohne Energie sind die Zellen dem Untergang geweiht. Die Studie erschien Anfang November in der Fachzeitschrift «Molecular Biology of the Cell».

Schneller Abbau bei Gesunden

Toxische Wirkung Inzwischen mehren sich Stimmen, die das bezweifeln. So weiss man heute, dass auch innerhalb der Nervenzellen Beta-Amyloide vorkommen. Viele Forscherinnen und Forscher vermuten, dass sie dort ihre toxische Wirkung entfalten, indem sie bestimmte Bestandteile der Zelle schädigen. Zu dieser These passt ein weiterer Befund: In den Nervenzellen von Alzhei3/2017

Die Immun-Fluoreszenzaufnahme einer men schlichen Zelle zeigt das typische Netzwerk der MItochondrien (grün). Zum Vergleich sind der Zellkern in blau und ein anderes wichtiges Zellorganell, das Endoplasmatische Retikulum, in Rot angefärbt.

mer-Erkrankten sind oft die Mitochondrien defekt. Mitochondrien fungieren als «Minikraftwerke»: Sie liefern die Energie, welche die Zelle für ihre Aufgaben benötigt.

Isolierte Mitochondrien mit Amyloiden versetzt «Wir haben in unserer Arbeit untersucht, ob Beta-Amyloide die Mitochondrien schädigen können», erklärt Professor Wolfgang Voos vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Bonn. «Dazu haben wir unter anderem isolierte Mitochondrien mit Beta-Amyloiden versetzt und getestet, welche Prozesse dadurch gestört werden.» Direkte Schäden an den Mitochondrien konnten die Wissenschaftler nach dieser Behandlung nicht feststellen. Die Zellkraftwerke waren völlig intakt. «Wir haben aber

einen anderen Effekt gefunden», erläutert Voos: «Die Beta-Amyloide unterbinden den Transport von Proteinen in die Mitochondrien.» Mitochondrien benötigen für ihre komplexe Aufgabe rund 1000 verschiedene Pro-

Bild: Wikipedia

Im Gehirn von Alzheimer-Kranken finden sich zwischen den Nervenzellen charakteristische Ablagerungen, die so genannten Plaques. Diese bestehen aus Beta-Amyloiden – das sind kurze Eiweissketten. Beta-Amyloide kommen auch in Gesunden vor, werden dort aber schnell abgebaut. Bei Alzheimer-Patienten häufen sie sich dagegen an. In den Plaques finden sich daher grosse Mengen von miteinander verknäulten Beta-Amyloiden. Lange Zeit dachte man, dass diese extrazellulären Ablagerungen die Nervenzellen schädigen und schliesslich abtöten. Nach dieser Lesart sind also die Plaques für die fortschreitende Demenz verantwortlich.

Schematische Darstellung des Mitochondriums: (1) innere Membran, (2) äussere Membran, (3) Cristae, (4) Matrix.

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MEDIZIN

teine. Gerade einmal 13 davon können sie selbst herstellen. Die restlichen werden im Cytoplasma der Zelle produziert. Die Mitochondrien nehmen sie von dort mit Hilfe spezieller Transporter-Moleküle auf ihrer Oberfläche auf. Diese Aufnahme wird von den Beta-Amyloiden gehemmt – und zwar extrem effektiv. «Ich habe im Laufe meines Forscherlebens selten eine solch starke Blockade des Proteintransports gesehen», betont Voos.

rem nach und nach an den Enzymen, die sie zur Energieerzeugung brauchen. Irgendwann bricht die Energieproduktion völlig zusammen – die Zelle stirbt. «Dieser Mechanismus kann womöglich entscheidend zum massenhaften Untergang von Neuronen beitragen, der für die Alzheimer-Demenz charakteristisch ist», sagt Voos.

Ständiger Verschleiss

Allerdings ist noch unklar, ob sich die Ergebnisse aus dem Reagenzglas auf ganze Zellen oder gar Alzheimer-Kranke übertragen lassen, schränken die Forscher ein. «Wir wollen nun in einem nächsten Schritt herausfinden, ob wir die Blockade des Protein-Transports auch in den Nervenzellen von Patienten finden», erklärt der Professor abschliessend.

Ähnlich wie eine komplizierte Maschine unterliegen auch Mitochondrien einem ständigen Verschleiss. Viele ihrer Bestandteile haben nur eine begrenzte Lebensdauer und müssen daher regelmässig ersetzt werden. Ohne diesen Nachschub verarmen die Zellkraftwerke unter ande-

Nächste Schritte

Originalpublikation Giovanna Cenini, Cornelia Rüb, Michael Bruderek und Wolfgang Voos: Amyloid ß-peptides interfere with mitochondrial preprotein import competence by a coaggregation process; Molecular Biology of the Cell; doi:10.1091/mbc.E16-05-0313

Kontakt Prof. Dr. Wolfgang Voos Institut für Biochemie und Molekularbiologie Universität Bonn Nussallee 11 D-53115 Bonn Telefon +49 (0)228 73 2426 wolfgang.voos@uni-bonn.de www.uni-bonn.de

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Höchste Auszeichnung für Bremer Wissenschaftler Lutz Mädler die hervorragende Unterstützung und Zusammenarbeit in den vergangenen Jahren. Die zusätzlichen Mittel werden mir viele neue Möglichkeiten zur Umsetzung meiner Forschungsideen bieten.» Die Universität Bremen hat jetzt sechs Leibniz-Preisträger in ihren Reihen. Lutz Mädler wurde 2008 zum Direktor der Hauptabteilung Verfahrenstechnik des ausseruniversitären Instituts «Stiftung Institut für Werkstofftechnik» bestellt, das mit seinen drei Hauptabteilungen auf dem Campus der Universität angesiedelt ist. Zugleich wurde er als Professor für Mechanische Verfahrenstechnik im Fachbereich Produktionstechnik an die Universität Bremen berufen. Aerosol- und Sprühprozesse In seiner Forschung konzentriert sich Lutz Mädler auf die Materialsynthese durch Aerosol- und Sprühprozesse. Er entwickelte eine neue Technik für die Synthese innovativer und komplexer Nanopartikel-Materialien, die heute für Lacke, Textilien, Zahnfüllungen, Gassensoren und als Katalysatoren angewendet werden. Auch Mädlers Definition vom Prozess der Flammsprühpyrolyse ist weltweit anerkanntes Grundlagenwissen. Die Fortführung dieser Arbei-

ten mit der Entdeckung von Tröpfchen-Explosion-Phänomenen in Flammensprays gilt als Meilenstein der Aerosolwissenschaft. Im kürzlich bewilligten Sonderforschungsbereich «Farbige Zustände» beschäftigt sich das Team um Lutz Mädler mit evolutionärer Materialentwicklung, die Neuland hinsichtlich Legierungs- und Prozesskombinationen erschliesst. Nanomaterialien Lutz Mädler gehört darüber hinaus zu den internationalen Pionieren, die sich grundlegend mit Fragen der Wechselwirkung von synthetischen Partikeln mit biologischen Geweben beschäftigen. Sein zweiter Forschungsschwerpunkt gilt den sogenannten Nanomaterial-Biologie-Wechselwirkungen. Auf diesem Gebiet arbeitet Mädler seit vielen Jahren mit dem amerikanischen Forschungsverbund Center for Environmental Implications of Nanotechnology (CEIN) zusammen, der in der Nano-Bio-Wechselwirkungsforschung weltweit führend ist. Das Bremer Fachgebiet Mechanische Verfahrenstechnik und die Verfahrenstechnik am Institut für Werkstofftechnik (IWT) unter der Leitung von Lutz Mädler stellen für das CEIN hoch spezifische Nanomaterialien

Bild: zvg

Professor Lutz Mädler, Verfahrenstechniker im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen, erhält für seine herausragenden Arbeiten im Gebiet der Mechanischen Verfahrenstechnik den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis 2017 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Der renommierteste deutsche Wissenschaftspreis ist mit 2,5 Millionen Euro dotiert. Neben Mädler werden neun weitere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ausgezeichnet. «Ich freue mich sehr für Lutz Mädler und für die Universität Bremen über diese hohe Auszeichnung», kommentierte Uni-Rektor Professor Bernd Scholz-Reiter die Entscheidung der DFG. «Nach der Bewilligung des Sonder forschungsbereichs ‹Farbige Zustände› unter der Leitung von Lutz Mädler im Mai dieses Jahres hat die DFG mit dem Leibniz-Preis für Professor Mädler den Bremer Materialwissenschaften erneut ihre überragende Exzellenz bescheinigt», so Rektor ScholzReiter. Lutz Mädler zeigte sich ebenso erfreut über seine Auszeichnung: «Der Leibniz-Preis ist für mich persönlich eine hohe Ehre und Anerkennung. Ich bedanke mich bei der Universität Bremen und meinen Kolleginnen und Kollegen für

Professor Lutz Mädler

her, die den amerikanischen Forscherinnen und Forschern ähnlich einer Forschungsbibliothek als Gegenstand dienen. Ziel der Untersuchungen ist es, Material- und «Nano»Eigenschaften und ihre Wirkung auf die Umwelt zu erfassen. Lutz Mädler ist seit 2008 Professor für Verfahrenstechnik im Fachbereich Produktionstechnik an der Universität Bremen. Zugleich ist er Direktor der Hauptabteilung Verfahrenstechnik des ausseruniversitären Instituts «Stiftung Institut für Werkstofftechnik». Davor arbeitete Lutz Mädler mehrere Jahre an der University of California Los Angeles (UCLA), der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich und am Fraunhofer Institut (ITEM) in Hannover.

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NEWS

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Mit dem TOP JOB-Award ausgezeichnete Arbeitgeber

Die Knauer-Geschäftsführerin Alexandra Knauer (links) und die HRVerantwortliche Katharina Pohl (rechts) erhalten die TOP JOB-Auszeichnung von Wolfgang Clement, ehemals deutscher Bundesminister für Wirtschaft und Schirmherr von «TOP JOB».

Das Zentrum für Arbeitgeberattraktivität, zeag GmbH, vergibt den TOP JOB-Award an Unternehmen, die sich konsequent für eine gesunde und gleichzeitig leistungsstarke Arbeitsplatzkultur engagieren. Basis der Bewertung ist eine unter der wissenschaftlichen Leitung der Universität St. Gallen durchgeführte Mitarbeiterbefragung. Für die aktuelle TOP JOB-Runde haben sich 102 mittelständische deutsche Firmen beworben; 80 Unternehmen dürfen für die nächsten zwei Jahre das Siegel tragen. Insgesamt wurden 13 334 Mitarbeitende befragt. Rund 33 Prozent arbeitet in Familien-

Knauer Wissenschaftliche Geräte GmbH Auch der Berliner Laborgerätehersteller Knauer Wissenschaftliche Geräte GmbH

Peter Huber Kältemaschinenbau AG Zu den ausgezeichneten Firmen gehört die Peter Huber Kältemaschinenbau AG in Offenburg – zum zweiten Mal in Folge. Die Temperiersysteme des Unternehmens sorgen in Laboratorien und in Produktionsanlagen hochpräzise für Temperaturen von –125 bis +425 °C. Unternehmensgründer Peter Huber ist Aufsichtsratsvorsitzender, die beiden Söhne Da-

Die Vorstände Daniel Huber, Bärbel Huber und Beatrice Geiler erhalten in Berlin die TOP JOB-Trophäe von Wirtschaftsminister a. D. Wolfgang Clement.

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NEWS

Gilad Evrony, Preisträger 2016

Eppendorf und das Fachjournal «Science» nehmen ab sofort Bewerbungen für den «Eppendorf & Science Prize for Neurobiology» 2017 entgegen. Der Preis wird jährlich auf internationaler Ebene ausgelobt und ist mit 25 000 US-Dollar dotiert. Er fördert junge Wissenschaftler, die herausragende Beiträge in der neurobiologischen Forschung mit Methoden der Molekular- und Zellbiologie geleistet haben. Forscher bis 35 Jahre können sich bis zum 15. Juni 2017 bewerben. Der Preisträger und Finalisten werden von einem Gremium unabhängiger Fachleute unter Vorsitz von Peter Stern, Science Senior Editor, ausgewählt.

Der am Mount Sinai Hospital (New York, USA) tätige israelisch-amerikanische Wissenschaftler Gilad Evrony hat den «Eppendorf & Science Prize for Neurobiology» 2016 gewonnen. Gilad Evrony entwickelt Technologien für die Sequenzierung und Analyse des Erbguts einzelner menschlicher Gehirnzellen. Er konnte eine Vielfalt an Mutationen in neuronalen Genomen aufdecken, die darauf hinweist, dass jede Nervenzelle im Gehirn über einen einzigartigen Fingerabdruck somatischer Mutationen verfügt. Diese Mutationen können die Ursache für fokale Hirnfehlbildungen sein und könnten auch bei anderen ungeklärten neurologischen Krankheiten eine Rolle spielen. Anhand der entwickelten Technologie ist es erstmals auch möglich, den Entwicklungsstammbaum des menschlichen Gehirns nachzubilden und zu untersuchen, wie Zellen bei der Gehirnentwicklung proliferieren und migrieren. Mehr über den Preis und ein Filminterview mit Gilad Evrony finden Sie unter www.eppendorf.com/prize.

Korrigenda aus ChemieXtra Heft 1–2/2017, Seite 49 Kasten: Persönliche Beratung: Die zweite Durchführung des Lehrgangs «dipl. Techniker/-in HF, Fachrichtung Systemtechnik» bei aprentas startet nicht wie gedruckt im August 2018, sondern bereits am 14. August 2017. Anmelden kann man sich online unter www.aprentas.com/weiterbildung noch bis 31. Juli 2017.

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Anerkennung auf europäischer Ebene

FEHLT NOCH Bild: ZHAW

Bild: zvg

Ausschreibung 2017 für Neurologie-Preis von Eppendorf

Campus Grüental in Wädenswil, Departement Life Sciences und Facility Management der ZHAW.

Schweizer Fachhochschulen bieten Forschung und Lehre auf einem international hohen Niveau. Dies hat nun auch die European University Association EUA als grösste europäische Hochschulvertretung anerkannt, indem sie die ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften zusammen mit zwei weiteren Schweizer Fachhochschulen als Vollmitglied aufgenommen hat. «Diese Aufnahme ist eine wichtige Auszeichnung der Qualität unserer Hochschule in Lehre und Forschung», freut sich ZHAW-Rektor Jean-Marc Piveteau. Tatsächlich erhält die ZHAW durch diese EUA-Vollmitgliedschaft mehr Sichtbarkeit und Gewicht auf europäischer Ebene, wie Suzana Atanasoski, Euresearch Contact Point der Zürcher Fachhochschule, erklärt. Als ZHAW-Kontaktperson für das Schweizer Informationsnetz für EU-Forschungsprogramme

ist sie überzeugt, dass die Hochschule mit dieser Mitgliedschaft einen weiteren Schritt Richtung Internationalisierung macht und dadurch die Umsetzung ihrer EU-Forschungsstrategie weiter vorantreibt. Letztere hat zum Ziel, das Potenzial der ZHAW für die Drittmittelakquise aus EU-Forschungsprogrammen besser auszuschöpfen. Als Stimme der europäischen Hochschulen unterstützt und fördert die European University Association EUA die Interessen von 850 Hochschulinstitutionen aus 47 Ländern. Sie bietet ihren Mitgliedern die Möglichkeit, die Hochschulpolitik in Europa mitzugestalten und den Austausch mit wichtigen Entscheidungsträgern zu pflegen. Fachhochschulen sind in der EUA bisher nur wenige vertreten.

Quelle: ZHAW 3/2017

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Aus dem Reinraum ins Weltall Ob Raumsonden oder Satelliten – Fahrzeuge, die auf Raumfahrtmission geschickt werden, müssen frei von Partikeln oder Keimen sein. Das garantiert die Herstellung in reiner Umgebung. Welche Bedeutung der Reinraumtechnologie für die Erforschung des Weltraums zukommt, ist eines der Top-Themen der Cleanzone am 17. und 18. Oktober 2017 in Frankfurt am Main.

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Erstmals präsentiert die Cleanzone dieses Thema im Mai auf der Sonderschau «Living in Space», die von der Techtextil in Zusammenarbeit mit der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) und dem deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ins Leben gerufen wurde. Die internationale Leitmesse für technische Textilien und Vliesstoffe zieht im Mai über 28000 Fachbesucher aus den verschiedensten Industriezweigen wie der Medizintechnik, der Sicherheitstechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie der chemischen und elektrischen Industrie nach Frankfurt. Auf Cleanzone, der internationalen Fachmesse mit Kongress für Reinraumtechno-

logie, im Oktober 2017, werden Marktführer aus dem In- und Ausland ihre Innovationen einem internationalen Publikum präsentieren. Das Produktspektrum reicht von Bau und Planung über den Betrieb bis hin zur Qualifizierung. Raum für Diskussionen und den intensiven Austausch mit Geschäftspartnern und Experten bieten der Cleanzone Kongress und die Aktionsbühne Cleanzone Plaza mitten im Messegeschehen.

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VER ANSTALTUNGEN

Ilmac Lausanne 2017

Zum ersten Mal in der Romandie Die Ilmac stellt der Chemie- und Life-Science-Community am 4. und 5. Oktober 2017 in Lausanne eine neue Plattform zur Verfügung und schliesst die Lücke im französisch sprechenden Schweizer Markt.

Bild: MCH Swiss Exhibition (Basel) Ltd

den das neue Format ab. Im Eintrittsticket (CHF 40.–) sind die Getränke wie auch das Mittagessen von 12.00 bis 14.00 Uhr eingeschlossen.

Positives Echo

Die Ausstellung, das zentrale Element der Ilmac Lausanne 2017.

Die Pharmaindustrie ist mit rund einem Drittel des Gesamtvolumens der Exportmotor der Schweiz. Die Region Espace lémanique (Kantone BE, FR, GE, NE und VD) ist einer der bedeutendsten Life Science-Standorte für die forschungsintensiven Sektoren Pharmaindustrie, Biotechnologie und Agrochemie. Auch der benachbarte Kanton Wallis spielt eine wichtige Rolle als Produktionsstandort und Zulieferer von Produkten der Spezial- und Wirkstoffchemie.

Vielfältig. Übersichtlich. Nah. Die Ilmac Lausanne 2017 ist die Plattform für Chemie, Pharmazie und Biotechnologie; sie findet erstmals am 4. und 5. Oktober 2017 in den Hallen der Expo Beaulieu Lausanne statt. Die Veranstaltung ist eine optimale Erweiterung zur Ilmac, welche im Drei-Jahres-Turnus in Basel (24. bis 27. September 2019) stattfindet. Das zentrale Element der Plattform bildet die Ausstellung, die als Gesamtüberbauung mit Systemständen konzipiert ist. Sie stellt die Präsentation von Produkten und Serviceangeboten aller Aussteller gleichermassen in den Mittelpunkt. Die Angebotsschwerpunkte der Ilmac Lausanne 2017 umfassen die gesamte Che22

mie- und Life Science-Industrie von der Forschung und Entwicklung bis zum fertigen Produkt für die Bereiche Pharma, Biotechnologie, Food, Kosmetik, Agro, Umwelt und Kunststoffindustrie.

Networking Zone und Forum Die Veranstaltung verbindet in entspannter und geselliger Atmosphäre aktuelle Wissensvermittlung mit qualitativ hochwertigen Produktangeboten. Die offene Networking Zone ist das Herzstück der Veranstaltung und dient dem gegenseitigen Gedanken- und Ideenaustausch, die Begegnung und der Dialog stehen im Vordergrund. Das Forum der Ilmac Lausanne 2017 wird in enger Zusammenarbeit mit den Branchenverbänden realisiert und organisiert. Die Vorträge von 9.00 bis 12.00 Uhr runIlmac Lausanne Dauer Öffnungszeiten Ort Veranstalterin Internet E-Mail Twitter

Bis zum 28. Februar 2017 haben sich bereits 40 Unternehmen angemeldet. Lukas Hablützel, Leiter Marketing Endress+Hauser (Schweiz) AG sagt: « Als ‹Main Partner Process› der Ilmac sind wir überzeugt, dass eine Erweiterung der Ilmac in die französisch sprechende Schweiz die richtige Entscheidung ist. Darum sind wir an der Ilmac Lausanne vom 4. und 5. Oktober 2017 mit dabei.» Positiv äussert sich auch Mickael Rumiano, Generaldirektor Milian SA: «Nach dem Vorbild der historischen Messe Basel entsteht in der französischsprachigen Schweiz eine neue Plattform, und wir freuen uns, an ihrer ersten Ausgabe teilzunehmen. Wir sind eine Community von leidenschaftlichen Life Science-Begeisterten und glauben, dass diese Messe die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen in der Metropolregion Genf-Lausanne stärken wird. Die Organisation der Ausstellung, die den Austausch unter den Teilnehmern über zwei Tage fördert, bietet uns eine dynamische Perspektive des Messemodells, das von den Organisatoren der Ilmac angeboten wird.» www.ilmac.ch

2017 Mittwoch, 4., und Donnerstag, 5. Oktober 2017 9.00 bis 17.00 Uhr Expo Beaulieu Lausanne, Halle 7 MCH Messe Schweiz (Basel) AG www.ilmac.ch/lausanne info@ilmac.ch @ilmac_basel | #ILMAC #ILMAC_LAUSANNE

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FIRMEN BERICHTEN

Zwei Technologien, ein System – HPLC plus UHPLC

Methodentransfer leicht gemacht Das Nexera-i MT bietet zwei analytische Flusslinien mit unterschiedlichen Systemvolumina in einem einzigen kompakten LC-System. Durch automatisches Umschalten führt das Nexera-i MT nahtlos HPLC- wie auch UHPLCAnalysen durch, wobei das relative Trennmuster durch eine automatische Kompensation hinsichtlich der Unterschiede im Systemvolumen erhalten bleibt.

In den letzten Jahren hat sich der Fokus verschoben, hin zum Einsatz von UHPLCGeräten sowie Säulen mit kleinen Partikelgrössen. Mit ihnen lassen sich schnellere und bessere Analysemethoden entwickeln und damit Effizienz und Durchsatz steigern, insbesondere im Bereich der Forschung und Entwicklung. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei vielen Analysemethoden in Labors der Qualitätskontrolle um konventionelle HPLC-Verfahren – einschliesslich solcher in Arzneibüchern. Diese HPLC-Verfahren auf UHPLC zu übertragen und die neuen Methoden zu überprüfen, ist zeitraubend und arbeitsintensiv. Das Nexera-i MT erreicht eine ausserordentliche analytische Reproduzierbarkeit, wenn von Systemen mit grossem Volumen auf eines mit kleinerem Volumen umgeschaltet wird, oder umgekehrt. Die gleiche Technologie erlaubt es dem Nexe-

teplattformen anzupassen. Dabei ist es nicht notwendig, die Verbindungen zu berücksichtigen und sorgfältig anzupassen, um identische Systemvolumina unter den Geräten zu erzielen. Nexera-i MT bietet weitere Hilfsmittel, um die Übertragung vorhandener HPLC-Methoden zu schnelleren UHPLC-Analysen zu erleichtern. Dabei wird eine übergreifende Kompatibilität zwischen früheren und neuen Technikbedingungen sichergestellt. Das Gerät lässt sich auch für eine schnelle Methodenentwicklung im UHPLC-Modus einsetzen und wandelt sie mit einem einfachen Konvertierungsprogramm nahtlos in HPLC-Methoden für einen breiteren Anwendungsbereich um. Bild 1: Nexera-i MT-System.

ra-i MT auch, jede bekannte HPLC- oder UHPLC-Methode auf konkurrierende Gerä-

Bild 2: Trennung von fünf NSAIDs auf einem HPLC-System eines Fremdanbieters.

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Zwei unabhängige Arbeitsabläufe Das Nexera-i MT zeichnet sich durch zwei unabhängige Flusslinien aus, eine für die UHPLC- und eine andere für die HPLC-Analyse. Die jüngst entwickelte ACTO-Technologie (Analytical Conditions Transfer and Optimization) minimiert den Einfluss, den Unterschiede im Systemvolumen auf die Analyseergebnisse haben können. Zusätzlich lässt sich mithilfe der Nexera-i MT die Betriebseffizienz maximieren, indem Effizienz und Qualität der Methodenentwicklung verbessert und Transfer zu anderen System deutlich vereinfacht wird. Es wird nicht länger für jede Technik ein eigenes Gerät benötigt, sondern ein einziges reicht aus, HPLC- und UHPLC-Analysen ablaufen zu lassen. Als Beispielanwendung zeigt Bild 2 eine Analyse von fünf nicht-steroiden entzündungshemmenden Arzneimitteln auf einem konventionellen HPLC-System eines anderen Herstellers. 23

FIRMEN BERICHTEN

Methodenbedingungen Säule ACE Excel 3 SuperC18 150 × 4,6 mm (ACT) Mobile Phase A: 0,1 % Ameisensäure in H2O B: 0,1 % Ameisensäure in MeCN Gradientenprogrammierung Gradientenprogrammierung Zeit %B 0 20 20 70 25 70 gefolgt von 11 min Reequilibrierungszeit (20 % B); 36 min Laufzeit Flussrate Temperatur Nachweis bei Probe

1 ml/min 40 °C 254 nm 0,6 mg Aspirin, 0,1 mg Sulindac und 0,2 mg Naproxen, Flurbiprofen, Phenylbutazon in 1 ml Acetonitril/ Wasser (50:50 v/v)

Methodenübertragung auf ein anderes System Falls das HPLC-System, das für die Entwicklung und die Anwendung dieser Methode genutzt wurde, ersetzt werden muss, und ein gleiches nicht länger verfügbar ist, wird

Bild 4: Trennvergleich der fünf NSAIDs auf einem HPLC-System eines Fremanbieters (a), mit dem Nexera-i MT-HPLC-Modus (b) und dem UHPLC-Modus (c).

es problematisch, die Methode auf ein anderes System mit abweichenden Leistungsparametern und geändertem Systemvolumen zu übertragen. Dies könnte in einem komplett anderen Verfahren enden, das zukünftig Ergebnisse erbringen wird, die mit den vorangegangenen Daten nicht vergleichbar sind. Wer andererseits ein eta-

Bild 3: Starteinstellung des Gradienten in der LabSolutions-Software.

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bliertes Gerät anschafft, um die methodischen Bedingungen beizubehalten, verpasst die Gelegenheit, die aktuellste Ausstattung zu erhalten, die auch dann genutzt werden könnte, wenn eine effizientere, schnellere (UHPLC-) Methode benötigt wird. In diesem Fall erweist sich das Nexera-i MT-System als ideale Lösung – eine Ausrüstung auf dem neuesten Stand der Technologie, mit einer Druckbeständigkeit bis zu 660 bar, einer Selbstüberprüfungsfunktion, einer Touch-Panel-Kontrolle sowie der Fähigkeit, die zuvor verwendeten Methoden der HPLC-Analyse exakt zu reproduzieren. Um diese Eigenschaften zu verdeutlichen, wurde die in Bild 2 gezeigte Analyse auf ein Nexera-i MT-System übertragen. Die methodischen Bedingungen blieben gleich, wohingegen eine kleine Differenz im Systemvolumen der beiden Instrumente berücksichtigt und mittels der Gerätesoftware korrigiert wurde (Bild 3). Mithilfe der ACTO Funktion und exakt den gleichen Analysebedingungen inklusive Säule und Probe konnte das Chromatogramm nahezu identisch reproduziert werden (Bild 4a, b). 3/2017

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Effizienzsteigerung per Mausklick

transfer im Anwender-Interface auszuwählen (Bild 5). Originale und neue Methodenparameter, inkl. der Säulendimensionen und Flussrate, lassen sich eingeben, und die Software berechnet automatisch das neue Gradientenprofil und die Methodenparameter und integriert sie in eine neue UHPLC-Methode, die über die UHPLCFlusslinie im System läuft. Die Kombination des Nexera-i MT-Systems mit LabSolutions und das vereinheitlichte grafische Anwender-Interface nebst Software erlauben eine intuitive Bedienung, unabhängig vom Erfahrungshintergrund des Anwenders. Und: Wo eine andere CDS verwendet wird, ermöglichen es verfügbare Softwaretreiber, die speziellen Nexera-i MT-Eigenschaften zusammen mit Softwarepaketen der meisten anderen Hersteller zu nutzen.

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Bilder: Shimadzu

Mit dem Methodentransferrechner in der LabSolutions-Software konnte das Verfahren leicht auf die UHPLC Flusslinie umgeschaltet werden. Die Analysefzeit wurde um 19 min auf eine Gesamtlaufzeit von

7 min (Bild 4c) reduziert. Um diese Form der Effizienzsteigerung durchzuführen, ist kein Expertenwissen notwendig. Die ACTOFunktion innerhalb der LabSolutions ist ein leicht zu bedienendes Interface, das alle notwendigen Schritte per Mausklick anbietet. Es reicht aus, die ausgewählte HPLC-Methode zu öffnen und Methoden-

Bild 5: Methodenübertragungs-Rechner.

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IST-Edelstahl-Anlagebau bietet alles aus einer Hand

Schlüsselfertige Anlagen in Edelstahl Als Generalunternehmerin liefert die IST-Edelstahl-Anlagenbau AG aus Thun ihren Kunden komplette verfahrenstechnische Anlagen, Apparate, Tanks und Rohrleitungssysteme in Edelstahl: Jüngstes Beispiel für eine erfolgreiche Zusammenarbeit ist der Bau eines neuen Lösungsmittel-Tanklagers bei der Von Roll Schweiz AG in Breitenbach.

In das gesamte Tankbeatmungssystem mit vorgeschriebenen Detonationssicherungen wurde pro Tank je eine Gaspendelleitung zur LKW-Entladestelle geführt.

Bilder: Peter C. Müller

Technik und Elektronik

Bild 1: Lösungsmittel-Tanklager.

Seit Anfang 2016 betreibt die Von Roll Schweiz AG in Breitenbach ein neues Lösungsmittel-Tanklager. Das Tanklager wurde von der IST AG als Generalunternehmen geplant, gebaut und montiert. IST hat das Grundkonzept nach den Tanklager-Richtlinien für die chemische Industrie (TRCI) entworfen und begleitete dabei beratend den durch Von Roll beauftragten Architekten von den ersten Entwürfen bis zur Baubewilligung. Das Tanklager umfasst 6 Tanks mit einem Nutzinhalt von 20 Kubikmeter für diverse Lösungsmittel mit einem Flammpunkt über 55 °C und 2 Tanks à 30 Kubikmeter für dickflüssige Phenole mit Lösungsmittel. Die Tanks mussten nach der SVTI-Richtlinie T1d berechnet, fabriziert und vom SVTI abgenommen werden. Alle Tanks wurden zur Erhöhung der Sicherheit mit Stickstoff überlagert. Das Rohrleitungssystem wurde so konstruiert, dass die Mediumeinlagerung vom LKW in die Tanks sowie die Beschickung der Mischanlage über die selben Pumpen geführt werden kann. 26

Alle elektrischen Komponenten wie Radar-Niveaumessung, Liquiphanten für die Überfüllsicherung, Pumpen und Ventile wurden nach der Atex-Richtlinie in Ex-Ausführung installiert. Die Steuerung und der Steuerschrank sowie die gesamte elektrische und pneumatische Installation wurde durch IST konzipiert, hergestellt und montiert. Für die Kommunikation mit der Mischanlage lieferte und installierte IST ebenfalls eine übergeordnete Steuerung. Das gesamte Lösungsmittel-Tanklager wird entweder über einen nicht in der Ex-Zone befi ndlichen Touch-Screen am Schaltschrank oder je einen Touch-Screen in der Ex-Zone II im Tanklager oder bei der Zapfstelle bedient.

Alleiniger Ansprechpartner Die gesamte Anlage wurde durch IST gebaut, montiert und in Betrieb genommen. Die IST war dabei verantwortlich für die

behördlichen Abnahmen, die Betriebsbewilligung und die CE-Konformitätserklärung. Die gesamte Bauzeit dauerte rund 17 Monate von der Bestellung über die Baubewilligung bis zur Betriebsbewilligung. Patrick Göldner von der Von Roll Schweiz AG weiss, weshalb er sich für die IST AG entschieden hat: «Zum einen gibt es schweizweit praktisch kein anderes Unternehmen, welches ein komplettes Lösungsmittel-Tanklager als Generalunternehmerin nach der Atex-Richtlinie erbauen kann, zum anderen überzeugte das Unternehmen mit seiner Fachkompetenz und Referenzobjekten. Mit über 40 Jahren Erfahrung in der Planung und Umsetzung von Tanklagern war IST ein wertvoller Partner und Garant für die erfolgreiche Umsetzung dieses Projekts. Zudem verfügt die IST AG über alle nötigen Zertifizierungen für den Bau solcher Tanks und hat Von Roll bei der Einholung der Baubewilligung unterstützt. Dies war für die Von Roll von grossem Vorteil.» Die Vorzüge eines Generalunternehmens liegen dabei auf der Hand: «Durch die IST AG als Generalunternehmerin haben wir Schnittstellen und den damit verbundenen Koordinationsaufwand reduzieren können. Wir hatten einen Ansprech- und Vertragspartner, der uns nicht nur die Termine,

Von Roll: ein führender Hersteller von Isolationsprodukten Von Roll ist einer der führenden Hersteller von Isolationsprodukten für die Elektrobranche und die Industrie. Die Gruppe mit weltweit rund 2000 Mitarbeitenden setzt auf das Kerngeschäft in den Bereichen Composites und Insulation. Als Partner für global agierende Kunden im Energiesektor und in anderen Industriebereichen ist Von Roll global aufgestellt: Der Konzern verfügt weltweit über etwa 30 Standorte für Produktion, Service, Forschung, Entwicklung und Vertrieb. Kunden erhalten so Zugang zu einem weltweiten Netzwerk und schnelle, kompetente Unterstützung vor Ort. Von Roll nutzt so auch Chancen, die in den weltweiten Trends Klimawandel, nachhaltige Entwicklung und begrenzte Ressourcen liegen. In der Schweiz ist Von Roll im zürcherischen Wädenswil und im solothurnischen Breitenbach ansässig.

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sondern auch verbindliche Kosten und eine hervorragende Qualität garantieren konnte.» fügt Patrick Göldner an.

Vielseitiges Sortiment Seit über 40 Jahren fertigt und montiert IST verfahrenstechnische Anlagen, Apparate, Tanks und Rohrleitungen in Edelstahl für die pharmazeutische und chemische Industrie, Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, Maschinen- und Druckindustrie, sowie für Wasserversorgungen, Kommunalanlagen und Flughäfen. Zudem bietet IST den Flughäfen rund um den Globus das erste integrierende Gesamtsystem für die Strom- und Klimaversorgung von Flugzeugen, das Aircraft Ground Eneryg System, kurz AGES. Flugzeuge brauchen während ihres Aufenthalts am Boden Strom und je nach Umgebungsbedingungen auch Klimaanlagen zum Heizen oder Kühlen der Kabine. Diese Energie liefert üblicherweise das Hilfstriebwerk im Flugzeug, die Auxiliary Power Unit (APU). Mit einem Wirkungsgrad zwischen 8 und 14 Prozent sind sie ein Hauptverursacher von Kohlendioxid-Emissionen und anderen Luftschadstoffen am Flughafen und tragen massgeblich zur Lärmbelastung auf dem Vorfeld bei. Die Bereitstellung von Strom und klimatisierter Luft mit stationären Systemen ermöglicht Treibstoffeinsparungen von rund 90 Prozent gegenüber der APU-Versorgung. Die Emissionen von Kohlendioxid und anderen Luftschadstoffen verringern sich dadurch um 90 Prozent und auch der Lärmpegel auf dem Vorfeld sinkt beträchtlich.

Alles aus einer Hand «Wir bieten unseren Kunden umfassende, massgefertigte und innovative Einzel- und Gesamtlösungen an», erklärt Andrea Zimmermann, stellvertretende Geschäftsleiterin der IST AG, das Hauptziel ihres Unternehmens: «Von der Planung über das Engineering und die Fertigung bis hin zur Montage und Inbetriebnahme decken wir das gesamte Spektrum des verfahrenstechnischen Anlagen-, Apparate-, Tank- und Rohrleitungsbau für die unterschiedlichsten Industrien ab. Als Generalunternehmerin liefern wir schlüsselfertige Anlagen aus einer Hand. Durch unsere Pionierstellung in 3/2017

Bild 2: Edelstahlverrohrung.

der Edelstahlverarbeitung können wir auf eine langjährige Erfahrung zurückgreifen und unseren Kunden die beste fachmännische Lösung garantieren.» Die Planung, Herstellung und Montage von kompletten Tanklagern, wie demjenigen der Von Roll Schweiz AG in Breitenbach, gehört zu einer der Kernkompetenzen der IST AG: «Wir liefern unseren Kunden komplette Tanklager für alle Arten von Lösungsmitteln, Säuren und andere flüssigen Medien», führt Andrea Zimmermann weiter aus. «Wir erfüllen dabei alle erforderlichen Richtlinien und Normen und sind nach der Europäischen Druckgeräterichtlinie PED 2014/68/EU zertifiziert. Diese Zertifizierungen sind eine Voraussetzung für die Fertigung solcher Tanklager und anderen verfahrenstechnischen Anlagen.»

Schweizer Qualität «Als Schweizer Familienunternehmen», so erklärt die stellvertretende Geschäftsführerin weiter, «steht für uns die Nachhaltigkeit unserer Tätigkeit im Vordergrund. Seit 1975 haben wir uns dazu verpflichtet, qualitativ hochwertige Produkte auf den Markt zu bringen.» Um die Anforderungen an Schweizer Qualität in jedem Sinn zu gewährleisten, produziere die IST an ihrem Standort in der Schweiz, dabei ausschliesslich mit ausgebildeten und qualifizierten Mitarbeitenden: Alle verfügen über die Schweisserprüfung EN ISO 9606-1 sowie weitere gesonderte Verfahrensprüfungen im Bereich Anlagen- und Rohrleitungsbau. Seit über 40 Jahren ist die IST AG in Familienbesitz und beschäftigt rund 30 Mitarbeitende sowie vier Auszubildende. Die

Altersstruktur innerhalb des Teams ist dabei sehr heterogen. «Unsere langjährigen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter verfügen über einen wertvollen Erfahrungsschatz und identifizieren sich mit unserer Firma als wäre es ihre eigene. Die jüngeren Mitarbeitenden hingegen punkten mit aktuellem Fachwissen und frischen Ideen. Zusammen vereinen unsere Mitarbeitenden Wissen, Erfahrung und Innovationskraft. Das ist unser Erfolgsrezept: Durch kompetentes Fachwissen, langjährige Erfahrung und topausgebildete Mitarbeiter schaffen wir einen echten Mehrwert für unsere Kunden.»

Oberste Priorität Andrea Zimmermann abschliessend: «Eine hohe Kundenzufriedenheit hat für uns oberste Priorität. Dafür setzen wir uns mit unserem langjährigen Know-how und unserem spezialisierten Fachwissen ein. Die enge Abstimmung zwischen Planung, Entwicklung und hauseigener Fertigung durch qualifizierte Mitarbeitende ermöglicht uns dabei, schnell und flexibel auf die Kundenwünsche einzugehen und die Aufträge termingerecht und in einwandfreier Qualität abzuliefern.»

Kontakt IST-Edelstahl-Anlagenbau AG Schorenstrasse 54 CH-3645 Thun Gwatt Telefon +41 (0)33 334 26 00 Telefax +41 (0)33 336 72 66 ist@istinox.ch www.istinox.ch

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Mikrowellen-Trockenschränke im Einsatz

Modifiziertes Holz ist vielseitig verwendbar Holz ist ein nachwachsender Rohstoff, der von jeher aus volkswirtschaftlicher und wissenschaftlicher Sicht eine grosse Bedeutung besitzt. Holz ist Konstruktionsmaterial, Additiv bzw. Füllstoff in der Kunststoffindustrie und auch Brennstoff. Holzmehl kann grundsätzlich in der Landwirtschaft eingesetzt werden, wenn dort Wirkstoffe eingebunden sind, die langsam freigesetzt werden sollen. Danach wird das Holzmehl durch Pilze und Mikroorganismen leicht abgebaut.

Bilder: CEM

rowellentrocknung von Holzmehl im SAM255 – physikalisch bedingt – ausgezeichnet geeignet ist. Im Gegensatz zur klassischen Trocknung wird nicht nur ein erheblicher Zeitvorteil erzielt, sondern auch das Holz selbst gegen Verkohlung geschont. Während die klassische Heizmethode unspezifisch agiert, wird mittels Mikrowellenbestrahlung im Mikrowellen-Trockenschrank SAM-255 im ersten Schritt das über viele H-Brücken an die Zellulose gebundene Wasser freigesetzt und gezielt verdampft. Das zurückbleibende trockene Holz ist weniger sensitiv gegenüber der Mikrowellenbestrahlung, da das Wasser fehlt. Klassisch dagegen geht das Heizen weiter und führt zu chemischen Abbaureaktionen.

Der Mikrowellen-Trockenschrank SAM 255 ist eine Alternative zu Vakuum-Trockenschränken.

Helmut Ritter 1 Für eine nachhaltige Anwendung von Holzgegenständen wie Fensterrahmen, Türen, Gartenmöbel stört der leichte Schimmelbefall bei Feuchtigkeit und die oft geringe Dimensionsstabilität bei unterschiedlicher Luftfeuchte. Klassisch wird Holz daher mit Ölen hydrophobiert sowie auch mit Holzschutzfarbe gegen die Schimmelbildung lasiert. Die vielen freien OH-Gruppen der im Holz vorhandenen Zellulose sind für die oft störende Wasseraufnahme bis zu etwa 20 Gewichtsprozent verantwortlich. Eine elegante Methode der Holzmodifizierung stellt die Veresterung der freien 1

Helmut Ritter, Universität Düsseldorf

OH-Gruppen dar. Diese öffnet den Weg zur nachhaltigen Stabilisierung von Holz gegen Bewitterung (zum Beispiel Acetylholz) sowie zur Anbindung von Pflanzenschutzmitteln mit dem Ziel, eine intelligent kontrollierte Freisetzung der Wirkstoffe zu ermöglichen. Fungizide müssen zum Beispiel bei hohen Feuchtegraden in höherer Menge zur Verfügung gestellt werden als bei Trockenheit. Genau diese Anforderung erfüllt das quellbare wirkstoffhaltige Holzmehl. Wasser konkurriert bei der Reaktion der Zellulose-OH-Gruppen und stört daher die Umsetzung. Um die oben genannten Verbesserungen und Erweiterungen bei der Holzanwendung durch chemische Modifizierung zu realisieren, ist die Entfernung des Wassers essenziell. Hier hat es sich gezeigt, dass beispielsweise die Mik-

Beschleunigte Laborversuche Mittels Mikrowellen-unterstützter Synthese im Discover kann im weiteren Schritt im Labormassstab die gewünschte Veresterung erfolgen, beispielsweise mit Säureanhydrid. Forschungsziele sind daher allgemein Veresterungen von Mikrowellen-getrocknetem Holz: – mit Essigsäure bzw. Fettsäuren zur Stabilisierung gegen Bewitterung und zur Verbesserung der Dimensionsstabilität von Holzgegenständen – zur chemischen Anbindung von Wirkstoffen für die Landwirtschaft zur kontrollierten Freisetzung. Laborversuche werden durch den Einsatz von Mikrowellengeräten erfahrungsgemäss erheblich beschleunigt. Die erprobte Mikrowellenanwendung in der Holzforschung lässt sich unmittelbar 3/2017

FIRMEN BERICHTEN

plastik ersetzen, das in den Kläranagen nicht zurückgehalten wird und die Weltmeere verunreinigt. Im tierischen Bereich sind die Chitinpanzer von Schalentieren aus dem Meer zu nennen, die ebenfalls in grossen Tonnagen anfallen. Hier gelten grundsätzlich ähnliche Anforderungen bei der Trocknung und der chemischen Modifizierung wie bei Holz.

Mikrowellengetrocknetes Holz.

auf andere Pflanzenstoffe ausdehnen. Beispielsweise fallen im Mittelmeerraum Olivenkerne in grossen Mengen an. Diese

können gemahlen und ebenfalls vorteilhaft chemisch verestert werden. In der Kosmetikindustrie lässt sich damit Mikro-

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Einfache Bestimmung des HBCD-Gehaltes in Dämmstoffen

Unterstützung für umweltgerechte Entsorgung Aufgrund der aktuellen Abfallproblematik um das in Dämmstoffen möglicherweise enthaltene Flammschutzmittel HBCD hat die Spectro Analytical Instruments GmbH einer neuen Analysemethode des Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV einem Praxistest unterzogen und zehn Polystytrolproben mithilfe der ED-RFA-Spektrometrie erfolgreich analysiert.

se der hierdurch entstehenden Flüssigkeit lässt sich eine Unterscheidung zwischen dem niedermolekularen HBCD und anderen langkettigen bromierten polymeren Flammschutzmitteln treffen.

Hohe Bromgehalte

Das portable ED-RFA-Spektrometers Spectroscout im Einsatz.

Seit Oktober 2016 darf Polystyroldämmstoff (EPS), das mit dem Flammschutzmittel HBCD behandelt worden ist, nicht mehr im allgemeinen Bauschutt enthalten sein, sondern muss stattdessen einer separaten Entsorgung zugeführt werden, sofern keine besondere Genehmigung

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vorliegt. Erlaubt ist hier eine maximale HBCD-Konzentration im Dämmstoff von 1,000 mg/kg. Bei der Entsorgung stellt sich jetzt die Frage, ob zur Entsorgung vorgesehenes Material HBCD enthält und – wenn dem so ist – ob es unterhalb oder oberhalb des Grenzwertes liegt. Das Element Brom, auf dem HBCD basiert, lässt sich zwar mithilfe der energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse (ED-RFA) hervorragend nachweisen, allerdings können alternative Flammschutzmittel, die nicht verboten sind, ebenfalls Brom enthalten. Zur Lösung dieser Problematik hat das Fraunhofer-Institut eine Methode entwickelt, mit der sich HBCD mithilfe der EDRFA nachweisen lässt: Durch eine Extraktion von Polystyrol-Stücken in Aceton und anschliessender Röntgenfluoreszenzanaly-

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Spectro Analytical Instruments hat dieser Analysemethode anhand des portablen ED-RFA-Spektrometers Spectroscout und des RFA-Handgeräts Spectro xSort einem Praxistest unterzogen und zehn Polystyrolproben auf diese Weise analysiert. Bei der direkten Messung der Proben zeigte sich jeweils ein hoher Bromgehalt, der oberhalb des für HBCD zulässigen Grenzwertes liegt. Insofern war eine Unterscheidung, ob Brom in HBCD oder aber in langkettigen Molekülen vorliegt, erwartungsgemäss nicht möglich. Nach entsprechender Präparation der Proben mit Aceton liess sich dagegen eine Unterscheidung problemlos treffen. Dabei zeigte sich, dass vier Proben kein (oder nur geringe Mengen) HBCD enthielten, während in den übrigen sechs Proben ein signifikant hoher HBCD-Gehalt festgestellt wurde.

Eindeutige Ergebnisse «Die beschriebene Methode in Verbindung mit der ED-RFA-Spektrometrie liefert eindeutige Ergebnisse, anhand derer klar zu erkennen ist, ob der betreffende Dämmstoff einer herkömmlichen Entsorgung zugeführt werden darf oder nicht. Die Ergebnisse belegen, dass Präzision und Nachweisgrenzen vollkommen ausreichend sind, um unzweifelhafte Entscheidungen ableiten zu können», erklärt Spectros zuständiger Produktmanager Dirk Wissmann. 3 / 2 10 01 7

FIRMEN BERICHTEN

Das RFA-Handgerät Spectro xSort im Praxistest.

Was ist HBCD? Hexabromcyclododecan (HBCD, auch HBCCD) ist ein additives Flammschutzmittel auf der Basis von Brom, das vor allem in Polystyrol-Dämmstoffen («Expanded Polystyrene / EPS») eingesetzt wurde, um es schwer entflammbar zu machen. Auf diese Weise kann es Brände entweder ganz verhindern oder zumindest die Ausbreitung des Brandherdes verzögern. Aber auch in Textilien oder Polstermöbeln kam HBCD bis zum Jahr 2013 zum Einsatz. HBCD kann allerdings auf unterschiedlichen Wegen in die Umwelt gelangen und sich in Luft, Wasser, Böden und Lebewesen anreichern. Im Jahr 2013 wurde HBCD von der internationalen Stockholm-Konvention als persistenter, also in der Umwelt schwer abbaubarer, organischer Schadstoff deklariert. Hieraus folgte ein weltweites Herstellungs-, Handels- und Verwendungsverbot, welches von allen beteiligten Staaten stufenweise umgesetzt wird.

Zukunftsweisende Geräte Spectro ist einer der weltweit führenden Anbieter von Analysegeräten auf dem Gebiet der optischen Emissions- und Röntgenfluoreszenz-Spektrometrie. Als Unter3 / 2 10 01 7

nehmensbereich der Ametek Materials Analysis Division produziert Spectro zukunftsweisende Geräte, entwickelt für die verschiedenartigsten Aufgabenstellungen die besten Lösungen und stellt eine hervorragende Kundenbetreuung sicher. Spectro-Produkte sind bekannt für ihre einzigartige technische Leistungsfähigkeit mit messbarem Nutzen für den Kunden. Von der Gründung 1979 bis heute wurden weltweit bereits mehr als 40 000 Analysegeräte an Kunden geliefert. Ausführlichere Informationen zur beschriebenen Analysemethode bietet ein neuer Applikationsbericht, der bei Spectro angefordert werden kann: im Internet unter http://bit.ly/2 gRe8J0 bzw. per E-Mail via spectro.info@ametek.com.

Kontakt Spectro Analytical Instruments GmbH Boschstrasse 10 D-47533 Kleve Telefon +49 (0)2821 8 920 (Zentrale) Telefax +49 (0)2821 8 922200 spectro.info@ametek.com www.spectro.de

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FIRMEN BERICHTEN

Industrielle Monitor-Technologie

Moderne Monitore sind digital und intelligent Die industrielle Monitor-Technologie zur Bedienung und Beobachtung von Prozessen im Feld und in der Warte wandelt sich. Es werden immer häufiger PC-basierte Visualisierungen verwendet, auch an SPS-Steuerungen. Dabei geht der Trend weg von festverdrahteter Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Monitor und PC hin zu offener Anbindung über Kommunikationsnetzwerke (Ethernet, LAN, WAN) und hochfunktionaler Firmware auf den nun intelligenten Monitoren mit integriertem Thin Client.

Stefan Sittel Die Scada- und MES-Anwendungen, die üblicherweise im prozesstechnischen Umfeld bedient werden, laufen meist als Client-Server-System und die Clients zunehmend als weitere Windows-Sessions auf Servern, immer seltener auf individuell zugeordneten Client-PCs je Monitor. Geblieben ist die in prozesstechnischen Anlagen übliche grosse bis sehr grosse Distanz zwischen dem mechanisch robusten und oft für den Explosionsschutz ausgelegten Monitor am Arbeitsplatz oder in der Warte und dem PC oder Server im geschützten Rechnerraum. Allerdings wird diese Distanz heute meist mit Ether-

net-Netzwerk-Infrastruktur im LAN oder WAN überbrückt. Ein weiterer Trend aus der IT-Welt, der insbesondere in grösseren prozesstechnischen Anlagen Einzug hält, ist die Virtualisierung: Die vielen Server und PC-Workstations des Prozesssystems laufen als virtuelle Maschinen auf zwei oder wenigen leistungsstarken Servermaschinen mit Hypervisor-Architektur. Eine physikalische Schnittstelle für einen Monitor gibt es bei solchen Systemarchitekturen nicht mehr, benötigt wird dann ein netzwerkfähiger intelligenter Monitor auf Basis der Thin-Client-Technologie. Nimmt man diese Trends als Basis für die Auslegung geeigneter Industriemonitore für die Prozessindustrie, stehen intelligente Industriemonitore mit Netzwerkanschluss im Vordergrund. Eine hohe Auflösung des Displays mit bis zu 1920x1080 Pixel (FullHD), geringer Stromverbrauch dank LED-Technik und die Eignung sowohl für Produktionsumgebungen mit und ohne Explosionsgefahr sind wichtige Eigenschaften. Aber auch Zuverlässigkeit, mechanische und thermische Robustheit, chemische Beständigkeit und manchmal auch die pharmazeutische Reinraumtauglichkeit sind hier typische Anforderungen.

Branchenspezifische Edelstahl-Industriemonitore

VisuNet GXP für Atex-Zone 1 und -Zone 21, Remote-Monitor mit Netzwerk Anschluss zur Bedienung von Prozesssystem und MES in der Feinchemie- und Life Science-Industrie.

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Die Edelstahl-Industriemonitore der Produktfamilie VisuNet von Pepperl + Fuchs tragen diesen Anforderungen Rechnung: Die VisuNet IND-Reihe erfüllt die physikalischen Anforderungen in der klassischen Chemie Industrie im Innen- und Aussenbereich, die VisuNet XT-Reihe eignet sich für extreme mechanische Anforderungen

VisuNet Duplex, GMP-gerechte Monitorlösung für die Pharmaproduktion, mit integriertem RFID- und Barcode-Leser.

und Temperaturen beispielsweise in der Öl- und Gasindustrie, und die VisuNet GMP- und VisuNet GXP-Reihe ist konsequent für die Life-Science-Industrien ausgelegt. Für der verschiedenen mechanischen VisuNet-Ausführungen stehen die gleichen Funktionalitäten und Technologien zur Verfügung. Neben der immer seltener nachgefragten KVM-Extender-Version und der Ausführung als vollwertiger Industrie-PC, integriert im Monitor, ist heute der intelligente Remote-Monitor mit integriertem 3/2017

FIRMEN BERICHTEN

VisuNet XT für ATEX-Zone 2, als PC oder Remote-Monitor mit Netzwerkanschluss zur Bedienung von Prozesssystemen unter extremen Bedingungen.

Thin Client und (doppeltem) Netzwerkanschluss der klare Favorit in der Prozessindustrie. Alle Remote-Monitore mit integriertem Thin Client und Windows-embedded Betriebssystem haben die gleiche «RM Shell 4»-Firmware mit einer passwortgeschützten Konfigurationsoberfläche im Windows 8 Modern UI-Stil. Für den Inbetriebnehmer bietet die intuitiv zu bedienende und für Touchscreen-Bedienung optimierte Konfigurationsoberfläche der RM Shell 4 eine Vielzahl von Zusatzfunktionen, die er für die Anpassung an den Bedarf der jeweiligen Produktionsanlage auswählen kann. Es können verschiedene Verbindungsarten wie Remote-Desktop Services von Microsoft (RDP), das Desktop-Sharing-System VNC (RFB) oder Citrix Receiver 4.4 (ICA) für die Verbindung mit dem/ den Hostrechner(n) ausgewählt werden. Alternativ kann über den optional vorhandenen Restricted Web Browser der sichere Zugriff auf Webserver-basierte Anwendungen hergestellt werden, wie bei manchen Scada- und MES-Systemen notwendig. Für die Darstellung von virtualisierten Emerson DeltaV-Prozessleitsystemen ist das von Emerson für die VisuNet RemoteMonitore freigegebene DRDC Tool bereits vorinstalliert. Ausserdem sind die Unterstützung redundanter Netzwerk Verbindungen über die beiden Netzwerkschnittstellen des Remote-Monitors und ein spezielles Netzwerk-Zeit-Protokoll (NTP) integriert. Für mögliche Verbindungsunterbrechungen oder den Ausfall eines Hostrechners kann in der RM Shell 4 ein weiterer BackupHostrechner vordefiniert werden, mit dem sich der Remote-Monitor im Fehlerfall automatisch verbindet. Sollen mehrere Anwendungen von verschiedenen Hostrechnern auf einem Remote-Monitor angezeigt werden, kann über eine Hotkey-Tastenkombination zwischen den über Netzwerk gleichzeitig verbundene Hostrechnern und Anwendungen umgeschaltet werden. Sollen umgekehrt mehrere Anwendungen gleichzeitig dargestellt werden, kann ein Remote-Monitor als Duplex mit zwei Bildschirmen ausgeführt werden. Als Extended Desktop können von einem Hostrechner/Session mehrere geöffnete Anwendungen im Vollbild dargestellt werden. Oder es können mit der KM-Switch-Funktion die Anwendungen von Hostrechnern aus 3/2017

Präzisionsarbeit Nexera MX und LCMS-8060: RoutineHochleistungs-LC-MS/MS-Analysen Präzision für mehr Laboreffizienz: Das ultra-schnelle UHPLC-Multiplex-System Nexera MX und das LCMS-8060 Triple-Quadrupol-Massenspektrometer für niedrigste Nachweisgrenzen in der LC-MS/MSQuantifizierung. Verdoppelte Leistung in der Chromatographie durch zwei parallele Flusslinien in einem einzigen UHPLC-System Unübertroffene Geschwindigkeit durch schnellste Probeninjektion, Datenerfassung und Polaritätswechselzeit Spezifisches Softwarepaket für die automatisierte Methoden- und BatchEntwicklung sowie leichtere Datenauswertung

Nexera MX und LCMS-8060 www.shimadzu.ch/nexera-mx

FIRMEN BERICHTEN

Thin Client-basierte Remote-Monitore im Ethernet-Netzwerk. Netzwerk-basierte Visualisierung.

getrennten Netzwerken (beispielsweise MES und DCS Netzwerk) auf zwei Monitoren dargestellt und mit einer einzigen Tastatur und Maus bedient werden. Auch dem Bedarf nach Sicherheit in IT-Systemen werden die Remote-Monitore mit RM Shell 4 gerecht. Als Teilnehmer in einem Netzwerk besitzen die Remote-Monitore einen Schreibschutz (EWF), der verhindert, dass andere Netzwerkteilnehmer dauerhaft Daten auf dem Remote-Monitor abspeichern könnten. Die USB-Schnittstellen können für Tastatur und Maus verwendet, aber für Speichergeräte wie Memory Sticks gesperrt werden. Es befindet sich eine Firewall auf dem Remote-Monitor und es kann mit Proxy- und Domain- Einstellungen gearbeitet werden.

Monitore übers Netzwerk parametrieren und verwalten Je mehr Monitore in einer Anlage eingesetzt werden, umso dringender ist der Wunsch, diese auch über das Netzwerk zu parametrieren und zentral verwalten zu können. Mit der neusten Version der Management Software «VisuNet Control Center» von Pepperl + Fuchs können von einem beliebigen Windows-Rechner im Netzwerk alle VisuNet Remote-Monitore parametriert, überwacht und verwaltet werden. Hier einige der Funktionen: 43 4

– Fernkonfiguration: herunterladen, speichern und wieder einspielen vorhandener Konfigurationen, – Fernüberwachung des Zustands und der Verbindungen der Monitore – Fernsupport: Der aktuelle Bildschirminhalt der Remote-Monitore kann im VisuNetCC-Programm angezeigt werden. – Fernbedienung: Wenn gewünscht und erlaubt (GMP Regulierungen der Pharmaproduktion) kann die Applikation auf dem ausgewählten Remote-Monitor, Passwort-geschützt, fernbedient werden. Gerade für pharmazeutische Reinräume eignen sich die Funktionen wie die ferngesteuerte Neuverbindung mit einem anderen Hostrechner, die Aktivierung und Deaktivierung von Tastatur und Maus für die Reinigungsdauer oder das Einspielen eines Upgrade ohne den Reinraum betreten zu müssen.

Umfangreiches Baukastensystem Die VisuNet-Gerätefamilie besteht nicht nur aus den verschiedenen Monitorkomponenten, sondern aus einem umfangreichen Baukasten, aus dem ein passendes Monitor- bzw. Bediensystem applikationsspezifisch konfiguriert werden kann. Dazu gehören geeignete Edelstahlgehäusevarianten, Montagekomponenten wie Stand-

füsse oder Wandtragarme sowie antibakteriell ausgerüstete Folientastaturen mit Touchpad, Trackball- oder Joystick-Maus zur Cursorsteuerung. Als Zubehör können Pepperl + Fuchs-Barcodeleser und RFIDLesegeräte, auch für die Atex-Zonen 1 /21 und 2 /22, integriert werden. Der Vorteil der VisuNet-Remote-Monitore mit integriertem Thin Client liegt insbesondere in der multifunktionalen RM Shell 4 Firmware und in der Management-Software VisuNetCC. Daher gibt es diese Funktionalitäten nicht nur in Kombination mit den VisuNet-Remote-Monitoren, sondern auch als reinen Thin Client in Industriequalität, für den Anschluss von bis zu vier PC Monitoren in Full-HD Auflösung, sowie USB-Tastatur und Maus. Dieser Box Thin Client eignet sich für industrielle Produktionsumgebungen mit geringeren physikalischen Anforderungen, aber mit erweiterten Temperaturbereich.

VisuNet Box Thin Client BTC01, ein industrieller Thin Client mit der VisuNet RM Shell 4 Funktionalität für Remote-Monitorsysteme auf Basis von Standardmonitoren, Tastatur und Maus.

Sollte es trotz der vielen Ausführungen und Zusatzkomponenten einmal kein geeignetes Monitorsystem konfigurierbar sein, bietet Pepperl + Fuchs auch kundenspezifische Lösungen über die verschiedenen weltweiten Engineering Center an. Damit lassen sich insbesondere angepasste spezielle Montagelösungen erstellen, wie etwa für mobile Trolleys, Wifi Lösungen oder angepassten Schwenkarme und Tragarmlängen. Kontakt Pepperl + Fuchs AG Sägeweg 7 CH-2557 Studen BE Telefon +41 (0)32 374 7676 triedweg@ch.pepperl-fuchs.com www.pepperl-fuchs.ch

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FORSCHUNGSWELT

535 Millionen Jahre alte Fossile gefunden

Ein neuer Ur-Ur-Ur-Ahn des Menschen Der Mensch hat einen neuen Ur-Ur-Ur-Ahn – einen sackartigen, 535 Millionen Jahre alten Winzling ohne Anus. Ein internationales Forschungsteam hat ein Fossil entdeckt, das an der Wurzel des Stammbaums der sogenannten Deuterostomia steht, zu denen auch die Menschen gehören.

mia», so Qiang Ou, seit Juli 2016 Humboldt-Stipendiat am Fachgebiet Zoologie der Universität Kassel. Er erlaube neue Rückschlüsse auf die Entstehung bestimmter Merkmale bei der übergeordneten Tiergruppe der Bilateria: «Der fehlende Anus und die ventrale Lage des Mundes bei diesen Tieren deuten auf eine unabhängige Herausbildung des Anus in einer späteren Phase der Evolution hin, die erst nach der Trennung von Urmündern und Neumündern stattfand.» Bild: Jian Han

Das Fossil ist nicht grösser als einen Millimeter und hat einen relativ grossen Mund, um den herum vier Paar kegelförmiger Körperöffnungen verteilt sind. Diese Kegel interpretieren die Autoren als Rachenöffnungen; einen Anus hatte das Tier offenbar nicht. Vermutlich hatte es überschüssiges Wasser und Nahrungsreste über die kegelförmigen Öffnungen ausgeschieden. Das Tier lebte auf dem Meeresboden. Die Forscher fanden 45 gut erhaltene Exemplare im Sedimentgestein der Kuanchuanpu-Lagerstätte in der südchinesischen Provinz Shaanxi. Sie tauften die Tiere auf den Namen Saccorhytus coronarius. Die Deuterostomia (oder Neumünder) bilden eine Abstammungsgemeinschaft der Tiere, die alle Säugetiere und damit den Menschen umfasst, aber auch Seesterne, Fische, Amphibien, Reptilien und Vögel. Die Deuterostomia trennten sich während der Ediacara-Periode (etwa 541–635 Millionen Jahre) von den sogenannten Protostomia oder Urmündern. Die meisten Deuterostomia haben gemeinsam, dass in der frühen Embryonalphase der Urmund zum Anus wird und der eigentliche Mund an einer anderen Stelle neu entsteht – bei

Eine Rekonstruktion des Saccorhytus coronarius in der Ventralansicht.

den Urmündern, zu denen beispielsweise Insekten zählen, ist das umgekehrt. Bislang hatte man keine Fossilien aus der Frühzeit der Entwicklung der Deuterostomia gefunden. Diese Lücke konnte nun mit dem neuen Fossil geschlossen werden. «Unser Fund wirft ein neues Licht auf die rätselhafte Frühgeschichte der Deuterosto-

Originalpublikation Jian Han et al., «Meiofaunal deuterostomes from the basal Cambrian of Shaanxi (China)», Nature 542, 228–231 (09 February 2017), doi:10.1038/nature21072

Kontakt Sebastian Mense Universität Kassel Telefon +41 (0)49 561 804-1961 presse@uni-kassel.de www.uni-kassel.de

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FORSCHUNGSWELT

Entscheidender Produktionsschritt enthüllt

Künstliche Seide aus Kuhmolkeproteinen

Bild: DESY/Eberhard Reimann

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mithilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität.

Durch die hydrodynamische Fokussierung mit Hilfe seitlicher Wasserstrahlen verknäulen sich die Proteinfibrillen zu einer Mikrofaser.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein. Bislang wird Seide aufwändig aus gezüchteten Raupen gewonnen. «Weltweit arbeiten zahlreiche Forschergruppen daran, Seide künstlich herzustellen», betont Stephan Roth von DESY, der Adjunct Professor an der KTH Stockholm ist. «Solches Material könnte auch so modifiziert werden, dass es neue Eigenschaften bekommt, und beispielsweise für Biosensoren oder selbstauflösende Wundverbände dienen.» Die Natur nachzuahmen ist in diesem Fall allerdings besonders schwierig. Das schwedische Team setzt dabei auf eine Selbstmontage des biologischen Ausgangsmaterials. «Das ist ein im Grunde sehr einfacher Prozess», erläutert Lundell. «Manche Proteine bilden unter den richti23 6

gen Umgebungsbedingungen von selbst Nanofibrillen. Diese Proteinfibrillen werden dann in einer Trägerflüssigkeit durch einen Kanal gepresst, in dem sie mit zusätzlichen seitlichen Wasserstrahlen so stark verdichtet werden, dass sie sich zusammenlagern und eine Faser formen.» Die Forscher nennen letzteren Prozess hydrodynamische Fokussierung. Auf diese Weise hatte ein Team um Lundell auch bereits künstliche Holzfasern aus Zellulosefädchen hergestellt. «Tatsächlich hat der Prozess einige Gemeinsamkeit mit der Art und Weise, wie Spinnen ihre Seide produzieren», sagt Lendel. Als Ausgangsmaterial nutzten die Forscher in der aktuellen Studie ein Molkeprotein, das unter dem Einfluss von Hitze und Säure Nanofibrillen bildet. Die längsten und dicksten Fibrillen entstehen bei einer Proteinkonzentration von weniger als vier Pro-

zent in der Lösung. Sie werden im Mittel knapp 2000 Nanometer lang und 4 bis 7 Nanometer dick. Bei einer Proteinkonzentration von mehr als sechs Prozent in der Lösung bleiben die Fibrillen dagegen mit durchschnittlich 40 Nanometern deutlich kürzer und werden auch nur 2 bis 3 Nanometer dick. Zudem sind sie wurmartig gekrümmt statt gerade und 15 bis 25 Mal weicher als die langen Fibrillen. Im Labor zeigte sich jedoch, dass aus den langen geraden Fibrillen schlechtere Fasern entstehen als aus den kurzen gekrümmten. Mit DESYs extrem heller Röntgenlichtquelle PETRA III konnten die Wissenschaftler nun erkunden, warum dies so ist. «Die krummen Nanofibrillen verhaken sich viel besser miteinander als die geraden. Im Röntgenstreubild sieht man, dass die Struktur der gekrümmten Fibrillen auch in der fertigen Faser erhalten bleibt», berichtet Stephan Roth, der die DESY-Messstation P03 leitet, an der die Versuche stattfanden.

Natürliche Seide hat komplexere Struktur «Die stärksten Fasern entstehen bei einer ausgewogenen Balance zwischen einer geordneten Nanostruktur des Materials und einer Verflechtung der Fibrillen», ergänzt Lendel. «Natürliche Seide hat eine noch komplexere Struktur aus evolutionär optimierten Proteinen. Sie fügen sich so zusammen, dass es sowohl Regionen mit starker Ordnung gibt, sogenannte Beta-Sheets, die der Faser Stärke verleihen, als auch Regionen mit geringer Ordnung, die der Faser Flexibilität geben. Die Faserstrukturen der künstlichen und der natürlichen Seide unterscheiden sich allerdings wesentlich. Insbesondere haben die Pro3/2017

FORSCHUNGSWELT

Bild: KTH Stockholm

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Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer künstlich hergestellten Mikrofaser.

teinketten in natürlicher Seide eine grössere Zahl intermolekularer Wechselwirkungen, die die Proteine verbinden und zu einer stärkeren Faser führen.» In den Versuchen entstanden etwa fünf Millimeter lange Seidenfasern von mittlerer Qualität. «Wir haben das Molkeprotein benutzt, um das zu Grunde liegende Prinzip zu verstehen», erläutert Lendel. «Der gesamte Prozess lässt sich nun optimieren, um Fasern mit besseren oder massgeschneiderten Eigenschaften herzustellen.» Die Erkenntnisse könnten dabei auch der Entwicklung anderer Materialien mit neuartigen Eigenschaften dienen, etwa künstlichem Gewebe für die Medizin.

Originalpublikation Ayaka Kamada et al., «Flow-assisted assembly of nanostructured protein microfibers», Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2017; DOI: 10.1073/pnas.1617260114

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UMWELT

Kieselalgen beeinflussen Ozeanchemie

Kleine Wesen mit grosser Wirkung Kieselalgen sind zwar winzig klein. Sie prägen jedoch die Verteilung von Nährstoffen und Spurenelementen in allen Weltmeeren. Das zeigen Forschende in einer Studie auf, die in der Fachzeitschrift «Nature Geoscience» erschienen ist.

Bilder: Matthias Sieber / ETH Zürich / ACE

und dem Transport dieser an Nährstoffen verarmten Wassermassen durch vorherrschende Strömungen in andere Ozeane. Die von Nährstoffen entleerte oberste Wasserschicht fliesst oberflächlich in Richtung Äquator. Zwischen dem 45. und 50. Breitengrad sinkt sie unter eine wärmere Oberfl ächenschicht ab. Diese mittlere Wasserschicht reicht weit in nördlichere Ozeane hinein und mischt sich nicht vollständig mit anderen Schichten. Sie bleibt daher nährstoffarm.

Ziemlich abruptes Ende der Algenblüte

An Bord der «Akademik Treshnikov» holen ETH-Forscher mit einem Spezialgerät Meerwasserproben, um Diatomeen zu sammeln.

Peter Rüegg 1 Diatomeen sind weit verbreitet, sie leben in Bächen, Flüssen und Seen, aber auch im Salzwasser der Weltmeere. Besonders dominant treten diese auch als Kieselalgen bezeichneten Einzeller im Südlichen Ozean rund um die Antarktis auf. Sind genügend Licht und Nährstoffe vorhanden, können sich die Kieselalgen dort explosionsartig vermehren. Eine Algenblüte ist die Folge. Während ihrer rasanten Entwicklung entziehen die Kieselalgen der obersten Wasserschicht grosse Mengen von Spurenelementen und Nährstoffen, vor allem Silicium für den Bau ihrer Schalen und Zink als Bestandteil von wichtigen Enzy1

Peter Rüegg, Redaktor ETH Zürich

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men. Die starke Nährstoffverarmung aufgrund der Algenblüte macht sich in der obersten Wasserschicht deutlich bemerkbar – und beeinflusst die Ozeanchemie in weiten Teilen der Weltmeere, wie ein Team von Forschenden um Derek Vance, Professor für Geochemie und Petrologie der ETH Zürich, in einer «Nature Geoscience»-Publikation aufzeigen. Die Forscher können die Kieselalgen-Massenvermehrung an Tiefenprofilen der Zinkund Siliciumkonzentration im Wasser verschiedener Meere ablesen: Die Profile sind für die beiden Elemente identisch, mit einer deutlichen Verringerung im obersten Kilometer der Wassersäule. Die Forscher deuten dies als Kombination der biologischen Aktivität der Kieselalgen, welche die oberste Wasserschicht rund um die Antarktis um ihre Nährstoffe bringt,

Nicht alle Oberflächenwasser rund um die Antarktis fliessen zum Äquator hin. Nahe am antarktischen Kontinent bildet sich Meereis, sodass das Oberflächenwasser sehr salzig und dicht wird. Dieses dichte Wasser sinkt in die Tiefe. Zudem endet die Algenblüte ziemlich abrupt, sobald die Nährstoffe aufgebraucht sind. Die Kieselalgen sinken nach ihrem massenhaften Absterben ebenfalls in den tiefen Ozean. Während sie absinken, werden die Zellen teilweise von kleinen Meerestierchen aufgenommen und in deren Kot ausgeschieden. In den Tiefen des Meeres zersetzen sich schliesslich die Zellen, Zink und Silicium gelangen zurück ins Meerwasser, 5000 Meter unter der Oberfläche. In dieser Tiefe bleiben die beiden Spurenelemente gefangen und reichern sich an. Das Tiefenwasser strömt schliesslich in einer weiten Schlaufe in Richtung Äquator und zurück in Richtung Antarktis, wo es auftreibt und damit die angereicherten Nährstoffe an die Licht durchflutete Wasseroberfl äche befördert. Der Vermehrungszyklus der Kieselalgen kann von Neuem beginnen. 3/2017

UMWELT

Widerspruch geklärt Mit ihrem Ansatz, den Lebenszyklus der Kieselalgen mit den vorherrschenden Meeresströmungen des Südlichen Ozeans zu kombinieren, lösen die Forscher um Vance auch das Paradoxon, dass sich die Tiefenprofile von Silicium und Zink decken, obwohl die beiden Stoffe in verschiedenen Teilen der Zellen verwendet werden. Zink wird für Enzyme im organischen Teil der Zelle benötigt, Silicium bildet die anorganische Schale. Zu erwarten wäre, dass sich der organische Teil der Kieselalge nahe der Wasseroberfläche zersetzt, die anorganische Schale in tieferen Wasserschichten. Dies würde zu unterschiedlichen Verteilprofilen führen – was aber nicht beobachtet wird. Die Forscher erklären sich dies deshalb damit, dass die Zersetzung der abgestorbenen Zellen nicht im

Oberflächenwasser stattfindet, sondern erst in einer mittleren Tiefe, wohin die abgestorbenen Algenzellen absinken. Dort zersetzen sich sowohl die organischen wie die anorgischen Teile, und die beiden Spurenelemente werden in derselben Wassermasse freigesetzt. Weshalb Kieselalgen verhältnismässig viel Zink aufnehmen, obwohl ihr Bedarf an sich klein ist, ist laut dem ETH-Professor noch unbekannt. Eine mögliche Erklärung: Die Organismen besitzen Transportproteine, welche lebensnotwendiges Eisen in die Zelle befördern. Eisen ist im Meerwasser allerdings Mangelware. «Um möglichst viel Eisen aufzunehmen, sind diese Transportproteine möglicherweise hyperaktiv. Als Nebeneffekt nehmen sie zusätzlich unspezifisch zweifach positiv geladene Metallionen auf, darunter auch Zink», erklärt Vance.

Forscher füllen den Inhalt eines Sammelgefässes um, damit sie die Wasserprobe auf Kieselalgen untersuchen können.

Auf Expedition Kieselalgen sammeln Um diese Hypothese zu testen, nehmen ein Doktorand und zwei Postdoktoranden von Vance an der aktuellen Schweizer Forschungsexpedition rund um die Antarktis (Antarctic Circumpolar Expedition) teil. Sie sammeln Meerwasserproben, züchten die darin enthaltenen Kieselalgen unter verschiedenen Nährstoffgaben im Labor an Bord. Ein Teil der Kieselalgen erhält beispielsweise Eisen als Dünger. Damit wollen die Forscher herausfinden, welchen Effekt dieses Spurenelement auf das Zellwachstum hat. Die chemische Analyse der Schale und der Zellen findet erst nach Abschluss der Expedition an der ETH Zürich statt, denn um die extrem kleinen Mengen an Spurenelementen in den Kieselalgenschalen messen zu können, ist ein spezielles Massenspektrometer nötig. Zu wissen, wie Kieselalgen die Stoffkreisläufe in den Weltmeeren prägen, ist wichtig, um mögliche Folgen des Klimawandels einschätzen zu können. «Steigt aufgrund der globalen Erwärmung die Temperatur oder sinkt der Salzgehalt des Meerwassers, könnten sich auch die Meeresströmungen und damit die Verteilung von Spurenelementen und Nährstoffen ändern, was wiederum Kieselalgen und ihre biologische Aktivität betrifft», betont Vance. Literatur Derek Vance et. al., «Silicon and zinc biogeochemical cycles coupled through the Southern Ocean», Nature Geoscience (2017) I doi:10.1038/ngeo2890 www.ethz-ch

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UMWELT

Ein Spurenelement wird rar

Klimawandel verstärkt Selenmangel Der Klimawandel führt dazu, dass das Spurenelement Selen in Böden rar wird. Weil dann auch Nahrungsmittel weniger Selen enthalten, steigt weltweit in vielen Regionen das Risiko, an Selenmangel zu erkranken. Das zeigt eine neue Studie, die dank Data-mining die globale Verteilung von Selen rekonstruieren konnte.

ren Zwecken gesammelt wurden (Datamining), ist es der Eawag und fünf weiteren Instituten aber gelungen, die globale Verteilung zu rekonstruieren. Die Forscherinnen und Forscher trugen die Informationen aus 16 von 1994 bis 2016 erhobenen Datensätzen zusammen und werteten insgesamt 33241 Bodenproben aus. Sie analysierten die Selenkonzentrationen in den obersten 30 Zentimetern der Bodenschicht und 26 weitere Umweltvariablen. Es zeigte sich, dass vor allem die Wechselwirkungen zwischen Klima und Boden eine Rolle für die Verteilung von Selen spielen.

Bild: Agroscope/L ANAT

Wichtiger Trockenheitsindex

Das Spurenelement Selen wird von Pflanzen aus dem Boden aufgenommen und gelangt so in die Nahrungskette.

Martina Schürmann 1 Selen ist ein unverzichtbares Spurenelement, das wir über die Nahrung, beispielsweise über Getreide, aufnehmen. Der Selengehalt von Nahrungsmitteln hängt stark von der Selenkonzentration im Boden ab. Studien zeigten, dass die Selenkonzentration tiefer ist, wenn der pH-Wert 1

Martina Schürmann, Eawag.

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und die Sauerstoffverfügbarkeit hoch und der Anteil an Ton und organischem Kohlenstoff im Boden tief sind. In Europa finden sich selenarme Böden vor allem in Deutschland, Dänemark, Schottland, Finnland und einigen Balkanländern. Dies weiss man aufgrund von regional begrenzten Untersuchungen. Die globale Verteilung von Selen hingegen war bisher weitgehend unbekannt. Dank der Auswertung vieler Daten, die zu ande-

Den grössten Einfluss auf die Selenkonzentration im Boden haben Niederschläge sowie das Verhältnis zwischen Niederschlag und Verdunstung (Trockenheitsindex). Bei Niederschlägen werden die Böden ausgewaschen und es kommt zu einem Verlust von Selen. Gleichzeitig können Niederschläge einen positiven Effekt auf den Selengehalt haben. Denn nasse Böden haben einen tieferen Sauerstoffgehalt und einen tieferen ph-Wert, so dass das negativ geladene Selen besser an Bodenpartikeln gebunden bleibt. In Gebieten mit wenig bis mittlerem Niederschlag und hohem Tonanteil ist ein hoher Selengehalt am wahrscheinlichsten. Trockene, basische Böden mit wenig Ton enthalten eher wenig Selen. Basierend auf diesen Erkenntnissen modellierten die Forscherinnen und Forscher die durchschnittliche Selenkonzentration der Böden für die Zeiträume von 1980 bis1999 und 2080 bis 2099. In Teilen von Australien, China, Indien und Afrika werde es aufgrund des Klimawandels zu einer Zunahme des Selenanteils kommen. Ins3/2017

UMWELT

LABVOLUTION world of labs. ■ Neue Fachmesse für innovative Laborausstattung und Labor-Workflows ■ smartLAB – das intelligente Labor der Zukunft ■ 3D-Printing in Science

Bild: zvg

16. – 18. Mai 2017 Hannover ▪ Germany labvolution.de Prozentuale Veränderung der Selenkonzentrationen in den Böden aufgrund des Klimawandels.

gesamt werde der Selengehalt in den Böden aber abnehmen, folgern die Forschenden: Im Vergleich zu 1980 bis 1999 weisen bis zum Ende dieses Jahrhunderts (2080 bis 2099) 66 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Flächen einen durchschnittlichen Selenverlust von rund 9 Prozent auf. Betroffen sind vor allem Acker flächen in Europa und Indien, China, der Süden Südamerikas, Südafrika und der Südwesten der Vereinigten Staaten (siehe Karte). Diese Verluste können auch für unsere Gesundheit von Bedeutung sein. Denn bereits heute sind bis zu einer Milliarde Menschen von einer ungenügenden Selenzufuhr betroffen. Die Autorinnen und Autoren sehen ihre Studie als frühzeitige Warnung für humanitäre Organisationen und die Agrarindustrie. Um dem Selenmangel entgegenzuwirken, könnte selenhaltiges Düngemittel eingesetzt werden. Finnland tut dies bereits seit 1984. Zudem könnte man Selen auch als Zusatzstoff für Tierfutter verwenden.

Originalpublikation G.D. Jones et al., «Selenium deficiency risk predicted to increase under future climate change», Proceedings of the National Academy of Sciences 2017

Kontakt Prof. Dr. Lenny Winkel Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 56 01 lenny.winkel@eawag.ch

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Gesundheitliche Bedeutung von Selen Selen ist essenziell für die menschliche Gesundheit und wird durch die Nahrung aufgenommen. Durch seine antioxidative Wirkung fängt es freie Radikale ab und spielt somit eine wichtige Rolle für das Immunsystem. Zudem dient es dem Körper als Baustein für zahlreiche Eiweisse. Heute sind bis zu einer Milliarde Menschen von einem Selenmangel betroffen. Dieser kann zum Beispiel eine Erkrankung des Herzmuskels zur Folge haben. Aber auch zu viel Selen kann schädlich sein und zu Erbrechen, Leberschäden oder einer Störung des Geschmacks führen.

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VERFAHRENSTECHNIK

Umkehrosmose und Ionenaustausch Hand in Hand

Textilfärberei ohne Abwasserbelastung Textilfasern und Textilgewebe bleichen und färben, ohne die Umwelt mit Abwasser zu belasten: Das klingt zunächst wie eine Wunschvorstellung. Dennoch: «Minimal liquid discharge» (MLD) und «Zero liquid discharge» (ZLD), also die Minimierung bzw. komplette Vermeidung flüssiger Abfälle, sind heute bereits Realität – und das dank hoch effizienter Aufbereitungsverfahren, die Umkehrosmose und Ionenaustausch im Verbund einsetzen.

Rohabwasser aus Textilbetrieben

Nachklärbecken

Biologische Oxidation

Homogenisierung (Ausgleichsbehälter)

Eindicker Quarzfilter

Filterpresse

Bild: Lanxess AG

Schlamm- Abtrennung Solartrockner Verbundbetriebe

Rück- stand

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Zurückge- wonnenes Salz

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Mechanische Brüden- verdichtung (MVR)

UO-Sole- behandlung

Enthärter-Harz

UO- Konzentrat

Umkehrosmose (UO)-Einheit

Sole zur indust. Verwendung

UO-Permeat

Verfahrensschema der Abwasser-Recyclinganlage für Baumwollfärbereien im indischen Tirupur. Herzstück an sind die rot hervorgehobenen, mit Ionenaustauschern bzw. Membranelementen bestückten Einheiten zur Entfärbung und Enthärtung bzw. zur Abtrennung der gelösten Salze. Es gelingt so, die Abgabe flüssiger Abfälle in die Umwelt vollständig zu vermeiden.

Wie essentiell ein fortschrittliches Abwassermanagement im Rahmen des verantwortungsvollen Umgangs mit der wertvollen Ressource Wasser ist, verdeutlicht das Thema des diesjährigen Weltwassertags am 22. März: Wasser und Abwasser. Beispielsweise die Textil- und Lederindustrie mit ihrem traditionell hohen Wasserverbrauch und bisweilen hoch belasteten Abwässern stellen die Entsorgungstechnik und die Trinkwassergewinnung vor grosse Herausforderungen. Das gilt besonders im asiatischen Raum, wo heute ein regionaler Schwerpunkt dieser Industrien liegt und zugleich gerade in industriellen Ballungszentren viele Menschen mit sauberem Trinkwasser versorgt werden müssen. Einer Studie aus dem Jahr 2009 zufolge wird in 2030 der Wasserbedarf in Indien doppelt so hoch sein wie die verfügbaren Frischwasserressourcen. Das macht deut24 2

lich, dass an Wasserrecycling kein Weg vorbeiführt. «Wasseraufbereitung ist eine bedeutende globale Herausforderung und zugleich ein attraktiver, wachsender Markt», betont Jean-Marc Vesselle, Leiter des Geschäftsbereichs Liquid Purification Technologies (LPT) bei Lanxess im Vorfeld des diesjährigen Weltwassertags. So wächst der Markt für Umkehrosmose-Membranelemente nach aktueller Einschätzung auch in den kommenden drei Jahren mit jährlich zehn Prozent überdurchschnittlich stark. Bei Ionenaustauschern wird mit einem kontinuierlichen Wachstum von vier Prozent pro Jahr gerechnet. «Mit technologieübergreifenden Innovationen und kontinuierlichen Investitionen werden wir auch künftig den Kundenanforderungen und unserer Verantwortung gerecht werden», sagt Vesselle.

Modernes Abwassermanagement in Tirupur Die indische Regierung fördert seit Jahren Initiativen zur Abwasservermeidung und zum Recycling speziell in industriellen Schwerpunktregionen. Ein Beispiel dafür sind leistungsfähige Aufbereitungsanlagen im südindischen Tirupur in der Provinz Tamil Nadu, dem Zentrum der indischen Baumwollverarbeitung. Hunderte von Textilfabriken, speziell viele dort ansässige Baumwollfärbereien, leiteten noch in den 1990er-Jahren grosse Abwassermengen oft ungeklärt in den Fluss. Vor allem anorganische Salze und organische Substanzen aus der Cellulosefärberei verunreinigten das Flusswasser so stark, dass die Gewinnung unbelasteten Trinkwassers nahezu unmöglich wurde. Gleichzeitig hat sich in den vergangenen 25 Jahren die Bevölkerung von Tirupur mehr als verdoppelt – und damit auch der Trinkwasserbedarf. Die Abwassersituation veränderte sich, als die zuständige Behörde Tamil Nadu Pollution Control Board (TNPCB) im Rahmen eines landesweiten Programms ein Aufbereitungsverfahren speziell für Abwässer von Baumwollfärbereien entwickelte. Die Tamil Nadu Water Investment Company Limited (TWIC) begann im Rahmen einer «Public Private Partnership», entsprechende Projekte umzusetzen. So entstanden und entstehen sowohl dedizierte Aufbereitungsanlagen für grosse Textilunternehmen als auch Gemeinschaftsanlagen für kleine und mittelständische Färbereien. Solche Anlagen lassen sich ideal mit bereits existierenden Produktionsbetrieben kombinieren. Für neu errichtete Fabriken bieten speziell optimierte Produktionsprozesse weitere Möglichkeiten der Wiederverwendung von Prozesswasser und der 3/2017

VERFAHRENSTECHNIK

Abwasservermeidung jenseits von «Endof-pipe»-Lösungen. Derzeit werden in der Region Tirupur insgesamt täglich rund 24 000 Kubikmeter Abwasser mit Membranelementen und Ionenaustauschern von Lanxess behandelt.

Wie es funktioniert Das mehrstufige «End-of-pipe»-Verfahren beginnt mit einer biologischen Klärung, Schlammabtrennung und Grobfiltration, um die Hauptmenge organischer Inhaltsstoffe sowie dispergierte Partikel, zum Beispiel Fasern, abzutrennen. Danach wird das Filtrat mithilfe von Ionenaustauschern zunächst adsorptiv entfärbt und anschliessend enthärtet. Im nächsten Schritt entsteht durch Umkehrosmose ein salzarmes farbloses Permeat, das nur noch weniger als ein Prozent der ursprünglich gelösten Salze und keinerlei organische Verunreinigungen mehr enthält. Es kann häufig direkt in den industriellen Prozess zurückgeführt

werden. «Die Vorreinigung durch Ionenaustausch stellt dabei eine sehr wirksame Massnahme gegen organisches oder biologisches Fouling in der Umkehrosmose dar», erklärt Alexander Scheffler, Director Membrane Business bei LPT. Das mit Salz angereicherte Retentat kann bei geringem Chloridgehalt direkt wieder im Färbeprozess eingesetzt, aber auch durch Nanofiltration oder fraktioniertes Ausfrieren aufgetrennt und mittels Solartrockner weiter aufkonzentriert werden. Schliesslich werden die Salze, vor allem Natriumsulfat und Natriumchlorid, getrennt in fester Form erhalten. Das Sulfat kann erneut im Färbeprozess eingesetzt, das Chlorid deponiert werden. Abwasser fällt bei diesem Prozess nicht mehr an, es handelt sich also um eine ZLD-Lösung. Diese schont nicht nur die Umwelt und die natürliche Ressource Wasser, sondern birgt Kostensenkungspotenziale für die Textilindustrie, vor allem infolge der Salzrückgewinnung. Experten

sind überzeugt, all dies könne hinsichtlich der Betriebskosten beinahe zum Nulltarif realisiert werden, wenn vorrangig regenerative Energiequellen eingesetzt würden. In einer Textilfabrik in Tirupur beispielsweise werden seit August 2016 154 Membranelemente vom Typ Lewabrane RO S400 HR sowie 7500 Liter des schwach sauren makroporösen Kationenaustauscherharzes Lewatit CNP-80 WS eingesetzt, um stündlich rund 85 Kubikmeter Abwasser aufzubereiten. «Wir rechnen mit Standzeiten der Umkehrosmose-Elemente von drei bis vier Jahren, so dass das Verfahren auch ökonomisch sehr attraktiv ist» erläutert Scheffler. «Die Kombination von Ionenaustausch und Umkehrosmose stellt einen innovativen und effizienten Weg dar, um selbst stark salzhaltiges Abwasser aufzubereiten, das auch organisch hoch kontaminiert ist», fasst er die bisherigen Erfahrungen zusammen.

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Quality in your hands

MANAGEMENT

Life-Science-Fachkräfte-Index für das zweite Halbjahr 2016

Höhere Aktivität auf dem Arbeitsmarkt Der Hays-Fachkräfte-Index wird für vier Berufsgruppen in der Schweiz erhoben, so auch für den Bereich Life Sciences. Er ist ein Tool für Kandidatinnen und Kandidaten, die sich über Trends in ihrem Arbeitsumfeld orientieren wollen. Gero Knüfer, Division Manager bei der Hays (Schweiz) AG, beantwortete Fragen der «ChemieXtra»Redaktion.

ChemieXtra: Der Schweizer Stellenmarkt für Spezialisten im Life-Sciences-Bereich zeigt eine Erholung in drei von vier Skill-Feldern. Welche Erfahrungen haben Sie im letzten halben Jahr gesammelt? Gero Knüfer: Wir haben tatsächlich eine erhöhte Aktivität festgestellt. In den meisten Bereichen werden mehr Kandidaten gesucht und natürlich auch gefunden. Meiner Meinung nach hängt das vor allem mit der zyklischen Arbeitsweise in den Life Sciences zusammen und weniger mit der Konjunktur. Was die allgemeine Wirtschaftsentwicklung angeht, haben wir den Eindruck, dass viele Unternehmen derzeit grundsätzlich positiv gestimmt sind. Man sieht der näheren Zukunft erwartungsvoll entgegen. Quality-Manager waren in der zweiten Jahreshälfte etwas mehr gefragt als in der ersten, noch stärker fiel der Anstieg bei den Regulatory-Affairs-Managern und insbesondere bei den Medical-Managern aus. Woran liegt das? Auch dies führe ich auf Entwicklungsstadien der klinischen Studien zurück. Auf jeder 24 4

gegangen, nachdem sie vorher im gleichen Umfang gestiegen war. Nimmt die Zahl der klinischen Studien ab? Da es sich beim klinischen Projektmanagement um das operative Hauptgeschäft der Pharmaunternehmen handelt, sind diese Positionen nicht konjunktur-, sondern studienabhängig. Die Anzahl der klinischen Studien nimmt momentan zu. Folglich gehe ich davon aus, dass wir in den nächsten Monaten eine steigende Nachfrage beobachten werden. Da klinische Studien fast ausschliesslich am Hauptsitz einer Firma stattfinden, sehen wir hier positive Auswirkungen für den Schweizer Arbeitsmarkt.

Stufe werden andere Skillsets benötigt, wodurch eine Wellenbewegung entsteht. Solange es keine markanten Einschnitte gibt, wie etwa durch den Abbruch einer Entwicklung, werden in der nächsten Phase andere Kompetenzen nachgefragt. Wir sehen ein ähnliches Phänomen, wenn neue Geschäftsbereiche erschlossen oder bestehende neu positioniert werden. Die Gesamtnachfrage hat deutlich angezogen. Reflektiert dies ein Wachstum in der Life-Sciences-Branche? Ja, wir sehen eine deutlich höhere Aktivität auf dem Arbeitsmarkt. Einerseits sind Kandidaten offen für neue Positionen, andererseits suchen unsere Kunden vermehrt nach Fachkräften. Gerade im Bereich Medical-Manager haben wir momentan immer wieder Anfragen, aber natürlich auch bei den Regulatory-Affairs-Managern und im Quality-Bereich.

Die Zahlen der letzten sechs Monate sind ja nun schon wieder Geschichte. Wie sieht die Situation aktuell aus? Und wagen Sie eine Prognose? Wir bekommen derzeit positive Signale von unseren Kunden. Die Anzahl der klinischen Studien steigt. Ich vermute daher einen weiteren Anstieg in der Nachfrage von Life-Science-Spezialisten. www.hays.ch

Die Nachfrage nach klinischen Projektmanagern ist seit über einem Jahr rückläufi g. Sie ist in relativ kurzer Zeit um mehr als 50 Prozent zurück350

Nachfrage nach Skills

300

Clinical Project Manager

250 Medical Manager 200 Quality Manager

150

Regulatory Affairs Manager

100 50 0

2013

2014

2015

2016

Hays Fachkräfte-Index für die zweite Jahreshälfte 2016 (Referenzwert: Quartal 4/2011.)

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Quelle: Hays (Schweiz) AG

Im Bereich Life Sciences untersucht Hays die Nachfrage nach Fachkräften für die folgenden Positionen: Clinical Project Manager, Medical Manager, Quality Manager sowie Regulatory Affairs Manager. Der Index bildet die Nachfrageentwicklung ab, die sich für die jeweilige Berufsgruppe von Quartal zu Quartal ergibt. Der Index basiet auf der Auswertung aller Stellenanzeigen in regionalen und überregionalen Tageszeitungen sowie der meistfrequentierten Online-Jobbörsen. Den Referenzwert von 100 bildet das 4. Quartal 2011.

WERKSTOFFE

Neues Hightech-Material

Meilenstein in der Graphenfertigung Erstmals ist es gelungen, funktionstüchtige OLED-Elektroden aus Graphen herzustellen. Das Verfahren wurde von Fraunhofer-Forschern gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickelt. Die OLEDs lassen sich beispielsweise in Touchdisplays integrieren, daneben verspricht das Wundermaterial Graphen in Zukunft viele weitere Anwendungsmöglichkeiten.

0,3 Nanometer dick, das ist etwa ein hundert tausendstel eines menschlichen Haares. Graphen ist vielseitig einsetzbar – zum Beispiel als Touchscreen in Smartphones.

Reaktion von Kupfer, Methan und Wasserstoff Die Produktion der OLED-Elektroden findet im Vakuum statt. In einer Stahlkammer wird eine Waferplatte aus hochreinem Kupfer auf etwa 800 °C erhitzt. Das Forscherteam führt dann eine Mischung aus Methan sowie Wasserstoff zu und setzt eine chemische Reaktion in Gang. Das Methan löst sich im Kupfer auf, und es formen sich Kohlenstoffatome, die sich in der Fläche ausbreiten. Dieser Vorgang dauert nur wenige Minuten. Nach einer Abkühlungsphase wird ein Trägerpolymer auf das Graphen gegeben und die Kupferplatte weggeätzt. An den Start ging «Gladiator» im November 2013. Bis zum Abschluss im April 2017 arbeitet das Fraunhofer-Team an den nächsten Schritten. So sollen Verunreinigungen

Foto: Fraunhofer FEP

Dem Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP aus Dresden ist es gemeinsam mit Partnern erstmals gelungen, OLED-Elektroden aus Graphen herzustellen. Die Elektroden besitzen eine Fläche von jeweils 2×1 Quadratzentimeter. «Damit wurde in der Erforschung und Integration eines extrem anspruchsvollen Materials ein echter Durchbruch erzielt», sagt Projektleiterin Beatrice Beyer vom FEP. Das Verfahren wurde im EU-geförderten Projekt «Gladiator» (Graphene Layers: Production, Characterization and Integration) gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickelt und optimiert. Graphen gilt als neues Wundermaterial. Die Vorteile der Kohlenstoffverbindung sind bestechend: Graphen ist leicht und transparent, dabei extrem hart und zugfester als Stahl. Ausserdem ist es flexibel und extrem leitfähig für Wärme oder Strom. Es besteht aus einer einlagigen Schicht Kohlenstoffatome, die in einer Art Bienenwabenmuster zusammengefügt ist. Es ist nur

Orange leuchtende OLED auf einer Graphenelektrode. Die Zweieuromünze dient als Grössenvergleich.

3/2017

und Defekte minimiert werden, die bei der Übertragung des hauchdünnen Graphen auf ein anderes Trägermaterial auftreten. Gefördert wird das Projekt von der EU-Kommission mit insgesamt 12,4 Millionen Euro. Wichtige Industriepartner des Fraunhofer-Instituts sind das spanische Unternehmen Graphenea S.A., das für die Fertigung der Graphenelektroden zuständig ist, sowie das britische Aixtron Ltd., das sich um den Bau der Produktionsanlagen kümmert.

Anwendungen von Fotovoltaik bis Medizin «Schon in zwei bis drei Jahren könnten erste Produkte auf den Markt kommen», ist Beyer zuversichtlich. Die Graphenelektroden sind wegen ihrer Flexibilität ideal für Touchscreens. Sie zerbrechen nicht, wenn das Gerät auf den Boden fällt. Statt Glas müsste man nur eine transparente Folie verwenden. Daneben sind viele weitere Anwendungen denkbar: Bei Fenstern könnte das transparente Graphen den Lichteinfall regulieren oder in Polarisationsfiltern zum Einsatz kommen. Auch in der Fotovoltaik, bei Hightech-Textilien und sogar in der Medizin könnte Graphen zu einem wichtigen Werkstoff werden.

Kontakt Annett Arnold Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahlund Plasmatechnik FEP Winterbergstrasse 28 D-01277 Dresden Telefon +49 (0)351 / 2586-452 annett.arnold@fep.fraunhofer.de www.fep.fraunhofer.de

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WERKSTOFFE

12 %-Chromstähle

Werkstoffe für Hochtemperaturanwendungen Stahl ist mit mehr als 2500 Sorten hoch spezialisiert für unterschiedliche Anwendungen. Kleinste Änderungen der Zusammensetzung können das Materialgefüge auf atomarer Skala ändern und das Materialverhalten «im Grossen» verbessern. Das Konsortium des EU-Projekts Z-Ultra unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM entwickelte neue 12 %-Chromstähle für Hochtemperaturanwendungen, die bis zu 30 % fester als herkömmliche 9 %-Chromstähle sind und im Kraftwerk längere Zeit höhere Temperaturen und Drücke aushalten.

entstehen dann grobe Z-Phasenteilchen, die für die Festigkeit nutzlos sind. «In den derzeitigen 9 % -Chromstählen dauert diese unerwünschte Umwandlung Jahrzehnte, während sie bei 12 % Chromgehalt schon in einem Jahr zu einem nicht tolerierbaren Festigkeitsabfall führt», so Riedel. Deshalb seien die 12 % -Chromstähle bisher nicht in Kraftwerken einsetzbar, da diese ja für eine Lebensdauer von mehr als zehn Jahre ausgelegt werden.

Bild: Saarstahl

Der Trick: Z-Phase als Stabilisator nutzen

Im Projekt Z-Ultra wurde ein 12-Tonnen-Schmiedestück als Demonstrator hergestellt.

Höhere Betriebstemperaturen in Gas- und Kohlekraftwerken bedeuten höhere Wirkungsgrade und damit weniger CO2 -Ausstoss pro Kilowattstunde Strom. Der Temperaturerhöhung sind jedoch von Natur aus Grenzen gesetzt. Die in Kraftwerken eingesetzten Werkstoffe, in der Regel Stähle, verlieren mit steigender Temperatur ihre Festigkeit und halten den in Turbinen und Rohrleitungen herrschenden Belastungen nicht mehr stand. Zudem nimmt die Korrosion mit steigender Temperatur deutlich zu. Generationen von Ingenieurinnen und Ingenieuren arbeiteten deshalb an der weiteren Verbesserung der Stähle, sodass mit den heutigen 9 % -Chromstählen Betriebstemperaturen von 615 °C möglich sind gegenüber maximal 300 °C vor 100 Jahren. Um die Betriebstemperatur weiter zu steigern, ist ein höherer Chromgehalt im Stahl 24 6

erforderlich. Das Element Chrom hat die angenehme Eigenschaft, eine schützende Chromoxidschicht auf der Stahloberfläche zu bilden und das umso wirkungsvoller, je höher der Chromgehalt ist. Der dadurch verbesserte Korrosionsschutz erlaubt nicht nur höhere Temperaturen, sondern auch den Einsatz biologischer Abfälle und anderer erneuerbarer Brennstoffe, deren Verbrennungsprodukte sehr aggressiv sein können. «Nun gibt es aber leider einen Pferdefuss, der die Nutzung höherer Chromgehalte bisher verhindert hat: Die bemerkenswerte Festigkeit der derzeit besten warmfesten Stähle beruht nämlich auf fein verteilten Nitridteilchen», sagt Hermann Riedel, Projektleiter am Fraunhofer IWM. Chromatome können bei den Betriebstemperaturen in diese Teilchen einwandern und sie damit in die sogenannte Z-Phase umwandeln. Auf Kosten der feinen Nitride

«Wir haben uns im Projekt Z-Ultra das Ziel gesetzt, die grobkörnige, spröde Z-Phase in ihrem Wachstum so zu beeinflussen, dass sie nicht mehr schädlich ist, sondern den Stahl im Gegenteil stabiler macht», erklärt Riedel. «Wir haben Legierungszusammensetzungen und Herstellungsverfahren gesucht und gefunden, welche die Z-Phase ganz fein im Stahl verteilen – das führt zu einer langfristig stabilen Teilchenstruktur», so der Physiker. Die besten der sieben im Projekt neu entwickelten Legierungen sind rund 30 % fester als die herkömmlichen 9 % -Chromstähle, haben eine 10 Mal höhere Lebensdauer unter gleichen Belastungsbedingungen und ihre Korrosionsfestigkeit ist erheblich besser. Rohre aus den neuen Werkstoffen wurden unter Bedingungen getestet, die denen im Überhitzer eines Kraftwerks-Wärmetauschers nahe kommen: heisser Wasserdampf im Inneren und korrosive Verbrennungsgase und Aschepartikel an der Aussenseite. Die Versuche zeigten, dass das Korrosionsverhalten der Werkstoffe bis 647 °C immer noch sehr gut war. Die 3/2017

schützenden Oxidschichten waren gleichmässig gewachsen – auf der Aussenseite dicker als auf der Innenseite. Einige Rohre wurden auch im echten Kraftwerksbetrieb getestet. Sie wurden inzwischen entnommen, untersucht und erneut für Langzeittests in ein Kohlekraftwerk eingesetzt. «Um die Praxistauglichkeit zu zeigen, hat der beteiligte Stahlhersteller ein grosses, zwölf Tonnen schweres Schmiedestück angefertigt, denn nicht allein die chemische Zusammensetzung des Stahls ist für die Werkstoffeigenschaften verantwortlich, sondern auch der Herstellungsprozess, insbesondere die Wärmebehandlung», erläutert Riedel. Schliesslich ist es wichtig, dass die herausragenden Materialeigenschaften beim Schweissen der Rohrleitungen und anderer Kraftwerksteile erhalten 3/2017

Schritte bei der Z-Phasenbildung: Einzelne Chromatome aus der Eisenmatrix (links) diffundieren in Metallnitridteilchen hinein, bilden flache Cluster (Mitte) und diese wachsen zu periodischen Schichten (rechts).

bleiben. Ein Schwerpunkt im Projekt war deshalb die Entwicklung von geeigneten Schweissverfahren, bis hin zu Ringen aus dem grossen Schmiedeteil als Modell für geschweisste Turbinenrotoren.

Tools für zielgerichtete Legierungsentwicklung Bei der Entwicklung der genauen Zusammensetzung der neuen Stähle und den Parametern für den Schmiedeprozess liessen sich die Stahlentwickler kontinuierlich von atomistischen Simulationen leiten. Um die Materialentwicklung durch den Einsatz numerischer Simulationsmethoden zu beschleunigen, untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IWM mit atomistischen und thermodynamischen Simulationen Fragen wie «Auf welche Weise bildet sich die Z-Phase?» oder «Was passiert während der Herstellung und später im Betrieb auf atomarer Skala?», Sie untersuchten gezielt das Verhalten und den Einfluss der unterschiedlichen Legierungsbestandteile und optimierten die atomare Zusammensetzung der Legierung mit ihren Ergebnissen. So lässt sich zum Beispiel sagen, bei welchem Gehalt an Kohlenstoff, Stickstoff, Niob oder Tantal der Prozess der Z-Phasenumwandlung am schnellsten oder am langsamsten vonstattengeht. Atomistische Simulationen trugen so massgeblich dazu bei, die einzelnen Schritte in diesem komplexen Umwandlungsprozess zu identifi zieren und deren gegenseitige Abhängigkeiten und Beeinflussung zu verstehen. An dem EU-geförderten Projekt Z-Ultra beteiligten sich unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM sechs weitere Forschungsinstitute sowie je

ein Stahlhersteller, ein Kraftwerksbetreiber und eine Ingenieur-Beratungsfirma aus der EU und aus den östlichen Partnerländern Ukraine, Georgien und Armenien.

Kontakt Prof. Dr. Hermann Riedel Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM Wöhlerstrasse 11 D-79108 Freiburg Telefon +49 (0)761 5142-0 Telefax +49 (0)761 5142-510 hermann.riedel@iwm.fraunhofer.de www.iwm.fraunhofer.de

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DISCOVER NEW SOLUTIONS FOR LIQUID CHROMATOGRAPHY

Ein idealer Werkstoff Stahl ist der ideale Werkstoff für Bauteile in Hochtemperaturanwendungen bis zu 600 °C, wie sie in Kraftwerken oder in der chemischen Industrie auftreten können. In den 1980er-Jahren brachte die Entwicklung der 9 % -Chromstähle einen grossen Fortschritt, mit denen die Anwendungstemperatur von 540 auf 615 °C gesteigert werden konnte. Bei diesen Temperaturen halten Bauteile aus 9 % -Chromstahl etwa 20 bis 30 Jahre. Inzwischen wurden 12 %-Chromstähle entwickelt, die zwar höhere Temperaturen aushalten, die jedoch bisher eine geringere Bauteillebensdauer aufweisen. Um diese neuen Stähle für Industrieanwendungen zu qualifizieren, wurde das EU-Projekt Z-Ultra gestartet. Die 12 %-Chromstähle sind interessant, da die thermische Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen voraussichtlich noch für viele Jahre ein wichtiger Teil der Stromerzeugung sein wird: Sie wird die Schwankungen in der Stromerzeugung der erneuerbaren Energien im Stromnetz ausgleichen. Für wirtschaftlich aufstrebende Länder innerhalb und ausserhalb der EU ist zudem zu erwarten, dass die Anzahl von Kohle- und Gaskraftwerken ansteigen wird. Umso wichtiger ist es, deren Wirkungsgrad zu erhöhen, damit der Verbrauch der fossilen Brennstoffe sowie der CO 2 -Ausstoss möglichst gering bleiben.

Bild: Fraunhofer IWM

WERKSTOFFE

Geissbrunnenweg 14 · CH-4452 Itingen BL Tel. 061 971 83 44 · Fax 061 971 83 45 E-Mail: info@sebio.ch · www.sebio.ch

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VERBANDSSEITE

■ Infostelle SCV ■ Präsident ■ Höhere Fachprüfung ■ Termine Schweizerischer ChemiePatrick Merkofer alle Termine online Chemietechnologe Siegfried AG, Daniel Müller und Pharmaberufe Verband Breiten 5 anschauen: Untere Brühlstrasse 4 Postfach 509 CH-5082 Kaisten www.cp-technologe.ch CH-4800 Zofingen CH-4005 Basel Mobile +41 (0)79 688 08 91 Telefon +41 (0)62 746 19 77 Mobile +41 (0)79 688 08 91 praesident@cp-technologe.ch weiterbildung@cp-technologe.ch info@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

ZENTRALVORSTAND Wie man 100 Lehrstellen bewirbt Demografi sche Entwicklung, Fachkräftemangel, nicht besetzte Lehrstellen. Drei Schlagworte, die in den Medien bereits seit einiger Zeit und in zunehmend kürzeren Abständen die Runde drehen. Grundsätzlich sprechen wir in Bezug auf die Beschäftigung von einem Luxusproblem: Die Arbeitslosenquote in der Schweiz ist, im internationalen Vergleich und der Frankenstärke zum Trotz, nach wie vor vergleichsweise tief. Die Kehrseite der Medaille: Immer mehr Unternehmen in immer mehr Branchen haben Probleme, geeignete Schulabgänger für die Besetzung ihrer Lehrstellen zu finden. Das Hochlohnland Schweiz und zunehmende Konzentration auf besonders anspruchsvolle (Herstellungs-) Prozesse fordern von Schulabgängern stetig bessere schulische Leistungen, mit entsprechenden Vermerken im Zeugnis, um den Anforderungen an eine Lehrstelle zu genügen. Berufs- und Branchenverbände werden zunehmend als Botschafter für Berufsbilder eingesetzt. Das Ziel: geeignete ju48

gendliche Personen für die Besetzung der Lehrstellen zu finden. Insbesondere grosse Verbände, die oft unzählige KMU vertreten, kleckern in dieser Hinsicht je länger je weniger – sie klotzen. Selbst Werbeblöcke zur besten Sendezeit werden fleissig gebucht. Firmen, die Chemie- und Pharmatechnologen EFZ ausbilden, und der SCV als Berufsverband sehen sich den gleichen Problemen wie ihre Mitbewerber ausgesetzt. Der grosse Unterschied: Während Werbemassnahmen, zum Beispiel für Lehrberufe im Baugewerbe, hunderte Firmen mit jeweils mehreren Lernenden pro Jahr betreffen, sind Werbemassnahmen pro zu ver-

gebende Lehrstelle für Berufe mit nur wenigen Lehrstellen pro Jahr ungleich teurer. Wieviel ist die Werbung für eine Lehrstelle wert? Am 17. Januar 2017 fand sich auf Einladung des SCV eine Auswahl von Firmenvertretern, vornehmlich aus dem Bereich Ausbildung, auf dem Novartis Campus in Basel ein. Fragestellung der Veranstaltung: Wie können Werbemassnahmen für den Beruf des Chemie- und Pharmatechnologen EFZ firmenübergreifend besser koordiniert werden, um dem Beruf insbesondere zu einer erhöhten Bekanntschaft zu verhelfen? Als Folge einer einführen-

den Information zum Thema und der Kommunikation von Möglichkeiten wurden Ideen im Plenum und an Workshops vertieft behandelt. Kernpunkte waren unter anderen: 1. Erarbeitung eines Marketingkonzepts für den Beruf Chemie- und Pharmatechnologe EFZ 2. Möglichkeiten zur firmenübergreifenden Zusammenarbeit 3. Absichtserklärung und Kostenverteilung. Erfahrungsgemäss hört beim Geldsäckchen die Freundschaft auf. Dass auch am 17. Januar entscheidend über Budgets gesprochen wurde, ist somit keine Überraschung. Neben den richtigen Marketingaktivitäten gilt es nun insbesondere, einen legitimen Betrag zu definieren, welcher für das Gros der Lehrfirmen einerseits akzeptabel und auf der anderen Seite für Werbemassnahmen ausreichend ist, um den Beruf des Chemie- und Pharmatechnologen EFZ auf der Bekanntheitsskala nach oben zu bewegen. Patrick Merkofer Präsident SCV 3/2017

VERBANDSSEITE

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Besuch in einer kleinen, feinen Brauerei In diesem Frühjahr werden wir einmal mehr einen Besuch in einer kleinen aber feinen Brauerei in unserer Region abhalten. Würzig, süffi g und farblich schön abgestimmt kommen die fünf Schwarzbuebe-Biersorten daher. Von Weiss bis Schwarz, geschmacklich und farblich verschieden und – immer wieder neu zu entdecken. Allen Sorten gemeinsam ist die

Kreativität des Brauers, dessen Spezialverfahren, die lange Reifung, das Malz aus einer kleinen Familienmälzerei und Hopfenvariationen aus der ganzen Welt. Eine Brauerei wie man sich eine Brauerei vorstellt. Öffentlich einsehbar ist darum das alte kupferne Sudwerk, eine Rarität aus der guten alten Zeit. Eine 1000-Liter-Sudanlage, wie eine 100-Liter-Versuchsanlage

aus alten kupfernen Waschzubern sind die Herzstücke der wohl schönsten Brauerei der Region. Datum: Freitag, 19. Mai 2017 Treffpunkt: Restaurant Alte Brennerei und Kulturbrauerei Schwarzbuebe Bier, Bifangstrasse 1, 4412 Nuglar Beginn: 17 Uhr Kosten: frei, Führung und Apéro werden offeriert

Anmeldung wie üblich bis zum 8. Mai 2017 an: Andreas Schläpfer Riehenring 189 CH-4058 Basel Telefon +41 (0)61 534 22 38 Mobile +41 (0)78 697 70 71 nordwestschweiz@cp-technologe.ch Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Eine Reise durch das Basel der Jahre 1933–1945 Am 29. April 2017 organisiert unsere Sektion erneut eine Führung durch Basel. Wie der Badische Bahnhof wurden viele Orte Basels zum Schauplatz, sie wurden Teil der Geschichte, das eine Mal an positive Erinnerung geknüpft, das andere Mal an rabenschwarze. Der Baselexperte Benoît Hilber beschäftigt sich seit Jahren wissenschaftlich mit dem Nationalsozialismus und setzt sich dabei intensiv mit dessen verheerenden Auswirkungen auf die Menschen, auf die Opfer und die Täter, auseinander. Die

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Erinnerungen von Zeitzeugen spielen dabei eine massgebliche Rolle, insbesondere um diese wieder an Orte und Plätze zu knüpfen, um diese auch in Zukunft im Bewusstsein zu halten. Wie es der Titel verspricht, führt dieser Rundgang durch Basel an Orte der Erinnerung, welche nicht immer mit «Schauplätzen» gleichzusetzen sind. Dabei wird historisch Fundiertes unter die Erinnerungen von Zeitzeugen gefächert, ohne dabei den Blick fürs Objektive zu verlieren. Trotzdem wird der damaligen Wahrnehmung der

zum heutigen Verständnis notwendige Platz eingeräumt, denn es geht hierbei um Menschen und ihre Erinnerung, um Orte der Erinnerung. Im Anschluss an die Führung werden wir an einer Weindegustation teilnehmen. Datum: Samstag, 29. April 2017 Treffpunkt: Zschokke-Brunnen (beim Kunstmuseum, Basel) Beginn: 10.30 Uhr bis ca. 12 Uhr Endpunkt: Claraplatz Kosten: CHF. 20.–

Wie bisher sind Lernende herzlich willkommen. Anmeldung wie üblich bis zum 20. April 2017 an: Andreas Schläpfer Riehenring 189 4058 Basel Telefon +41 (0)61 534 22 38 Mobil +41 (0)78 697 70 71 nordwestschweiz@cp-technologe.ch

Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer

VERBANDSSEITE

SEKTION OBERWALLIS

Foto: Zenklusen Stephan

Die letztjährige interne Besichtigung des CVO fand nicht im Werk Visp statt, sondern gleich daneben. Der Verein bot allen Mitgliedern an, das neue BioArk-Gebäude zu besichtigen, welches sich westlich neben dem Lonza-Areal befindet. Zwanzig Interessierte Mitglieder haben daran teilgenommen. Die Mitglieder versammelten sich am Freitag, den 21. Oktober 2016 gegen 16.00 Uhr vor dem neuen Gebäude. Dort wurden sie von Paul-André Vogel (Direktor CimArk) in Empfang genommen. Im Medien-

Präsentation im Medienraum.

raum des Gebäudes wurde uns ein kurzer Einblick in die Stiftung TheArk gewährt. Nach der interessanten Einführung ging es hinunter ins Parterre, wo sich die Firma Swissfillon befindet. Vom Produktionsleiter erhielten wir einen kurzen Einblick in die Tätigkeit der Firma und über das Konzept der sterilen Endabfüllung. Was hier in den kommenden Monaten noch entstehen wird, konnten wir im Rundgang durch die Anlage live sehen. Weiter ging es mit dem Lift bis ganz nach oben aufs Dach. Wa-

Bild: 1815.ch / zvg

Besichtigung BioArk Visp

Gebäude von vorne mit Blick Richtung Norden.

rum man mit dem Lift bis auf das Dach fahren kann, hat einen Grund: Das oberste Stockwerk, welches von vorne erkennbar ist, ist eigentlich gar kein Stockwerk, sondern das Dach. Hier befindet sich in der einen Hälfte die gesamte Technik, die wir ebenfalls besichtigen konnten, und auf der anderen Hälfte ist eine Art Garten und Pausenplatz. Dies hat sich so ergeben, da gefordert wurde, dass das Gebäude ein vollendeter Kubus sein solle. Somit

Die Stiftung TheArk wurde 2004 vom Departement für Volkswirtschaft, Energie und Raumentwicklung des Kantons Wallis gegründet. TheArk verkörpert die Strategie, die von den Kantonsbehörden entwickelt wurde, um im Wallis einen Technologiepark zu entwickeln. Das Besondere an diesem Technologiepark ist, dass mehrere Standorte vorhanden sind (sechs Technologiestandorte) und dieser sich über die drei Spezialbereiche Informations- und Kommunikationswissenschaften, Life Sciences sowie Energie und Umwelt erstreckt. Ab Mitte 2016 ging mit BioArk Visp ein Technologiepark der besonderen Art in Betrieb. Auf einer Fläche von 4000 m2 werden unter einem Dach Spitzentechnologie, Ausbildung und Unternehmertum vereint. Die Gesamtinvestition beläuft sich auf über 30 Millionen Franken, wovon 24 Millionen durch private Investoren getragen werden. Mehr Informationen unter: http://www.bioark.ch http://www.swissfillon.com http://www.berufsbildung-vs.ch

konnte und musste auch die gesamte Lüftung und die Technik auf dem Dach eingepackt werden. Auf dem Weg nach unten konnten wir die neuen Schulzimmer besichtigen. Sie werden von der Berufsfachschule Oberwallis (BFO) gemietet, wo der Fachunterricht der Chemieberufe stattfindet. Im nächsten darunterliegenden Stock befinden sich die Lehrlabore der Lonza. Mit Kittel und Schutzbrille ausgerüstet, sahen wir uns die neuen Lehrlabore der Chemie- und Biologielaboranten an. Auf dem Weg zum Medienraum passierten wir einige noch leeren Räume. Diese werden in kommender Zeit noch durch Start-up-Jungunternehmen bezogen werden. Zum Abschluss ging es gegen 18.00 Uhr zurück in das Lonza Personalrestaurant zu einem gemeinsamen Apéro, welches durch den Verein organisiert wurde. Ein besonderer Dank an alle Beteiligten, welche uns durch das Gebäude geführt haben. 3/2017

VERBANDSSEITE

SCV SECTION ROMANDE

Bild: Roche

Gründung einer interkantonalen Berufsfachschule

Hohe Qualität und Komplexität – auch die Anforderungen an die Bildungsinstitutionen sind hoch.

Als Ergebnis der mehrjährigen Vorbereitungsarbeiten des Unternehmens Cimo und des Staates Wallis öffnet die neu gegründete interkantonale Berufsfachschule für Chemie (EPIC) auf das Schuljahr 2017/ 2018 hin in Monthey ihre Tore. Die als Ausbildungspool für die Chemieberufe konzipierte EPIC erhält den Status einer öffentlichen kantonalen Berufsfachschule. 2013 haben sich das Unternehmen Cimo und die vom Staat Wallis dazu beauftragte Departement für Bildung und Sicherheit (DBS) zusammengesetzt, um die Gründung und Implementierung eines Ausbildungspools für die Chemieberufe zu planen. Als Standort sollten die vom Ausbildungszentrum Cimo genutzten Räumlichkeiten in Monthey dienen. Diese Partnerschaft zwischen dem priva3/2017

ten Sektor und dem Staat Wallis konkretisiert sich nun, da auf das Schuljahr 2017/2018 die Eröffnung der interkantonalen Berufsfachschule für Chemie (EPIC) ansteht. Der EPIC, die in einem ersten Schritt die angehenden Laboranten der Fachrichtung Chemie sowie die Chemie- und Pharmatechnologen und Polymechaniker ausbilden wird, liegt der gemeinsame Wille zugrunde, die für die Wettbewerbsfähigkeit der Chemieindustrie nötigen Kompetenzen zu erhalten und zu stärken und dadurch den Fortbestand der Branche zu sichern. Die Ausbildung von Chemiefachleuten wird immer kostenintensiver, sowohl was die personellen Ressourcen als auch die Infrastrukturen angeht. Mit der Eröffnung der EPIC schaffen der Staat Wallis und die

Chemieindustrie optimale Rahmenbedingungen und stellen Ausbildungstools zur Verfügung, die ihren Ansprüchen gerecht werden. Die vom Walliser Staatsrat am 21. Dezember 2016 beschlossene Gründung der EPIC impliziert namentlich: – den Kauf und die Sanierung der von Ausbildungszentrum Cimo genutzten Räumlichkeiten sowie den Erwerb der Parzelle von der Gemeinde Monthey; – die Verwaltung der EPIC und der drei genannten Ausbildungsrichtungen, die bis anhin von der Cimo betreut wurden, durch den Kanton; – die Übernahme des dem Ausbildungszentrum Cimo angegliederten Personals durch den Staat Wallis. Um die gesteckten Ziele zu erreichen, will das DBS die Zahl

der verfügbaren Lehrstellen erhöhen bzw. verdoppeln, wobei die Bedürfnisse des Standorts Monthey und der Ausbildungsbetriebe in der Region und des Raums Westschweiz berücksichtigt werden sollen. Namentlich ist dies der Fall für die Ausbildung der Chemie- und Pharmatechnologen, eine Ausbildung, die klar interkantonal anzusiedeln ist. Gleichzeitig soll die Zusammenarbeit von Privatwirtschaft und Staat es ermöglichen, die Ausbildungskosten der Ausbildungsbetriebe, die mit der Cimo einen Vertrag abgeschlossen haben, merklich zu senken. Dank der Beteiligung der Ausbildungsbetriebe ist die Eingliederung der EPIC in den Staat Wallis für den Kanton mit keinem Mehraufwand verbunden. In einem zweiten Schritt wird die EPIC ihren Dienstleistungskatalog erweitern und Ausbildungen in anderen Zweigen der Industriechemie und der industriellen Wartung anbieten, so zum Beispiel die Ausbildung zum Laborant Fachrichtung Biologie, zum Automatiker oder zum Anlagen- und Apparatebauer. Schliesslich bietet die Gründung der EPIC auch Gelegenheit, die im Wallis bestehenden Ausbildungsmöglichkeiten, konkret jene der HES-SO Valais/ Wallis und der EPFL Valais-Wallis, aufzuwerten.

Quelle: Dienststelle für Berufsbildung des Kantons Wallis 51

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Pionier der Ressourcenwende und Erfinder des Faktor 10 Konzeptes

Dicke Bücher über die Zerstörung unserer Umwelt sind ge-

nug geschrieben worden, doch bewirkt haben sie so gut wie nichts. Ungehemmt vergeuden wir natürliche Grundstoffe aller Art und konzentrieren zugleich alle Kraft darauf, die Erderwärmung zu stoppen – sind aber blind für den grossen Zusammenhang: Die einseitige Fixierung auf die Treibhausgase verstellt uns den Blick für die dringend notwendige radikale Reduzierung des Rohstoffverbrauchs. Dabei ist ein intelligenter und wirklich nachhaltiger Umgang mit den Ressourcen unseres

Planeten längst möglich, sagt Friedrich Schmidt-Bleek, der grosse alte Mann der Umweltforschung, in seinem Buch «Die 10 Gebote der Ökologie». Soll keiner behaupten, er habe nichts gewusst! Professor Friedrich SchmidtBleek ist ein Pionier der Ressourcenwende und Erfinder des Faktor 10 Konzeptes. Er ist Gründungs-Vizepräsident des Wuppertal Institutes, arbeitete als Abteilungsleiter in der OECD und im IIASA und ist ausserdem Initiator des World Resources Forum Davos und

des Factor 10 Institute. 2001 wurde er mit dem Takeda World Environment Award ausgezeichnet. Schmidt-Bleek ist Autor zahlreicher Bücher und Veröffentlichungen.

ISBN: 978-3-453-28086-1, gebundenes Buch, 208 Seiten, CHF 26,90

Darwin in den Wissenschaften und in der Philosophie

Bis ins 20. Jahrhundert musste Charles Darwins Evolutionstheorie, die in dem Buch «Über die Entstehung der Arten» im Jahr 1859 ausgebreitet wurde, um ihre Anerkennung kämpfen. Heute hat sie nicht nur die Biologie revolutioniert, sondern sie ist auch längst in viele andere Wissenschaften eingedrungen und hat dort zu neuen Erkenntnisgewinnen beigetragen. Erstmals zeigt nun der bekannte Philosoph und Vordenker der evolutionären Erkenntnistheorie, Gerhard Vollmer, in 25 2

einer faszinierenden Reise durch 58 Wissenschaften, wie bedeutsam und einflussreich die Evolutionstheorie heute tatsächlich ist und wie der Begriff «Evolution» in den unterschiedlichsten Fachbereichen eingesetzt wird. Der Titel von Vollmers Buch bezieht sich unter anderem sowohl auf einen Ausspruch des britischen Biologen Julian Huxley, der als «Darwins Bulldogge» Furore machte, als auch auf Darwin selbst, der am Ende seines revolutionären Werkes fast prophetisch formulierte: «Licht wird auch fallen auf den Ursprung des Menschen und seine Geschichte.» «Dass diese Vorhersage sich inzwischen reich erfüllt hat», schreibt der Anthropologe Volker Sommer im Geleitwort des Buches, «dafür breitet Gerhard Vollmer als ausgewiesener Zusammendenker von Wissenschaft und Philosophie eine Fülle von Belegen aus. Es gibt heute keinen ernsthaften Zweifel mehr, dass unsere

Herkunft zu verstehen ist als eine mit anderen Lebensformen über weite Strecken geteilte Stammesgeschichte. Der Begriff ‹Geschichte› ist also nicht einzuengen auf die letzten paar Jahrtausende Kulturgeschichte, sondern es gilt, die Jahrmillionen währende Naturgeschichte hinzuzudenken.» Wie lässt sich die Finanzmarkttheorie mithilfe von Darwin erklären? Wie hat die Evolutionstheorie die Kunst oder die Archäologie geprägt? Wie kann Darwin helfen zu erklären, wann und warum die Menschen das Sprechen gelernt haben? Was zeichnet die Evolutionäre Pädagogik aus? Oder warum vererbt die Evolution Persönlichkeitsmerkmale oder Neigungen wie Ängstlichkeit, Unsicherheit oder Depressivität, mit denen sich die Evolutionspsychologie beschäftigt? Vollmer gibt einen packenden und überraschenden Einblick in die vielfältige Welt der Evolutionstheorie. Darüber hinaus erklärt er die

Evolution und den Evolutionsbegriff aus verschiedenen Wissenschaften heraus und er geht auch auf die Frage ein, ob es Sinn macht, an einer allgemeinen Evolutionstheorie zu forschen, die alle evolutionären Disziplinen umfasst. Zu guter Letzt erzählt Vollmer, wie Darwins ungeheure Idee die Philosophie vorantreiben konnte und wie sich mit ihr auch über die Zukunft der Menschheit und solche neuen Ideen wie den Transhumanismus nachdenken lässt. Vollmers Kompendium ist ein Lesebuch, das erstmals umfassend die Einflüsse der Evolutionstheorie aufzeigt und verständlich ihre zahlreichen Früchte in der Welt der Wissenschaften erörtert. Ein Buch, das den Blick des Lesers auf Darwins Leistung ungeheuer inspirieren und erweitern wird.

ISBN 978-3-7776-2617-8, gebunden, 594 Seiten, Euro 39,00 3/2017

PRODUKTE

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PRODUKTE

Wieviel Kraft erfordert das Öffnen einer Bierdose?

Eine neue Entwicklung könnte das Ende der Frustration der Verbraucher bedeuten, die versuchen Metallverpackungen mit einem Ringzug zu öffnen, der zu steif ist oder sich vom Deckel löst. Stable Micro Systems hat einen Weg gefunden, mit ihren Textur Analysern diese Effekte objektiv zu beurteilen. Mit definierter Geschwindigkeit und einem speziellen Haken wird der Ring nach oben gezogen und die Kraft gemessen, welche für das Anheben und das Abziehen des Deckels notwendig ist. Das universelle Design der Ring Pull Rig erlaubt es, nicht nur Getränkedosen, sondern auch flache und/oder nicht runde Verpackungen einzuspannen. Die Flexibilität der Exponent-Software ermöglicht

auch zweistufige Tests. Hier wird zuerst die Kraft gemessen, die benötigt wird, um die Dichtung zu brechen, bevor eine Pause dem Benutzer erlaubt, die Hakenrichtung einzustellen oder die Dose zu drehen. Im zweiten Teil des Tests wird dann die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um den Metalldeckel vollständig abzuschälen und zu entfernen. Verpackungsdesigner und Ingenieure finden mit diesen Daten die richtige Balance zwischen Sicherheit, Funktionalität und Bequemlichkeit für den Verbraucher. Die optionale Verwendung des Video Capture- und Synchronisationssystems hält den Vorgang auch optisch fest. Das Akustik Tool erlaubt eine neutrale Beurteilung des «fizz»-Effekts beim Öffnen von kohlesäurehaltigen Getränkedosen. Die Messeinrichtung ist urheberrechtlich geschützt. Sie ist eine Fortsetzung der ständig wachsenden innovativen Lösungen für die Materialprüfung mit den Textur Analysern von Stable Micro Systems.

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Drehzahlgeregelte Vakuumpumpe mit Fernbedienung und Steuerung über PC

Bisher nicht gekannte Flexibilität im Labor schafft das Vakuumsystem SC 920 von KNF Lab: Dank einer Fernbedienung über Funk muss das System nicht in der Nähe der Prozessapparatur aufgestellt werden. Vielmehr lässt es sich in Labormöbeln verstauen oder ohne lästige Kabeldurchführung in einem Laborabzug platzieren. Über die drahtlose Fernbedienung mit intuitiver Benutzerführung wird das Vakuumssystem bedient und können ablaufende Prozesse kontrolliert werden. Vier Betriebsmodi stehen zur Verfügung: Abpumpen, Druckregelung, Automatik – das System sucht selbstständig den Dampfdruck der Probe – und eine individuelle Druckfunktion, in der der Druck nach einem durch den Benutzer vorgegeben Profil geregelt wird. Aus allen Modi kann je-

derzeit in den manuellen Betrieb gewechselt werden. Das Vakuumsystem umfasst eine Vakuumpumpe mit elektronischer Regelung, einen Auffangkolben an der Saugseite, einen Hochleistungs-Kondensator mit Auffangkolben an der Druckseite sowie das Handterminal zur Fernbedienung. Zusätzlich ist im Lieferumfang eine Software enthalten, mit der das Vakuumsystem auch von einem PC aus bedient werden kann. Besonderheit dabei: Druckverläufe lassen sich speichern und später wieder aufrufen. Kurze Prozesszeiten sind eine auffällige Eigenschaft des neuen Vakuumsystems, zurückzuführen auf eine intelligente Druckregelung und das patentierte Membran-Stabilisierungssystem der Pumpe. Das Endvakuum des leise arbeitenden Vakuumsystems beträgt 2 mbar abs., die maximale Förderleistung 20 l/min. Alle gasführenden Teile sind aus chemisch beständigen Materialien gefertigt. KNF Neuberger AG Pumpen + Systeme Stockenstrasse 6 CH-8362 Balterswil Telefon +41 (0)71 973 99 30 Telefax +41 (0)71 973 99 31 knf@knf.ch www.knf.ch

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PRODUKTE

Wasseraktivität und deren Messung einfach erklärt

MULTIPHYSIK FÜR ALLE Die Evolution von Simulations- und Analysewerkzeugen für physikalische Systeme hat eine neue Entwicklungsstufe erreicht. Erstmals können aus klassischen Simulationen kundenspezifische Anwendungen entwickelt werden - mit dem Application Builder in COMSOL Multiphysics®.

Wasser hat auf Produkte die unterschiedlichsten Auswirkungen. Insbesondere die Wasseraktivität beeinflusst unter anderem die Farbe, den Geschmack, den Nährwert oder die Haltbarkeit eines Produktes. Um eine hohe Qualität eines Produktes zu garantieren, ist es wichtig die Wasseraktivität regelmässig zu messen. Rotronic ist spezialisiert auf hochpräzise Messtechnik und bietet eine ganze Palette von Geräten, welche die Wasseraktivität messen. Die regelmässige Kontrolle der Wasseraktivität ist nicht nur für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie, sondern auch für die konventionellen Industriebereiche wichtig. Sie hat einen direkten Einfluss auf das Wachstum von Mikroorganismen, wie Schimmelpilze, Hefen und Bakterien und ist ein Indikator für die Rieselfähigkeit von Pulver. Besonders wichtig sind dabei die mikrobiologische Sicherheit und die Produktqualität während Produktion, Verpackung und Lagerung zu garantieren. Diese Messung ist ein Schlüsselelement bei der Qualitätskontrolle von feuchteempfindlichen Produkten. Rotronic als führende Messtechnik-Spezialistin unterstützt Sie bei der Messung der Wasseraktivität. Dies mit unterschiedlichen Mess-

geräten, die in kürzester Zeit eine genaue Erhebung der Wasseraktivität ermöglichen. Ein knapp dreiminütiges Video zeigt einfach und verständlich wie Wasser die unterschiedlichsten Produkte beeinflusst. Es erklärt zuerst anschaulich, was der Unterschied zwischen Wasseraktivität und Wassergehalt ist und wo der Zusammenhang besteht. Es zeigt auf, wie wichtig die Messung der Wasseraktivität bei der Qualitätskontrolle von feuchteempfindlichen Produkten ist. Es erklärt zudem, welche Auswirkungen die Wasseraktivität auf die Qualität eines Produktes hat und präsentiert die breite Auswahl von Messlösungen von Rotronic. Das Video gibt in kürzester Zeit einen guten Überblick, über die wichtigsten Informationen rund um das Thema Wasseraktivität. Erklärvideo zur Wasseraktivitätsmessung www.rotronic.ch/aw

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PRODUKTE

Wirtschaftlichkeit und Wartungsfreundlichkeit als Schwerpunkt

Das Thema Wirtschaftlichkeit und Wartungsfreundlichkeit stand im Mittelpunkt des Messestands der Firma Busch AG auf der Pumps & Valves in Zürich. Das Schweizer Unternehmen der global agierenden Busch-Gruppe zeigte seine Servicedienstleitungen im Bereich der Vakuum- und Überdrucktechnologie auf. Zudem wurde erstmals in

der Schweiz die neue Drehschieber-Vakuumpumpen R 5 RD vorgestellt, die in punkto Energieeffizienz und Wartungsfreundlichkeit neue Massstäbe in der Vakuumtechnik definiert. Besucher aus der ganzen Schweiz und vielen Branchen nutzten ihren Besuch, um sich bei Busch darüber zu informieren, wie Vakuum beson-

ders wirtschaftlich erzeugt werden kann. An erster Stelle stand dabei das Thema Energieeffizienz. Die ausgestellte Drehschieber-Vakuumpumpe R 5 RD 0360 A ist die erste Baugrösse einer neuen Generation, die mit 20 Prozent weniger Energie als vergleichbare Vakuumpumpen auskommt. Ausserdem ist sie hinsichtlich der Servicefreundlichkeit optimiert worden und bietet einen Zugang zu allen relevanten Teilen von einer Seite, was die Arbeiten wesentlich erleichtert und beschleunigt. Durch die glatten Oberflächen ist die Vakuumpumpe zudem leicht zu reinigen. Busch bietet zudem verschiedene Dienstleistungen an, die weit über reine Wartungsarbeiten hinausgehen. Neben massgeschneiderten Servicekontrakten oder Austauschprogrammen, auch für Fremdfabrikate, werdern beispielsweise VacuumAudits durchgeführt. Hier analysiert ein ausgewiesener Vakuumspezialist vorhandene Vaku-

TOC-Analytik ohne Labor: DIMA-easyTOC® Neu: Der kompakte und preisgünstige Einstieg in die Welt der TOC-Analytik. Die umweltfreundliche Alternative zum CSB-Küvettentest. Messen statt Schätzen! DIMA-easyTOC®

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Hochpräzisions-Kalibrator für sehr niedrige Differenz- und Relativdrücke

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uminstallationen und zeigt anschliessend Alternativen auf, um die Vakuumversorgung wirtschaftlicher zu gestalten. Oftmals ist dies schon durch einfache Änderungen der Verrohrung oder der Steuerung möglich. Dabei wird ein Prozess gesamtheitlich betrachtet, was beispielsweise auch Aspekte wie Wärmerückgewinnung oder den Aufwand zur Klimatisierung umfasst. Durch die zeitgleich stattfindende Messe Maintenance war dies ein wichtiges Thema für Besucher aus den Bereichen Betriebstechnik und Instandhaltung unterschiedlicher Branchen.

Setra Systems präsentiert den neuen tragbaren MicroCal Druck-Kalibrator. Dieser ist in der Lage, niedrigste Differenz-Relativdrücke mit einer Genauigkeit von 0,05 Pa zu generieren. Das kompakte System arbeitet vollkommen unabhängig von Netz- oder Druckluftversorgungen und kann an jedem beliebigen Ort eingesetzt werden. Kernstück des MicroCal ist ein Nasa-patentierter Druckgenerator mit zwei Druckkammern. Dieser erzeugt in kürzester Zeit, ohne signifikantes Überschwingungen,

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den gewünschten Differenzdruck. Im kleinsten Messbereich von +/– 50 Pa wird eine Genauigkeit von 0,028 Prozent erreicht. Die Messbereiche lassen sich über modulare, austauschbare Referenzmodule in Bereichen von 50 bis 3500 Pa sowohl uni- als auch bidirektional wählen und beliebig nachrüsten. Die Bedienung des MicroCalT erfolgt komfortabel über einen eingebauten PC mit einem 7 inch Touchscreen, die Software leitet den Benutzer schnell und sicher durch alle erforderlichen Eingaben, wie Messbereiche und Genauigkeit des Prüflings, Anzahl von Kalibrierpunkten oder gewünschte Einschwingzeiten. Die Messdaten können u. a. in 21CF PART11 konforme Dateien abgespeichert und als Kalibrierzertifikat im vorgegebenen Format ausgedruckt werden.

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PRODUKTE

Flexibler Schwimmer-Kondensatableiter

Die Kugelschwimmer-Kondensatableiter UNA 45, UNA 46 und die Edelstahl-Variante UNA 46A von Gestra eignen sich mit einer Vielzahl an Anschlussarten für ein breites Anwendungsspektrum. Darunter fallen dampfbeheizte Wärmetauscher, Dampfleitungen, rotierende Zylinder oder Gas- und Druckluftanlagen. Die Geräte mit dem bewährten Rollkugelabschluss arbeiten extrem reibungsarm und benötigen deshalb sehr geringe Betätigungskräfte. Durch den modularen Aufbau und die zentrierte Regelgarnitur ist die Durchflussrichtung einfach änderbar. Dadurch sind die Installationsmöglichkeiten so flexibel, dass der Schwimmer-Kondensatableiter an sehr viele Einsatzmöglichkeiten angepasst werden kann. Die Form

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der Hülse und die geänderte Strömungsführung hinter dem Abschlussorgan bewirken eine deutliche verringerte Strömungsgeschwindigkeit und schützen das den EN- und ASME-Regelwerken entsprechende Gehäuse. Für grosse Durchflussmengen steht ein grösseres Gehäuse mit MAX-Regler zur Verfügung. UNA 45, UNA 46 und UNA 46A können optional mit einer Sichthaube, einer Elektrodenhaube oder mit einem von aussen einstellbaren inneren Bypass ausgerüstet werden. Weitere Ausbaumöglichkeiten sind das Sieb, die Handanlüftvorrichtung, das Handentlüftungsventil und der direkte Einbau der Elektroden in die Haube zur Überwachung auf Dampfverlust oder Kondensatstau. Alle Optionen und Anschlussarten sind für horizontale und vertikale Geräte verfügbar.

André Ramseyer AG Industriestrasse 32 CH-3175 Flamatt Telefon +41 (0)31 744 00 00 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

Dosieren mit Köpfchen

Grundfos bietet Dosierpumpen mit einem besonderen Antriebskonzept an: der Schrittmotor-Technologie (Digital Dosing). Als Variante stehen Dosierpumpen mit drehzahlvariablen Schritt- oder Servomotor zur Verfügung (Smart Digital). Nun erweitert Grundfos das Programm diese Dosierpumpen um die Ausführungen Smart Digital XL mit einem extrem weiten Einstellbereich von 1:800 bei gleichzeitig hoher Dosiergenauigkeit von ±1,5 % über den gesamten Einstellbereich. Dies erlaubt eine präzise Dosierung von Chemikalien,

selbst bei Kleinstmengen-Dosagen. Nur drei Baugrössen decken einen Dosierbereich von 0,075 bis 200 l/h ab. Dank des Weitspannungsnetzteils und vielen Zulassungen kann die Smart Digital XL überall in der Welt eingesetzt werden.

Grundfos Pumpen AG Bruggacher Strasse 10 CH-8117 Fällanden Telefon +41 (0)44 806 8111 info_ch@grundfos.com www.grundfos.ch

PRODUKTE

Neue CalibrexFlaschenaufsatzdispenser Der Schweizer Hersteller Socorex Isba SA bringt vier neue Dispenser in den Volumenbereichen 0.1– 1 ml, 0.25–2.5 ml, 0.5–5 ml und 1–10 ml als Ergänzung zu den bestehenden Modellen bis 25, 50 und 100 ml auf den Markt. Zwei Ausführungen stehen dabei zur Auswahl: – CalibrexTM organo 525 verfügen über einen geschliffenen Keramik- oder Glaskolben und eignen sich bestens zum Dosieren organischer Stoffe und nicht kristallisierender Lösungen. – CalibrexTM solutae 530 sind mit einem PFA beschichteten Keramik- oder Glaskolben versehen. Perfekt für den Einsatz mit schwachen oder starken Säuren und Basen sowie salinen Lösungen. Die Modelle sind mit oder ohne Sperrhahn erhältlich. Neben der Dispensierposition ermöglicht dieses Element eine Erstfüllung und Rückführung von Reagenzien ohne deren Verlust.

Fotostabilitätsprüfungen im GMP-regulierten Bereich

Alle mit der Flüssigkeit in Kontakt kommenden Teile sind chemisch beständig und tragen so zur Langzeitstabilität der Leistungen bei. Ein auf dem Instrument aufgedruckter QR-Code gibt jederzeit Zugang zur Tabelle der Chemiekalienbeständigkeit. Eine einfache Nachkalibrierung mit Hilfe eines integrierten Schlüssels unter dem Kolbendeckel ist möglich. Der Zugang ist durch eine Siegeletikette geschützt. Dank der limitierten Anzahl an perfekt sitzenden Teilen wird für die Wartung kein Werkzeug benötigt. Alle Modelle sind bei 121 °C voll montiert autoklavierbar. Eine Garantie von zwei Jahren wird gewährt.

Socorex Isba SA Chemin de Champ-Colomb 7a CH-1024 Ecublens Telefon +41 (0)21 651 6000 socorex@socorex.com www.socorex.com

Die Stabilitätsprüfungen für Pharmazeutika nach ICH-Richtlinien (International Conference on Harmonisation) sind ein wichtiger Bestandteil für die Zulassung bzw. Registrierung eines Produktes, denn ohne bestandene Stabilitätsstudie wird kein Produkt zugelassen. Die Studien haben das Ziel, Aussagen zur Haltbarkeit der Pharmazeutika unter bestimmten Lagerungsbedingungen treffen zu können. Fotostabilitätsprüfungen im GMPregulierten Bereich (Good Manufacturing Practice) dienen dazu, neue Wirkstoffe und Arzneimittel auf ihre Lichtbeständigkeit zu überprüfen, bzw. um entsprechend darlegen zu können, dass sich die Wirkstoffe und Arzneimittel nicht in unzulässigem Masse verändern, wenn sie Licht ausgesetzt sind. Zur effizienten Durchführung der Tests sind möglichst gleichbleibende Licht- und Temperaturbedingungen von oberster Priorität. «Bei den Prüfungen müssen konstante Tem-

peraturen eingehalten werden und die Lichtdosis sollte nur die Sollmenge gemäss ICH erreichen», sagt Biologe Jens Thielmann, verantwortlich für Growth and Preservation bei Binder. Zur Durchführung der verschiedenen Testreihen kommen in vielen Unternehmen und Forschungsinstituten Konstantklimaschränke der Serie KBF LQC von Binder zum Einsatz. «Die Geräte zeichnen sich durch eine hohe Temperaturgenauigkeit aus und haben zudem ein einzigartiges Lichtkonzept», sagt Thielmann. Die patentierte Light Quantum Control (LQC) ermöglicht eine exakte Lichtmessung mittels unabhängiger Lichtdosissteuerung von UV-A und sichtbarem Licht dank der flexibel platzierbaren 3DKugelsensorik. Durch variabel positionierbare Lichtkassetten verfügt der Konstantklimaschrank über eine homogene Lichtverteilung auf der gesamten Nutzfläche. Ist die gewünschte Lichtintensität erreicht, schaltet sich das Gerät automatisch ab. Dabei können ohne Feuchte Temperaturen von 0 bis 70 °C gefahren werden. Im Klimabetrieb (mit Feuchte) reichen die Temperaturen von 10 bis 70 °C, die relative Feuchte ist von 10 bis 80 % r.F. regelbar. Binder GmbH Dorothea Fichter-Fechner Im Mittleren Ösch 5 D-78532 Tuttlingen Telefon +49 (0)7462-2005-632 Dorothea.Fichter-Fechner@binderworld.com www.binder-world.com

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