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November 2013

FACHBERICHTE · MESSEN · NEWS

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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EDITORIAL

Was für ein Monat! Syrien hat dem internationalen Drängen nachgegeben und zerstört seine Chemiewaffen: Seit Anfang Oktober sind die Inspektoren der UN sowie der Organisation für

Sonderangebote und Neuheiten regelmäßig ...

das Verbot von Chemiewaffen (OPCW) im Land, und es wurde mit der Vernichtung der Kampfmittel begonnen. Wenn Sie dieses Heft in der Hand halten und alles nach Plan verläuft, sollten die syrischen Produktionsstätten zur Herstellung von Chemiewaffen bereits zerstört worden sein. Bis Mitte 2014 folgt der Rest – etwa 1000 Tonnen chemische Kampfstoffe, darunter vermutlich das Hautgift Senfgas sowie das Nervengift Sarin. Der Einsatz ist hochriskant und ein Novum, denn er findet während des laufenden Bürgerkriegs statt. Doch ohne diese Mission bestünde weiterhin die Gefahr, dass chemische Kampfstoffe im Land gegen die syrische Bevölkerung eingesetzt werden, wie im August. So gibt es Grund genug, dass der diesjährige Friedensnobelpreis an die OPCW geht. Drei Biochemiker erhalten den Nobelpreis für Medizin für ihre Arbeiten zur Entschlüsselung des Zelltransports, und die Herren Englert und Higgs bekommen den Physiknobelpreis dafür, dass sie die Existenz eines Teilchens vorhergesagt haben, das im vergangenes Jahr als Higgs-Boson nachgewiesen und damals vom Wissenschaftsmagazin «Science» auf seinem Cover als die «Entdeckung des Jahres» gefeiert wurde – eine Entdeckung, die erst im CERN möglich wurde und damit auch den Glanz des Nobelpreises in die Schweiz holt.

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Sabine Goldhahn

Wechsel in der Redaktion Mit der vorliegenden Ausgabe von «ChemieXtra» möchten wir uns bei Frau Dr. Sabine Goldhahn für ihre Tätigkeit als Chefredaktorin herzlich bedanken. Wir wünschen ihr für die Zukunft beruflich und privat alles Gute und weiterhin viel Erfolg! Gleichzeitig möchten wir Ihnen, liebe Leser, den neuen Chefredaktor der ChemieXtra, Herrn Georg Sposny, vorstellen. Wir freuen uns sehr, mit ihm einen fachlich kompetenten Redaktor gefunden zu haben, der in der Praxis zuhause ist. Sein Weitblick in der gesamten Chemie- und Laborbranche zeichnet ihn aus. Wir freuen uns auf die neuen Akzente – aus der Praxis für die Praxis. Herzlich willkommen!

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

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CHEMIE

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Viel Chemie in Stockholm

Drei Forscher aus den USA werden für ihre Pionierleistung auf dem Gebiet mehrskaliger Computermodelle zur Simulation komplexer chemischer Prozesse mit dem Nobelpreis für Chemie geehrt. Neben den Chemikern erhalten drei Biochemiker den Nobelpreis für Medizin / Physiologie, der diesmal für bahnbrechende Forschungen zur Entschlüsselung des Zelltransports vergeben wird.

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FORSCHUNGSWELT Rechnen mit Neodym

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Magnetische Moleküle gelten als aussichtsreiche Schaltelemente für die Informationsverarbeitung der Zukunft. Ein Forscherteam hat jetzt erstmals besonders robuste magnetische Moleküle hergestellt, deren magnetische Informationen sich auf direktem Weg elektrisch auslesen lassen. Möglich wurde dies durch die Wahl des Seltenerdmetalls Neodym, das als zentraler Baustein des Moleküls verwendet wurde.

BIOWISSENSCHAFTEN

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MEDIZIN / PHARMA

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ERNÄHRUNG

Immun gegen das Altern

Im Laufe ihres Lebens verändern sich Lebewesen auf vielfältige Weise und werden älter. Aber offenbar gibt es Ausnahmen: Forscher haben jetzt eine Hefeart entdeckt, die ewig jung bleiben kann: Sie verjüngt sich, wenn sie sich fortpflanzt. Mit dieser Entdeckung lässt sich der Prozess des Alterns besser verstehen.

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NEWS

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Krank durch Zucker: Fructose auf dem Prüfstand Zu viel macht krank: Fettleibigkeit und Stoffwechselkrankheiten sind die Folgen eines zu hohen Zuckerkonsums. Vor allem Fructose steht in Verbindung mit dem sogenannten metabolischen Syndrom. Bedenklich hierbei: Fructose wird im Körper selbst aus Glucose gebildet. Tierstudien offenbaren nun, wie die Aufnahme von Glucose den Fruchtzuckerstoffwechsel ins Rollen bringt.

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

Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 3. Jahrgang (2013) Druckauflage 12 000 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2013 11 750 Exemplare Total verbreitete Auflage 1 751 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

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Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189 Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 Telefax +41 (0)56 619 52 50 info@sigimedia.ch Chefredaktion (bis und mit Ausgabe Nr. 11 / 2013) Dr. Sabine Goldhahn redaktion@scienceandnews.com Chefredaktion ab 1. November 2013 Georg Sposny redaktion@sigwerb.com

Produktion Sprüngli Druck AG Dorfmattenstrasse 28 CH-5612 Villmergen Telefon +41 (0)56 619 53 53 Telefax +41 (0)56 619 53 00 info@spruenglidruck.ch www.spruenglidruck.ch Abonnemente Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.chemiextra.com Jahresabonnement Schweiz: CHF 38.00 (inkl. Porto/MwSt.) Jahresabonnement Ausland: CHF 58.00 (inkl. Porto) Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über. Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Copyright 2013 by SIGWERB GmbH, CH-6301 Zug

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

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WERKSTOFFE / MATERIALIEN

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Ein Bakterienschmaus für Steinkrabben 44

Mit Katalysatoren auf Tuchfühlung Mit Nylon als Trägermaterial für Katalysatoren kann eine Reaktion an einer grossen Oberfläche ablaufen, wodurch ihre Effizienz steigt. Ein Forscherteam setzte diese Methode bei der Synthese eines Arzneiwirkstoffes ein. Der bisherige, sehr aufwendige und teure Herstellungsprozess könnte durch organotextile Katalysatoren deutlich vereinfacht werden.

UMWELT

Cold Seeps, kalte Quellen, bilden die Grundlage für eine überraschende Artenvielfalt in der Tiefsee. Vor der Küste Costa Ricas dokumentierte ein Wissenschaftlerteam, wie Steinkrabben Bakterienmatten an einer Methanquelle abgrasen.

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ARBEITSWELT

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PANORAMA Dem Zahn der Zeit auf der Spur

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CLEANTECH/ SUSTAINABILITY Trinkwasser aus dem Bohrturm?

Belgische Wissenschaftler sind der Alterung von ChromgelbPartikeln im Mikro- und Nanometerbereich auf den Grund gegangen.

Methanhydrat ist seit einiger Zeit als Brennstoff der Zukunft in Diskussion, da es zu Milliarden von Tonnen in der Tiefe des Meeres vorliegt. Wenn man Methan durch andere Kohlenwasserstoffe ersetzt, könnte die Verbindung künftig sogar in einem Verfahren zur Wasseraufbereitung verwendet werden. Chemiker haben jetzt einen Prozess entwickelt, mit dem die stark salzhaltigen Abwässer aus Fracking einfach und kosteneffektiv gereinigt werden können.

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CHEMIE

Anfang Oktober wurden die drei naturwissenschaftlichen Nobelpreise vergeben

Viel Chemie in Stockholm Martin Karplus, Michael Levitt und Arieh Warshel aus den USA erhalten den diesjährigen Nobelpreis für Chemie. Die Forscher werden für ihre Pionierleistung auf dem Gebiet mehrskaliger Computermodelle zur Simulation komplexer chemischer Prozesse geehrt. Neben den Chemikern erhalten drei Biochemiker den Nobelpreis für Medizin/Physiologie, der diesmal für bahnbrechende Forschungen zur Entschlüsselung des Zelltransports vergeben wird. Der Nobelpreis für Physik geht an jene Wissenschaftler, welche das Higgs-Boson vorausgesagt haben – das Urteilchen, das 2012 im CERN nachgewiesen wurde.

Bild: Linda Cicero / Stanford University

Simulation der möglichen chemischen Reaktionen begrenzt.

Die Verbindung zweier Welten

Michael Levitt (Mitte) von der Stanford University School of Medicine in Kalifornien und sein Kollege, der Chemie-Nobelpreisträger von 2006, Roger Kornberg (links) feiern im Departement Levitts Nobelpreis.

Sabine Goldhahn Chemie ist weit mehr, als wenn es kracht und stinkt. Ganz ohne Rauch und Beissen in der Nase kann man heute den Molekülen bei ihren Reaktionen zusehen und staunen, wie Bindungen aufbrechen und sich komplizierte Strukturen binnen Bruchteilen von Millisekunden neu formen. Man sitzt einfach am Computer und wird nur noch durch die Rechenleistung der Maschine begrenzt. Das war noch vor ein paar Jahrzehnten völlig unmöglich, denn damals 4

konnte man Modelle in der Chemie vor allem per Hand zusammenbauen – mit weissen und bunten Kugeln, die aneinander oder auf Verbindungsstäbe gesteckt wurden. Der nächste Schritt waren dann Moleküle am Computer, die man drehen und wenden konnte. So bekam man zwar eine räumliche Vorstellung davon, wie ein Molekül aussieht und wie die einzelnen Atome angeordnet sind, wusste jedoch noch lange nichts über Anziehungskräfte oder etwa elektrische Potenziale und Wellenlängen und war damit vor allem in der

Chemie von heute beginnt fast immer am Computer, zumindest wenn es um grosse Synthesen oder beispielsweise die Wirkungsweise von Katalysatoren geht. Computermodelle sind für Chemiker unverzichtbar, denn durch die Simulation von chemischen Reaktionen muss man nicht mehr alle Verbindungen herstellen und spart Zeit und Ressourcen. Der diesjährige Nobelpreis für Chemie wird an jene drei Chemiker verliehen, die solche Simulationen erst möglich gemacht und das Experiment in den Cyberspace gebracht haben. Die Königlich-Schwedische Akademie begründete die Vergabe damit, dass es den Forschern gelungen ist, die zwei Welten der klassischen Newton’schen Physik und der Quantenphysik zu verbinden. Das heisst, dass die Moleküle nicht mehr nur nach ihrer Grösse, Masse und Position der einzelnen Atome zueinander betrachtet werden, sondern dass bei der Berechnung einer chemischen Reaktion jedes einzelne Elektron und jeder Atomkern, deren Wechselwirkungen und energetische Zustände berücksichtigt werden. Erst damit kann man ihren jeweiligen Einfluss und die Auswirkungen auf ihre Reaktionsfähigkeit vorhersagen und umfangreiche chemische Reaktionen simulieren.

Gemeinsam das Ziel erreicht Der erste Schritt zu diesem «Handschlag» wurde bereits Anfang der 70er-Jahre ge11/ 2013


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Bild: Carol Ness / UC Berkeley

Bild: University of Southern California

DAMPFSTERILISATOREN

Arieh Warshel von der University of Southern California in Los Angeles

macht. Der 1930 in Wien geborene Martin Karplus von der französischen Université de Strasbourg und der amerikanischen Harvard University in Cambridge entwickelte mit seiner Arbeitsgruppe Programme, die Formeln und Konstanten der Quantenphysik nutzten, um chemische Reaktionen zu berechnen. Zur Arbeitsgruppe von Karplus stiess Arieh Warshel. Warshel, der in einem Kibbuz in Israel zur Welt gekommen ist, hatte mit dem Südafrikaner Michael Levitt bereits an dem Hochleistungs-Computer

Am Tag der Bekanntgabe des Nobelpreises in Medizin / Physiologie steht das Telefon von Randy Schekman von der University of California in Berkeley nicht mehr still.

Golem des israelischen Weizman-Instituts gearbeitet und dort ein Programm geschrieben, das noch auf der klassischen Theorie beruhte und bereits die Struktur von relativ grossen Molekülen berechnete. Karplus und Warshel führten schliesslich an der Harvard University erstmals beide Systeme zusammen und publizierten 1972 ihre Ergebnisse. Kurze Zeit später setzte Warshel die Zusammenarbeit mit Levitt wieder fort.

Bild: ©Johan Jarnestad / The Royal Swedish Academy of Sciences

Die Forscher konzentrierten sich auf die Entwicklung eines Programmes, mit dem man enzymatische Reaktionen studieren kann. 1976 schliesslich erreichten sie ihr Ziel und publizierten das erste Computermodell einer enzymatischen Reaktion. Nachfolgend verbesserten sie ihr Computermodell derart, dass nicht mehr jedes einzelne Atom in chemisch weniger wichtigen Regionen eines Moleküls berücksichtigt werden musste. Dennoch dauerte es noch weitere Jahre, bis es möglich wurde, enzymatische Reaktionen als ganzen Prozess zu simulieren.

Wenn Wissenschaftler heute molekulare Prozesse studieren wollen, arbeiten sie fast immer mit Computersimulationen. Die berücksichtigen die drei Bereiche Quantenphysik, klassische Physik und seit kurzem auch das dielektrische Medium und erlauben damit Berechnungen grosser chemischer Prozesse.

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Das Besondere an der von Karplus, Warshel und Levitt entwickelten Methode liegt nicht nur in der Kombination zweier Welten, sondern auch in ihrer Universalität. Man kann sie inzwischen mittels grosser Simulationsprogramme in allen Gebieten der Chemie anwenden.

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Bild: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer

Bild: Steve Fisch / Stanford University

CHEMIE

Thomas Südhof von der Stanford University

«They preserve my vision of a world, much of which no longer exists. Economic development, universal communication, and war have taken a heavy toll: Many of the towns and villages have been destroyed or replaced, everyday costumes of the time are at best worn at events for tourists, and much of the social fabric of the communities has been destroyed. Many of the people I photographed belonged to the last generation to live in a way that had existed for centuries. Each area I visited in Europe and America had its own traditions that have now disappeared as the world has been homogenized.»

Martin Karplus auf seiner Fotografie-Webseite www.mkarplusphotographer.com

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Forschung zum Vesikeltransport geehrt Bedeutend – nicht nur auf dem Gebiet der Medizin – sind die Arbeiten der drei Biochemiker Randy Schekman, James Rothman und Thomas Südhof, für die sie am 10. Dezember den Nobelpreis für Medizin/ Physiologie überreicht bekommen werden. Schekman arbeitet an der University of California in Berkeley und dem Howard Hughes Medical Institute, Rothman an der Yale University in New Haven, und der gebürtige Deutsche Südhof, der seit 1983 in den USA lebt, an der Stanford University. Die drei Wissenschaftler werden ausgezeichnet, weil sie «das Rätsel gelöst haben, wie Zellen ihr Transportsystem organisieren», so die Nobelversammlung des Karolinska-Instituts. Gemeinsam haben die drei Forscher die wesentlichen Schritte der Regulation des Vesikeltransports aufgeklärt.

membran und auf der Vesikeloberfläche passgenau aneinander binden können, damit die mit Molekülen gefüllten Transportvesikel ihren Inhalt auch an der richtigen Stelle freisetzen. Dafür haben nämlich sowohl die Proteine auf den Vesikeln als auch jene auf den Bläschen bestimmte Strukturen, die wie bei einem Klettverschluss genau zueinander passen. Südhof schliesslich hat bei seinen Forschungen an Nervenzellen herausgefunden, wie Neurotransmitter die Vesikel dazu bringen, ihren Inhalt am Bestimmungsort an der Synapse auszuschütten – indem Calcium-Ionen eine entscheidende Vermittlerrolle übernehmen. Südhofs Forschungen bilden eine wichtige Grundlage, um beispielsweise Medikamente gegen Alzheimer oder Parkinson zu entwickeln.

Päckchen für die Zelle Jede Zelle funktioniert wie eine kleine Fabrik, bei der Moleküle von anderen Zellen angeliefert und wieder exportiert werden. Dazu ist es wichtig, dass die Moleküle in kleine Bläschen, sogenannte Vesikel, verpackt und zur richtigen Zeit am richtigen Ort in der Zelle – oder nach aussen – wieder freigesetzt werden. Schekman hat die Gene entschlüsselt, die für diesen Vesikeltransport erforderlich sind. Dabei identifizierte er drei Klassen von Genen, die jeweils unterschiedliche Facetten des Zelltransports kontrollieren. Rothman wiederum hat entdeckt, wie Proteine in der Zell-

Bild: Yale University

Martin Karplus, einer der diesjährigen Nobelpreisträger, hat neben der Chemie noch eine andere Passion: Er liebt Fotografie und hält die Welt seit seiner Jugend mit der Kamera fest. Einige seiner Bilder hingen bereits in Ausstellungen, und eine Auswahl kann man sogar im Internet bewundern. Für seine Fotografien hat er eine ganz eigene, fast melancholische Motivation:

James Rothman von der Yale University in New Haven

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Ehrung für das Higgs-Boson Auch wenn dieses Jahr keiner der naturwissenschaftlichen Nobelpreise direkt in die Schweiz gegangen ist, können sich mehrere Schweizer Forschungseinrichtungen am Nobelpreis für Physik freuen. Diesen bekommen nämlich François Englert und Peter Higgs, die ab Mitte der sechziger Jahre ein allen physikalischen Kräften zugrunde liegendes Higgs-Kraftfeld und ein bis dato unbekanntes Higgs-Teilchen postulierten. Doch keine noch so gute Vorhersage ist etwas wert, wenn sie nicht bewiesen wird – und das geschah 2012 am CERN in Genf. Nach fast fünfzig Jahren konnte am dortigen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) mit dem ATLAS- und dem CMS-Detektor das sogenannte Higgs-Boson mit hoher Wahrscheinlichkeit nachgewiesen werden. Physiker der Universität Zürich sind seit 1995 am CMS-Detektor tätig: Zusammen mit Kollegen der ETH Zürich, dem Paul-Scherrer Institut und der Schweizer Industrie entwickelten und bauten sie die innerste Komponente des Detektors, den sogenannten CMS-Pixel-Detektor. Dieser misst mit sehr hoher Genauigkeit die Energie und den Impuls von Photonen, Elektronen, Myonen und anderen geladenen Partikeln. Somit sind auch Schweizer Forschungseinrichtungen an dem Erfolg mitbeteiligt.

Bild: Michael Hoch, CERN

Englert und Higgs haben die Theorie entwickelt und bekommen erst jetzt den Nobelpreis, weil das Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit, sehr viel Aufwand, Geld, Geschick und Innovation Dritter nachgewiesen wurde. Daher hätte das Nobelpreiskomitee das CERN durchaus als dritten Preisträger mit würdigen können.

Der CMS-Detektor am CERN

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CHEMIE

Der Friedensnobelpreis 2013 geht an die OPCW

Im Kampf gegen Missbrauch der Chemie Es gab weltweit etwa 71 000 Tonnen chemische Kampfstoffe – und nicht weniger als 70 verschiedene Chemikalien wurden im vergangenen Jahrhundert als Kampfstoffe benutzt oder mit dem Zweck der Verwendung für solche produziert und gelagert. Der letzte öffentlich gewordene Einsatz war der des Nervengases Sarin im syrischen Ghouta am 21. August. Seitdem ist viel passiert: Syrien wird seine Chemiewaffen und entsprechenden Produktionsanlagen vernichten und ist seit dem 14. 10. 2013 das 190. Mitglied der Organisation für das Verbot chemischer Waffen (OPCW). Diese Organisation sorgt seit 1997 dafür, dass das Chemiewaffenübereinkommen erfolgreich umgesetzt wird (siehe auch CHEMIEXTRA, Heft 5/2013). Grund genug, dass die OPCW für ihren herausragenden Einsatz zur Vernichtung chemischer Waffen den diesjährigen Friedensnobelpreis erhält.

Bilder: Labor Spiez

darüber gefreut. Ich habe von 1997 bis 2005 für die Organisation gearbeitet, und aus meiner Sicht ist dieser Nobelpreis wohlverdient. Die Organisation hat jetzt 16 Jahre ein bisschen im Schatten der Öffentlichkeit gearbeitet und doch einen bemerkenswerten Erfolg erzielt: Einerseits in der Vernichtung von chemischen Waffen, andererseits hat sie auch den Beweis erbracht, dass multilaterale Abrüstung wirklich funktionieren kann.

Gaschromatografie-Massenspektrometrie-System

Sabine Goldhahn Stefan Mogl leitet den Fachbereich Chemie am Labor Spiez. Er war drei Jahre lang selbst Chemiewaffeninspektor bei der OPCW und hatte von 2012 bis 2013 den Vorsitz des wissenschaftlichen Beirats der OPCW inne. Im Interview gegenüber CHEMIEXTRA berichtet er, wie die Tätigkeit als Chemie8

waffeninspektor aussieht und was ihn im Hinblick auf die Arbeit der OPCW in Syrien bewegt. Herr Mogl, was bedeutet es für Sie, dass die OPCW den diesjährigen Friedensnobelpreis bekommt? Es war eine ziemlich grosse Überraschung am letzten Freitag, und ich habe mich sehr

Als die OPCW ihre Tätigkeit 1997 aufnahm, wie viele Tonnen chemische Waffen gab es da weltweit? Heute sind knapp 71 000 Tonnen Chemiewaffenbestände bekannt. Es waren aber nicht alle von Anfang an bekannt, weil die Vertragsstaaten dreissig Tage, nachdem sie dem Chemiewaffenübereinkommen beigetreten sind, eine Deklaration einreichen – und erst von diesem Moment an kennt die Organisation diese Bestände. Russland war ja bei Entry into Force des Chemiewaffenübereinkommens noch nicht Vertragsstaat, und die USA sind wenige Tage vor Entry into Force beigetreten. Das ist eine Eigenheit dieses Abrüstungsvertrages: Das Chemiewaffenübereinkommen trat in Kraft, 180 Tage nachdem der 65. Staat ratifiziert hatte – und das war damals Ungarn. Und speziell an der Situation war natürlich ein bisschen, dass die USA und Russland zu diesem Zeitpunkt noch nicht ratifiziert hatten. Das hatte man eigentlich nicht erwartet gehabt, als man den Vertrag 1993 zur Unterschrift aufgelegt hat. 11/ 2013


CHEMIE

Hochauflösendes Flüssig-ChromatografieMassenspektrometrie-System

Wie viele Tonnen Chemiewaffen gibt es heute noch auf der Erde? Die USA haben beinahe 90 Prozent der 27 800 Tonnen vernichtet, die sie deklariert hatten. Und Russland hat 40 000 Tonnen deklariert, und hat meines Wissens bis jetzt 76 Prozent vernichtet. Sie waren ja in der Vergangenheit als Chemiewaffeninspektor tätig. Wie wird man Chemiewaffeninspektor? Das war bei mir ziemlich zufällig: Ich war als analytischer Chemiker tätig in der Schweiz. Ich habe damals für den Bund im Bereich Arbeitshygiene gearbeitet, und habe mich mit dem Sick Building Syndrome auseinander gesetzt, also Raumluftanalytik. Und dann bin ich eher per Zufall auf ein Stelleninserat der OPCW gestossen – ich wusste noch gar nicht, dass es diese Organisation gibt –, wo man 160 Chemiker suchte. Und das ist natürlich alleine von der Zahl her aufgefallen. Dann habe ich mich eingelesen, fand das spannend und habe mich beworben. Der ganze Prozess ging relativ lange. Die erste Gruppe von Inspektoren hat in der ersten Januarwoche 1997 ihre Ausbildung in Holland auf einer Luftwaffenbasis in Woensdrecht begonnen. Diese erste Ausbildung von Inspektoren wurde durch Vertragsstaaten durchgeführt, weil die OPCW noch kein eigenes 11/ 2013

Wie muss man sich die Arbeit als Chemiewaffeninspektor vorstellen? Das Chemiewaffenübereinkommen kennt verschiedene Inspektionsziele: Es gibt Inspektionen unter Artikel IV und V, die haben vor allem mit Chemiewaffen zu tun, also mit Chemiewaffenproduktionsanlagen, Chemiewaffenlagerstätten und mit Chemiewaffenvernichtung. Vom Prozess her läuft jede Inspektion sehr ähnlich ab: Zuerst wird ein Team zusammengestellt und es bekommt einen Teamleader. Dieser Teamleader bekommt ein Inspektionsmandat, unterzeichnet vom OPCW-Generaldirektor, und erhält dann den Auftrag, die Inspektion einer bestimmten Anlage vorzubereiten. Das sind maximal zwei Wochen bis wenige Tage. Das Team kommt dann zusammen und bespricht seine Arbeit. Wenn es um Chemiewaffenanlagen unter Artikel IV geht, wie etwa Lagerstätten, geht es vor allem darum, zu überprüfen, ob die angegebenen Zahlen von gelagerten Chemiewaffen auch mit der Deklaration übereinstimmen. So geht man in diese Chemiewaffenlager, zieht sich den Schutzanzug an und zählt. Man schaut, ob die Zahlen mit den vom Vertragsstaat angegebenen übereinstimmen. Und wie ist es bei Chemiewaffenproduktionsanlagen? Da gibt es zwei Varianten: Wenn der Vertragsstaat die Chemiewaffenanlage schon ausser Betrieb genommen und vernichtet hat, dann bestätigt man das als Inspektor. Wenn der Vertragsstaat allenfalls beabsichtigt, eine Produktionsanlage für zivile Zwe-

Bild: Noë Flum

Ausbildungsprogramm hatte. Da wurde man dann 5 Monate lang in den verschiedensten Disziplinen, auch in den verschiedensten Ländern weltweit, geschult – je nach Spezialisierung. Die Inspektoren hatten unterschiedliche Spezialisierungen – ich war analytischer Chemiker und kam zuerst 2 Wochen nach Holland, dann 6 Wochen nach Indien, dann für 2 Wochen nach Deutschland, für 3 – 4 Wochen nach Finnland und schliesslich für 3 Wochen nach England. Dann wurde ich frühzeitig aus der Ausbildung herausgenommen, weil die Aufgaben in den ChemiewaffenVernichtungsanlagen beginnen mussten. Und von da an war ich dann Chemiewaffeninspektor.

Arbeiten in der Glovebox im chemischen Sicherheitslabor in Spiez

cke zu konvertieren, schaut man sich die an und nimmt zuerst die Herzstücke ausser Betrieb, damit mit dieser Anlage keine Chemiewaffen mehr produziert werden können, und plant das weitere Vorgehen. Bei Inspektionen unter Artikel VI, also «Activities Not Prohibited under this Convention», geht es von Anlagen, mit denen man Liste1-Chemikalien synthetisieren und verwenden darf, bis zu Standard-Industriebetrieben in der zivilen chemischen Industrie, also Liste-2- oder Liste-3-Anlagen, die DualUse Chemikalien herstellen, weiterhin die «Other Chemical Production Facilities», also Anlagen, die jährlich mehr als 200 Tonnen von organischen Chemikalien oder über 30 Tonnen von phosphor-, schwefel- oder fluorhaltigen Chemikalien hergestellt haben. All diese Anlagen werden durch die OPCW inspiziert, das sind aber viel kürzere Inspektionen. Sie dauern vor Ort nur einen bis wenige Tage. Die zeitlich aufwendigsten Inspektionen sind die in Chemiewaffenvernichtungsanlagen. Das sind sogenannte «monitoring missions». Wie gehen die vonstatten? Bevor so eine Anlage in Betrieb geht, wird mit der OPCW und den Inspektoren verhandelt, wie die Verifikation genau aussehen darf und an welchen Punkten Inspektoren kontrollieren könnten und dürfen. 9


Bild: Labor Spiez

CHEMIE

Stefan Mogl

Diese Chemiewaffenvernichtungsanlagen sind industrielle Betriebe, die Tag und Nacht operieren. Immer wenn Chemiewaffen aus einem Lagerbestand vernichtet werden, schaut ein Inspektor der OPCW zu. Nach drei bis sechs Wochen gibt es dann einen Bericht, wie viel Kampfstoff oder welche Mengen an chemischen Waffen in einer bestimmten Zeit verifiziert und vernichtet wurden. Werden Sie selbst auch nach Syrien gehen? Nein. Ich glaube, dass die OPCW, wenn sie auf zusätzliches Personal angewiesen ist, vor allem auf Inspektoren zurückgreifen wird, die die Organisation vor nicht allzu langer Zeit verlassen haben. Ich war die letzten sechs Jahre Mitglied des wissenschaftlichen Beirates (OPCW Scientific Advisory Board, Anmerkung Red.) und bis Juni dieses Jahres der Vorsitzende, und ich arbeite immer noch in drei Arbeitsgruppen des wissenschaftlichen Beirates. Dort werde ich versuchen, meinen Beitrag zu leisten. Hat die Schweiz noch Chemiewaffeninspektoren bei der OPCW? Nicht mehr, nein, aber Deutschland hat noch welche. Wie will man sicherstellen, dass man in Syrien auch wirklich alle Anlagen und Waffen beseitigt hat? Dem Chemiewaffenübereinkommen CWÜ tritt jeder Vertragsstaat freiwillig bei und ist für die Richtigkeit der Information, die er 10

der OPCW zur Verfügung stellt, auch im Hinblick auf seine industriellen Tätigkeiten, verantwortlich. Die Aufgabe der OPCW ist zu überprüfen, ob diese Deklarationen korrekt sind. Das CWÜ kennt mit den «Challenge Inspections» einen ganz speziellen Kontrollmechanismus. Die Challenge Inspection bedeutet auch «anytime, anywhere»: Wenn ein Vertragsstaat der OPCW Informationen hat, aus denen er schliesst, dass ein anderer Vertragsstaat seine Auflagen nicht voll und ganz erfüllt, dann kann er den OPCW-Generaldirektor informieren und eine sogenannte Challenge Inspection beantragen. Es muss bekannt sein, wo die Verletzung der Konvention vorliegen sollte, in welchem Rahmen sie ist, um was es sich genau handelt – dann wird der Generaldirektor ein Inspektorenteam losschicken. Und diese Inspektion kann nur sehr schwer gestoppt werden. Der zu inspizierende Staat erhält nur zwölf Stunden Vorwarnung, und die Inspektion kann nur durch eine Dreiviertelmehrheit der Mitglieder des Exekutivrates gestoppt werden. Dies bedeutet, dass der OPCW-Generaldirektor und auch die Vertragsstaaten ein sehr starkes Instrument haben: Immer wenn sie einen Verdacht hegen, dass irgendwo etwas nicht ganz offen gelegt wurde, kann man das mit einer Verdachtsinspektion überprüfen. Das ist heute ein relativ politisches Instrument, weil es seit dem Inkrafttreten des CWÜ noch keine Challenge Inspections gegeben hat. Die OPCW hatte bis anhin aber auch noch nie eine «Investigation of Alleged Use» durchgeführt, wie sie es jetzt zur Unterstützung der UNO auch in Syrien gemacht hat. Es ist also durchaus möglich, dass sich in Zukunft auch hier noch Veränderungen zeigen werden. Giftgas soll am Ort der Herstellung vernichtet werden. Da fallen auch die Primärstoffe wieder an, die zum Beispiel nach der Spaltung durch Hydrolyse entstehen. Wie kann man verhindern, dass diese Primärstoffe missbraucht werden, um wieder neue chemische Waffen zu produzieren? Das Hydrolysat, die «reaction mixture», wenn man chemische Kampfstoffe hydrolysiert hat, ist so nicht direkt wieder einsetzbar. Die müsste man aufreinigen und die PrecursorSubstanzen wieder sauber trennen. Das ist technisch möglich, aber aufwendig. So et-

was müsste man schon vorher planen und in den entsprechenden Anlagen machen. Nur dass nicht der Eindruck entsteht, dass jemand sofort Chemiewaffen herstellen kann, wenn er dieses Hydrolysat stiehlt. Das Chemiewaffenübereinkommen spricht von «irreversible way» of destruction. Ein sogenannter «Endpoint of Destruction» wird mit der OPCW verhandelt. Das kann Munition sein oder ein Kampfstoff. Und solange dieser «Endpoint of Destruction» nicht erreicht ist, wird die OPCW das anfallende Material auch weiter kontrollieren. Was ist im Hinblick auf den Einsatz in Syrien Ihre grösste Sorge? Meine grössten Bedenken sind bezüglich der Sicherheit des Personals. Die OPCW hat von April 1997 bis September 2013 5289 Inspektionen in 86 Vertragsstaaten durchgeführt, ohne dass jemals etwas passiert ist. Doch bis jetzt gab es noch nie Inspektionen und Vernichtungsaufgaben in einem Gebiet, wo ein aktiver Konflikt ausgetragen wird. Die Situation in Syrien ist bezüglich der Sicherheitslage ganz anders, und diese Sicherheitslage muss sicher regelmässig beurteilt werden. Und man sollte die Organisation auch nicht zu stark dazu ermutigen, unnötige Risiken in Kauf zu nehmen. Es geht darum sicherzustellen, dass die vorhandenen Waffenbestände nicht mehr einsatzfähig sind. Aber man muss den Schutz des Personals so weit wie möglich auch sicherstellen. Denken Sie, dass die Organisation jetzt grössere Risiken eingehen könnte vor dem Hintergrund, dass sie den Nobelpreis bekommt? Das glaube ich nicht. Man ist jetzt in einer ausserordentlichen Situation, und in dieser sehr speziellen Situation will und wird man das Beste daraus machen. Die Organisation ist äusserst kompetent im Einschätzen von Risiken, wenn es um chemische Waffen geht, und ich bin sicher, sie wird jetzt auch von der UNO und allenfalls von Vertragsstaaten bei der Einschätzung der Sicherheit vor Ort entsprechend unterstützt.

Herr Mogl, ich danke Ihnen sehr für das Gespräch. 11/ 2013


CHEMIE

Neue Katalysatorklasse nutzt Halogenbrücken für umweltfreundlichere Produktion

Halogenbrücken als Katalysatoren Katalysatoren sind wichtig für die chemische Industrie, denn sie beschleunigen Reaktionen und erhöhen deren Ausbeute. Viele der heute eingesetzten Katalysatoren basieren auf teuren und umweltschädlichen Metallen. Münchner Chemiker zeigen nun eine Alternative auf: Ungiftige Verbindungen, nämlich Halogenbrücken-Donoren, können als organische Katalysatoren wirken und stellen damit eine grüne Alternative zu den metallischen Varianten dar.

Kristallstruktur des organischen Katalysators: Die eingezeichneten Abstände zwischen Iod (lila) und Chlor (grün) lassen auf eine zweizähnige Koordination des Katalysators an das Substrat schliessen (unten).

Bilder: Stefan Huber / TUM

Etwa 90 Prozent aller chemischen Produkte benötigen im Lauf ihrer Herstellung einen Katalysator. Dieser beschleunigt Reaktionen und reduziert den Energieaufwand. Hierbei greift er zwar ins Reaktionsgeschehen ein, wird jedoch selbst nicht verbraucht. Viele

Halogenbrücken zweier Iod-Atome (blau) lockern die Bindung zwischen Chlor- (grün) und Kohlenstoffatom (grau). Das Chloratom kann so leichter gegen einen anderen Baustein ausgetauscht werden.

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Katalysatoren können auf diese Weise ein Millionenfaches ihrer eigenen Masse an Reagenzien umwandeln und sind daher von hohem wirtschaftlichem Nutzen. Oft jedoch basieren Katalysatoren organischer Reaktionen, wie sie beispielweise in der Kunststoffherstellung verwendet werden, auf teuren und giftigen Schwer- oder Übergangsmetallverbindungen. Organische, nicht-metallische Katalysatoren sind hier eine gute Alternative. Für die meisten dieser «Organokatalysatoren» bildet das Lewis-Säure/Base-Prinzip die Grundlage: Stark positiv polarisierte Wasserstoffatome, sogenannte Lewis-Säuren, interagieren über schwache Wasserstoffbrückenbindungen mit negativ polarisierten Substraten, den Lewis-Basen.

Iodbrücken-Donoren fungieren als weiche Lewis-Säuren Nun stellen Wissenschaftler um Stefan Huber und Florian Kniep vom Institut für Organische Chemie der Technischen Universität München einen neuen Typ von Organokatalysatoren vor, der nicht über ein Wasserstoff-, sondern über ein Halogenatom, wie beispielsweise Iod, an das Substrat bindet: Diese Art von Katalysatoren werden als Halogenbrücken-Donoren bezeichnet. Das Vorhandensein eines oder mehrerer Iodatome verleiht den Halogenbrücken-basierten Katalysatoren besondere Eigenschaften: Nach einer bekannten chemischen Regel verbinden sich sogenannte harte Lewis-Säuren, die eine geringe Polarisierbarkeit aufweisen, am besten mit ebenfalls harten Lewis-Basen. Dies ist bei den Wasserstoffbrücken-basierten Katalysatoren der Fall. Umgekehrt reagieren leicht polarisierbare, weiche Lewis-Säuren am besten mit weichen Lewis-Basen. Die neuen HalogenbrückenDonoren sind solche weichen Lewis-Säuren,

was sie zu guten Katalysatoren für ebenfalls weiche Lewis-basische Substrate macht – ein Bereich, den die bislang verwendeten Wasserstoffbrücken-Donoren noch kaum abdecken können. «Langfristig erwarten wir, dass sich Halogenbrücken-basierte Organokatalysatoren und Wasserstoffbrücken-Donoren gegenseitig ergänzen», sagt Florian Kniep. «Ausserdem könnten sich Halogenbrücken als vorteilhaft für zukünftige enantioselektive Umsetzungen erweisen, bei denen gezielt nur eines von zwei möglichen Molekülen entsteht.» Für seine Arbeit auf dem Gebiet der Organokatalyse wurde Florian Kniep Ende Juli mit dem Forschungspreis der Evonik Industries AG ausgezeichnet. Quelle: Technische Universität München Originalpublikationen F Kniep et al., «Organokatalyse mit neutralen mehrzähnigen Halogenbrückendonoren», Angew Chem 125(27), 7166–7170 (2013) SM Walter, F Kniep, E Herdtweck, SM Huber, «Halogenbrücken-induzierte Aktivierung einer Kohlenstoff-HeteroatomBindung», Angew Chem 123(31), 7325–7329 (2011)

Kontakt Prof. Stefan Huber Lehrstuhl für Organische Chemie 1 Technische Universität München Deutschland stefan.m.huber@tum.de www.ch.tum.de/oc1/shuber

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CHEMIE

Tandemreaktion erlaubt die Aufarbeitung von Lignin unter milden Bedingungen

Veredelung von Kraftstoffen mit Holz Die Rohstoffquelle Holz könnte sich künftig leichter anzapfen lassen. Chemiker haben einen effizienten Weg gefunden, die Bestandteile des Biopolymers Lignin einfacher nutzbar zu machen. Lignin war bisher sehr schwer zu verarbeiten. Die Forscher können die Bausteine nun chemisch so umwandeln, dass diese besser verfügbar werden. Dies gelingt ihnen mit einem dreistufigen katalytischen Prozess unter relativ milden Bedingungen, bei denen die Sauerstoffanteile des Lignins eliminiert werden.

Bild: Frank Vinken für die MPG

gen stetig. Forscher des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr (MPI-KOFO) suchen daher nach nachhaltigen und klimaneutralen Alternativen zu den fossilen Rohstoffen – nicht nur für den Sprit von morgen, sondern auch als Ausgangssubstanzen in der chemischen Industrie. Eine Quelle dafür könnte Lignin sein. Lignin ist ein Biopolymer, das Bäume und Sträucher in ihre Zellwände einlagern. Es durchdringt die Cellulosefasern von Holzzellen und macht sie fest – eben holzig. Die vielfach vernetzten Kettenmoleküle bilden 20 bis 30 Prozent der Trockenmasse holziger Pflanzen. Ihre Bausteine könnten für die chemische Industrie nützlich sein – etwa zur Veredelung von Biokraftstoffen oder als Ausgangsmaterialien für Kunststoffe. Allerdings sind diese Bestandteile schwer zugänglich. Holzhackschnitzel werden in einer Kugelmühle zerkleinert und mit Säure versetzt. Dadurch wird das Biopolymer Lignin in seine Bestandteile aufgespalten.

Das Potenzial von Lignin ist schwierig zu nutzen

Dass die fossilen Rohstoffe endlich sind, merkt man schon beim Tanken oder beim Kauf von Heizöl: Die Brennstoffpreise stei-

«Man kennt das Potenzial von Lignin schon sehr lange», erklärt Roberto Rinaldi, Forschungsgruppenleiter am MPI-KOFO. Bisher konnte dieses aber nicht mit wirtschaftlich

vertretbarem Aufwand ausgeschöpft werden. Zwar zersetzt Säure bei hoher Temperatur die stark vernetzten Kettenmoleküle des Lignins in kleinere Einheiten, dabei entsteht aber ein wildes Gemisch zahlloser sauerstoffhaltiger Verbindungen, die nur schwer getrennt werden können. Die Arbeitsgruppe um Rinaldi hat einen relativ einfachen Weg gefunden, Lignin zu spalten und gleichzeitig den Sauerstoff weitgehend aus diesen Verbindungen zu entfernen. So bleiben hauptsächlich Kohlenwasserstoffe, vor allem sogenannte Arene, also aromatische Verbindungen, zurück. Deren Separation ist wesentlich einfacher. Das Gemisch des gespaltenen Lignins besteht aus Phenolen und anderen sauerstoffhaltigen aromatischen Verbindungen. In einem Batch lassen die Forscher drei Reaktionen ablaufen, in denen ein einfacher Alkohol den Phenolen über verschiedene Zwischenschritte Sauerstoff entzieht. Dabei wird ein Teil der Ausgangsstoffe vorübergehend hydriert, bindet also Wasserstoff. «Wir können die Reaktionen kombinieren, weil wir zwei Katalysatoren zusammenspielen lassen», erklärt Rinaldi. Katalysatoren

Zahl des Monats: 200 000 Die Schweizer Stiftung für Klimaschutz «Fair Recycling» hat in ihrem Pionierprojekt 200 000 Kühlgeräte recycelt. Die Rohstoffe wurden dabei zur Wiederverwertung aufbereitet und giftige Substanzen wie Quecksilber umweltgerecht entsorgt. Von besonderer

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Bedeutung war dabei die Beseitigung der Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW), die in den Kühlgeräten eingesetzt werden. Deren Schädlichkeit für die Atmosphäre wurde erst 1987 im Zuge des Montrealer Protokolls anerkannt. Die meisten Staaten stimmten damals

der Reduktion der FCKW zu, die die Ozonschicht angreifen und gleichzeitig den Treibhauseffekt verstärken. Fair Recycling geht davon aus, dass die Aufarbeitung der FCKW einer Reduktion des Treibhausgas-Ausstosses von 250 000 Tonnen CO2-Äquvalenten entspricht.

Die in einem Kühlschrank enthaltenen FCKW haben also denselben Treibhauseffekt wie mehr als eine Tonne CO2. Nebenbei konnten mit dem Projekt in São Paolo, Brasilien, 100 Arbeitsplätze geschaffen werden. (SW)

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CHEMIE

Bild: Nach X Wang, R Rinaldi: A Route for Lignin and Bio-Oil Conversion: Dehydroxylation of Phenols into Arenes by Catalytic Tandem Reactions. Angewandte Chemie int. ed. DOI: 10.1002/anie.201304776. 2013. Reproduced with permission.

sind chemische Werkzeuge, die Reaktionen beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Die Katalysatoren, die Rinaldi verwendet, sind bekannt. Zum einen wird Raney-Nickel eingesetzt – ein Pulver, das vor allem poröses Nickel enthält und Wasserstoff an organische Moleküle vermittelt; zum anderen sind es Zeolithe, poröse Alumosilikate, die einem Zwischenprodukt Wasser entziehen.

Der kombinierte Prozess braucht weniger Energie Bisher sind hohe Temperaturen bis 500 Grad Celsius und Drücke bis zu 200 bar – dem 200-Fachen des Atmosphärendrucks – nötig, um die Bruchstücke des Lignins aufzubereiten. Dagegen läuft der kombinierte Prozess der Mülheimer Forscher unter relativ milden 150 Grad Celsius und bei Drücken unter 40 bar ab und braucht daher weniger Energie. «Apparaturen für die Reaktionen sollten nicht kompliziert zu bauen sein», sagt Rinaldi. Selbst wenn die Ausbeute der einzelnen Substanzen aus dem Lignin für die Industrie zu gering ist, eignen sich die Produkte zumindest, um synthetische Kraftstoffe zu veredeln. Denn sie sind sehr energiereich und müssen für Treibstoffe nicht sortenrein vorliegen. Rinaldi erklärt: «Den Kraftstoffen, die nach dem Fischer-Tropsch-Prozess hergestellt werden, fehlen solche Kohlenwas-

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Neuer Prozess für die Depolymerisation von Lignin: Die Umwandlung von Lignin in niedrigsiedende Arene anstatt hochsiedender Phenole könnte eine enorme Vereinfachung konventioneller Raffinerieprozesse bedeuten. Die Methode stellt gleichzeitig einen allgemeinen Zugang zur Veredelung von Bioölen zu Arenen unter milden Bedingungen dar.

serstoffe, die aber für die Luftfahrt und für Otto-Motoren benötigt werden.» Quelle: MPI-KOFO Originalpublikation X Wang, R Rinaldi, «A Route for Lignin and Bio-Oil Conversion: Dehydroxylation of Phenols into Arenes by Catalytic Tandem Reactions», Angew Chem Int Ed, DOI: 10.1002/anie.201304776 (2013)

Kontakt Dr. Roberto Rinaldi Abteilung für Heterogene Katalyse Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Mülheim a. d. Ruhr Deutschland rinaldi@kofo.mpg.de www.kofo.mpg.de

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CHEMIE

Räumlich separierter Photokatalysator ermöglicht effektivere Wasserspaltung

Mit Abstand zu grösserem Erfolg Die photokatalytische Wasserspaltung nutzt Sonnenlicht, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Sie ist eine umweltfreundliche Methode zur Wasserstofferzeugung für Brennstoffzellen. Japanische Forscher haben jetzt eine neue Methode entwickelt, mit der effektivere Photokatalysatoren hergestellt werden können. Dabei werden winzige Hohlkugeln eingesetzt, die innen und aussen mit verschiedenen Cokatalysatoren beschichtet sind.

Hier wird eine einfache Methode zur Herstellung von Kern-Schale-Photokatalysatoren mit getrennten Cokatalysatoren zur Wasserspaltung vorgestellt. Die hohe Aktivität wird der KernSchale-Struktur und den getrennten Cokatalysatoren zugeschrieben, die das Trennen und Sammeln von Elektronen und Ladungslöchern am entsprechenden Cokatalysator durch aktive Verbesserung des Elektronen- (e – ) und Löchertransports (h +) fördern. Das einfallende Licht (hν) kann Elektronen und Ladungslöcher trennen. Bild: Nach: D Wang et al.: Core/Shell Photocatalyst with Spatially Separated Cocatalysts for Efficient Reduction and Oxidation of Water. Angewandte Chemie. DOI: 10.1002/ange.201303693. 2013. Reproduced with permission.

Bei der photokatalytischen Wasserspaltung fängt der Katalysator – meist ein Halbleiter – Photonen ein. Elektronen werden angeregt und aus dem Valenzband in das Leitungsband gehoben. Im Valenzband hinterlassen die Elektronen Leerstellen, die als positiv geladene «Ladungslöcher» betrachtet werden. Schaffen es Elektronen und Löcher, zur Oberfläche des Katalysators zu wandern, bevor die entgegengesetzten Ladungen wieder rekombinieren, können sie auf Wassermoleküle übertragen werden. Hier können sie genutzt werden, um Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff umzusetzen. Zwar werden seit langem neue Katalysatorsysteme untersucht und entwickelt, allerdings mit bisher eher bescheidenem Erfolg bezüglich deren Effektivität. Rein theoretisch sollten Katalysatoren auf der Basis von Tantalnitrid (Ta3N5) besonders geeignete Kandidaten für eine Photokatalyse mit sicht14

barem Licht sein. Zwei Hauptprobleme haben den Durchbruch in der Praxis bisher aber verhindert: Zum einen reagieren die entstehenden Produkte, Sauerstoff und Wasserstoff, auf der Oberfläche des Katalysators sofort wieder zurück zu Wasser. Zum anderen findet die Rekombination zwischen den entstehenden Elektronen und Löchern viel zu schnell statt. Cokatalysatoren sollen die Leistungsfähigkeit verbessern, indem sie Elektronen oder Löcher einfangen und auf das Wasser übertragen. Edelmetalle wie Platin können den Teilschritt der Reduktion zu Wasserstoff verbessern, Metalloxide wie Iridium- und Cobaltoxid die Oxidation zu Sauerstoff. Das Bestücken von Photokatalysatoren mit beiden Sorten von Cokatalysatoren brachte aber noch keinen durchschlagenden Erfolg. Das Team um Kazunari Domen von der Universität Tokio versuchte nun, die beiden

Cokatalysatoren nicht gleichmässig über den Katalysator zu verteilen, sondern räumlich zu trennen. Um dies zu erreichen, entwickelten sie eine einfache Methode zur Herstellung von Kern-Schale-Mikropartikeln. Zunächst werden Siliciumdioxid-Mikrokügelchen mit Platinnanopartikeln und anschliessend mit Tantaloxid beschichtet. Letzteres wird im nächsten Schritt mit Ammoniak zu Tantalnitrid umgesetzt und dann mit Iridium- oder Cobaltoxid umhüllt. Der Siliciumdioxid-Kern kann selektiv herausgelöst werden. Übrig bleiben hauchdünne, poröse Hohlkugeln aus Tantalnitrid, die innen mit Platinnanopartikeln, aussen mit Iridiumoder Cobaltoxid beschichtet sind. Dank dieses speziellen Aufbaus finden die beiden Teilreaktionen nicht mehr in unmittelbarer Nähe statt, wodurch sich die Ladungstrennung und damit die photokatalytische Aktivität deutlich verbessern. Quelle: Angewandte Chemie / Wiley-VCH Originalpublikation D Wang et al., «Core / Shell Photocatalyst with Spatially Separated Cocatalysts for Efficient Reduction and Oxidation of Water», Angew Chem 125(43), 11462–11466 (2013)

Kontakt Prof. Kazunari Domen Department of Chemical System Engineering The University of Tokyo, Japan domen@chemsys.t.u-tokyo.ac.jp www.domen.t.u-tokyo.ac.jp/english/ index_framepage_E.html

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CHEMIE

Die Reaktivität einzelner Konformere präzise untersuchen

Chemie mit sortierten Molekülen

Bild: Yuan-Pin Chang, DESY, Hamburg

Die vollständige Kontrolle chemischer Reaktionen ist ein grosses Ziel in der Chemie. Nun ist es Forschern erstmals gelungen, einzelne Formen eines Moleküls mit elektrischen Feldern auszusortieren und gezielt zur Reaktion zu bringen. Durch Analyse der Reaktionsgeschwindigkeiten konnte ein Zusammenhang zwischen der räumlichen Struktur der aussortierten Moleküle und ihrer chemischen Reaktivität hergestellt werden.

sche Reaktion einspeisen lassen.

elektrischen Eigenschaften der beiden Molekülformen erklärt werden konnte.

Dabei machten sich die Forscher zunutze, dass durch eine Änderung der Form eines Moleküls in der Regel auch sein Dipolmoment modifi ziert wird. Das Dipolmoment beschreibt, wie ein Molekül auf Verschiedene 3-Aminophenol-Konformere in einem Molekülstrahl ein elektrisches Feld werden in einem elektrischen Feld räumlich getrennt und zur geziel- reagiert. Innerhalb der ten Reaktion mit Kalziumionen gebracht, die durch Kühlung mit Sortiermaschine liegt Laserlicht im Raum lokalisiert werden. nun ein ungleichmässiges elektrisches Feld Die Reaktivität einer chemischen Verbin- vor, in dem die einzelnen Konformere undung, also ihre Fähigkeit, in einer Reaktion terschiedlich stark abgelenkt und somit umgesetzt zu werden, wird massgeblich räumlich voneinander getrennt werden. durch die Form ihrer Moleküle bestimmt. Komplexe Moleküle liegen häufig in unter- In einem ersten Experiment trennten die schiedlichen Formen vor, sogenannten Forscher zwei Konformere von 3-AminoKonformeren, bei denen die Bausteine des phenol, einer gut bekannten Verbindung, Moleküls räumlich unterschiedlich angeord- die industriell breite Anwendung findet. Die net sind. Konformere wandeln sich jedoch beiden Konformere unterscheiden sich leoft leicht ineinander um, sodass eine de- diglich in der räumlichen Anordnung eines taillierte Untersuchung dieser Effekte sich einzelnen Wasserstoffatoms. Die getrennbislang sehr schwierig gestaltete. ten Konformere wurden dann in eine Reaktionskammer gelenkt, wo sie mit elektDie Wissenschaftler um Stefan Willitsch risch geladenen Kalziumatomen – das vom Departement Chemie der Universität heisst: Ionen – in einer Falle reagierten. Die Basel und Jochen Küpper vom Hamburger Ionen wurden dabei durch Laserlicht bis Center for Free-Electron Laser Science fast auf den absoluten Temperatur-Null(CFEL, DESY) haben einen neuen Ver- punkt bei minus 273 Grad Celsius abgesuchsaufbau entwickelt, mit dem sich die kühlt. Dadurch lokalisierten sie sich im Reaktivität einzelner Konformere präzise Raum und bildeten ein ideales Zielobjekt untersuchen lässt. Die Forscher erzeugten für Reaktionen mit den getrennten Konforeinen Strahl von Molekülen, aus dem sich meren. So konnten die Forscher zeigen, in einer «molekularen Sortiermaschine» dass das eine Konformer doppelt so gezielt einzelne Konformere aus einer schnell mit den Kalziumionen reagiert wie Mischung herauspicken und in eine chemi- das andere, was mit den unterschiedlichen

Auf diese Weise ermöglicht die Methode neue Einsichten in fundamentale Reaktionsmechanismen und die Zusammenhänge zwischen Molekülkonformation und chemischer Reaktivität. Daraus ergeben sich weitreichenden Anwendungen in der chemischen Katalyse und der Synthese neuer Moleküle.

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Quelle: Universität Basel Originalpublikation Yuan-Pin Chang, Karol Długołecki, Jochen Küpper, Daniel Rösch, Dieter Wild, Stefan Willitsch, «Specific Chemical Reactivities of Spatially Separated 3-Aminophenol Conformers with Cold Ca + Ions», Science 342(6154), 98–101 (2013)

Kontakt Prof. Stefan Willitsch Departement Chemie Universität Basel Basel, Schweiz stefan.willitsch@unibas.ch www.chemie.unibas.ch/~willitsch Prof. Jochen Küpper Center for Free-Electron Laser Science, Deutsches ElektronenSynchrotron (DESY) Hamburg, Deutschland jochen.kuepper@desy.de desy.cfel.de/cid/cmi

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CHEMIE

Magnetische Levitation trennt Kristallpolymorphe nach ihrer Dichte

Schwebende Kriställchen

Bild: MBJ Manza et al., «Using Magnetic Levitation to Separate Mixtures of Crystal Polymorphs», Angew Chem 2013. DOI: 10.1002/ange.201305549. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.

Eine neu entwickelte Methode zur Auftrennung von Kristallformen könnte unter anderem dafür genutzt werden, die Bioverfügbarkeit von kristallinen Pharmaka zu verbessern. Die sogenannte «magnetische Levitation» erlaubt es, Kristallformen schnell und effizient aufzutrennen.

Arzneistoffe sind nicht die einzige Produktklasse, bei der verschiedene Kristallformen zu Problemen führen können. Bei Farbstoffen und Pigmenten etwa kann eine andere Kristallstruktur eine abweichende Farbe bedeuten, und bei Explosivstoffen kann die Zündempfindlichkeit unterschiedlich ausfallen. Nicht immer ist es möglich, die Kristallisation so zu beeinflussen, dass nur die gewünschte Kristallform auftritt, eine saubere Trennung ist oft schwierig oder sehr aufwendig. Das Team um Allan S. Myerson vom Massachusetts Institute of Technology und George M. Whitesides von der Harvard University hat kürzlich eine einfache Methode entwickelt, mit der sich Kristallformen minutenschnell, bequem und zuverlässig durch magnetische Levitation trennen lassen. Sie basiert darauf, dass verschiedene Kristallmodifikationen fast immer unterschiedliche Dichten haben.

Die Auftrennung im Magnetfeld in Fotografien: die Kristallmischungen (links), deren Auftrennung mittels «magnetischer Levitation» auf der charakteristischen Höhe (Mitte) und die isolierten Formen (rechts)

Entscheidend für die Wirksamkeit kristalliner Pharmaka ist nicht nur die molekulare Zusammensetzung, sondern oft auch die Kristallform, denn diese bestimmt die Löslichkeit und die Auflösegeschwindigkeit und damit die Bioverfügbarkeit. Forscher aus Cambridge (USA) haben kürzlich eine Methode entwickelt, mit der sich Kristallformen in einem Magnetfeld nach ihrer Dichte trennen lassen. In der Zeitschrift «Angewandte Chemie» demonstrieren sie jetzt die ausserordentliche Leistungsfähigkeit der Trennung per «magnetischer Levitation». 16

Die Höhe der KristallSchwebe entscheidet Und so funktioniert das pfiffige Verfahren: Zwei Magneten werden in einem Abstand von 4,5 cm so übereinander platziert, dass gleiche Pole zueinander weisen. So entsteht ein Magnetfeld mit einem Minimum in der Mitte zwischen den Magneten. Die Kristalle werden in einer paramagnetischen Lösung suspendiert und in einem Röhrchen in das Magnetfeld gegeben. Die Gravitation zieht die Kristalle in Richtung Gefässboden. Sinkt ein Kristall in Richtung des unteren Magneten, «verdrängt» es dafür ein Volumenelement der paramagnetischen Lösung und «schiebt» es nach oben. Das magnetische Feld wirkt auf die paramagnetische Lösung – je näher am Magneten, desto stärker die Anziehungskraft. Das Kri-

ställchen sinkt so lange, bis es eine Höhe über dem Magneten erreicht hat, in der die Gravitationskraft genauso gross ist wie die magnetische Anziehungskraft auf ein entsprechendes paramagnetisches Volumenelement. An dieser Stelle bleibt der Kristall in der Schwebe. Da die Gravitationskraft von der Dichte des Kristalls abhängt, ist die Höhe, ab der dieser in der Schwebe bleibt, für verschiedene Kristallformen unterschiedlich. Die Lösung wird nun einfach mit einer Kanüle aus dem Röhrchen abgezogen und in mehrere Fraktionen unterteilt. Anhand der Trennung verschiedener Kristallformen der Verbindungen 5-Methyl2-[(2-nitrophenyl)amino]-3-thiophencarbonitril, Sulfathiazol, Carbamazepin und trans-Zimtsäure konnten die Wissenschaftler jetzt eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit ihrer neuen Methode belegen, mit der sich noch Kristallformen mit Dichteunterschieden von nur 0,001 g/cm3 trennen lassen. Quelle: Angewandte Chemie / Wiley-VCH Originalpublikation M B J Manza et al., «Using Magnetic Levitation to Separate Mixtures of Crystal Polymorphs», Angew Chem 125(39), 10398–10401 (2013)

Kontakt Prof. George M. Whitesides Department of Chemistry and Chemical Biology Harvard University Cambridge, MA USA gwhitesides@gmwgroup.harvard.edu gmwgroup.harvard.edu

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BIOWISSENSCHAFTEN

Jungbrunnen: Neu entdeckte Hefe verjüngt sich mit jeder Zellteilung

Immun gegen das Altern Im Laufe ihres Lebens verändern sich Lebewesen auf vielfältige Weise und werden älter. Aber offenbar gibt es Ausnahmen: Max-Planck-Forscher haben eine Hefeart entdeckt, die ewig jung bleiben kann: Sie verjüngt sich, wenn sie sich fortpflanzt. Mit dieser Entdeckung lässt sich der Prozess des Alterns besser verstehen.

funktionsfähigem Material ausgestattet. Auch Hefe produziert so Nachkommen, die jünger als die Eltern sind – genau wie das beim Menschen auch der Fall ist.

Bild: MPI für molekulare Zellbiologie und Genetik

Eine Forschergruppe aus Dresden konnte jetzt zeigen, dass die Hefe Schizosaccharomyces pombe unter günstigen Bedingungen immun gegen das Altern ist. Wird die Hefe gut umsorgt, dann pflanzt sie sich so fort, dass die beiden entstehenden Tochterzellen Zellbestandteile zu gleichen Teilen erhalten. Da sie so auch beschädigtes Material unter sich aufteilen, erbt jede Tochterzelle nur die Hälfte der Schäden. Die entstehenden Zellen sind beide jünger als vorher. «Die Hefe verjüngt sich mit jeder Zellteilung», sagt Iva Tolic-Nørrelykke vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden.

Drei Generationen Hefezellen von der Mutterzelle (grün) über die Tochterzellen (rot) bis hin zur Enkelgeneration

In der Regel teilen sich Mikroorganismen auch bei einer symmetrischen Zellteilung nicht in zwei exakt gleiche Hälften. In Experimenten konnte gezeigt werden, dass geschädigte Bestandteile an die Zellmembran und den Zellkern binden können. Auf diese Weise erhält eine Zellhälfte vornehmlich älteres und damit auch defektes Zellmaterial, zum Beispiel verklumpte Proteine. Die andere Hälfte hingegen wird mit voll

Sobald die Hefe allerdings Stress wie giftigen Chemikalien oder Hitze ausgesetzt wird, beginnt sie, sich wieder in eine jüngere und eine ältere Zelle zu teilen – wie andere Zellen auch. Während die älteren Zellen schliesslich sterben, überleben die jüngeren Zellen lange genug, um sich auch bei widrigen Umständen fortzupflanzen. Dies macht die Hefe Schizosaccharomyces pombe zu einem interessanten Studienobjekt, um mehr über menschliche Zellen wie Keim-, Stamm- oder Krebszellen zu erfahren, denn auch diese Zelltypen altern nicht. Quelle: Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

www.chemiextra.com 11/ 2013

Originalpublikation M Coelho et al., «Fission yeast does not age under favorable conditions but does so after stress», Curr Biol 23(19), 1844–1852 (2013)

Kontakt Iva M. Tolic-Nørrelykke Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik Dresden Deutschland tolic@mpi-cbg.de www.mpg.de/151325/ mole_zellbiologie_genetik

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BIOWISSENSCHAFTEN

Temperaturgesteuerte Freisetzung von Pharmaka aus Mikrogefässen

Zur richtigen Zeit am richtigen Ort In der heutigen Pharmakologie ist nicht länger allein der Wirkstoff Gegenstand der Forschung, sondern auch dessen «intelligente» Distribution. Moderne Arzneistoffe sollen zielgenau im erkrankten Organ, dem Biorhythmus folgend oder nur bei bestimmten physiologischen Zuständen freigesetzt werden. Ein amerikanisch-koreanisches Team stellte jetzt «Mikrofläschchen» vor, deren «Korken» einen Inhaltsstoff erst bei Überschreiten einer definierten Temperatur freisetzen.

verlauf und als Antwort auf bestimmte physiologische Zustände oder Phasen einer Krankheit. Ein intelligenter Blutdrucksenker etwa könnte freigesetzt werden, wenn Körpertemperatur und Blutdruck aufgrund von Stress steigen. Bei einer Entzündung ist die Temperatur an der erkrankten Stelle meist erhöht, ein Medikament könnte gezielt in erhitzten Bereichen freigesetzt werden. Oder die erkrankte Körperstelle, zum Beispiel ein Tumor, könnte lokal erwärmt werden, wodurch Chemotherapeutika dann nur hier freigesetzt würden und so weniger Nebenwirkungen verursachten. Mit Kunststoffkorken: Mikrometergrosse Polystyrol(PS) -Behältnisse können mit Farbstoffmolekülen befüllt und dann mit einem Phasenwechselmaterial (PCM) verschlossen werden. Erwärmen über den Schmelzpunkt des PCM führt zur sofortigen Freisetzung des eingeschlossenen Farbstoffs. Das Freisetzungsprofil kann durch Verwendung einer Mischung zweier PCMs mit verschiedenen Schmelzpunkten beeinflusst werden.

Bisherige Ansätze für temperaturgesteuerte Mikrogefässe litten allerdings entweder an einer zu langsamen Beladung der KapBilder: DC Hyun, P Lu, S-I Choil, U Jeong, Y Xia: Microscale Polymer Bottles Corked with a Phase-Change Material for Temperature-Controlled Release. Angew Chem 2013. DOI: 10.1002/anie.201305006. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.

Biorhythmen können die Reaktion auf ein Arzneimittel zeitabhängig ändern. Auch bestimmte Beschwerden und Symptome können mit dem Biorhythmus variieren. So gibt es für Betablocker, Chemotherapeutika und Cortisonpräparate inzwischen zeitgesteuerte Einnahmeempfehlungen. Eine intrinsische, intelligente Steuerung der Freisetzung von Pharmaka gemäss den veränderten physiologischen Gegebenheiten ist eine Weiterführung dieses Gedankens. Insbesondere die Temperatur könnte hierbei als Regler interessant sein. Denn unsere Körpertemperatur ändert sich im TagesDie Grösse der Hohlräume in den Polystyrolkugeln kann durch Variieren des Wasser-Toluol-Volumenverhältnisses kontrolliert werden: a) 0,01, b) 0,05, c) 0,075. Die Balken in den Vergrösserungen messen 400 Nanometer. Der Plot in d) demonstriert die Abhängigkeit der Grösse der Hohlräume vom Wasser-ToluolVerhältnis.

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BIOWISSENSCHAFTEN

seln, zu geringer Fracht oder einer vorzeitigen Freisetzung des Wirkstoffs. Younan Xia und ein Team vom Georgia Institute of Technology, der Emory University in Atlanta (USA) sowie der Yonsei University in Seoul (Korea) haben jetzt eine neue Art von verkorkten Mikrofläschchen für Arzneistoffe entwickelt, die bei einer bestimmten Temperatur schmelzen und den Inhalt freigegeben. Zur Herstellung der Kapseln betten die Forscher die untere Hälfte von Polystyrolkugeln in einen dünnen Polymerfilm ein und tränken sie mit einer Toluol-Wasser-Mischung. Da Toluol und Wasser nicht gut mischbar sind, diffundiert Toluol in die Kugeln hinein. Anschliessend werden diese schockgefroren und gefriergetrocknet. Dabei wird das Toluol herausgezogen und tritt

an der Oberseite, wo es eine Öffnung und einen Hohlraum hinterlässt, wieder aus. Nun können die Gefässe rasch und einfach befüllt werden. Zum temporären Verschliessen wird ein Film des Kork-Materials auf einen Träger gezogen und auf die Unterlage mit den Gefässen gedrückt. Ethanol-Dampf bringt das Korkmaterial dazu, im Bereich der Gefässe zusammenzufliessen und diese hermetisch zu verschliessen. Über das Mischungsverhältnis der Komponenten des Korkmaterials, Tetradecanol und Laurinsäure, lassen sich Schmelztemperaturen im physiologisch interessanten Bereich einstellen.

Quelle: Angewandte Chemie / Wiley-VCH

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Originalpublikation DC Hyun, P Lu, S-I Choil, U Jeong, Y Xia, «Microscale Polymer Bottles Corked with a Phase-Change Material for Temperature-Controlled Release», Angew Chem 125(40), 10662–10665 (2013)

Kontakt Prof. Younan Xia Department of Biomedical Engineering Georgia Institute of Technology and Emory University Atlanta, USA younan.xia@bme.gatech.edu nanocages.com

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BIOWISSENSCHAFTEN

Neue Theorie der Synapsenbildung im Gehirn

Immer im Gleichgewicht

Bild: PLOS Computational Biology

Das menschliche Gehirn verändert sich ein Leben lang. Unablässig bilden sich neue Verbindungen aus, während unnütze Synapsen gekappt werden. Nach welchen Mechanismen, ist bisher kaum bekannt. Nun ist es gelungen, die Neuvernetzung im visuellen Cortex auf eine einfache homöostatische Regel zurückzuführen, die auch vielen anderen selbstregulierenden Prozessen in der Natur zugrunde liegt. Damit liefern die Forscher eine neue Theorie für die Plastizität des Gehirns – und einen neuen Ansatz für das Verständnis von Lernvorgängen oder die Therapie von Schädigungen und Erkrankungen des Gehirns.

Reorganisation im visuellen Kortex: vor (links), unmittelbar nach (Mitte) und in der späten Phase (rechts) nach Schädigung der Netzhaut. Die meisten Neurone in der Projektionszone des Netzhautschadens können infolge neu gebildeter Verbindungen zu Nachbarzellen wieder ihr ursprüngliches Aktivitätsniveau erreichen. Die Farben im unteren Bildteil zeigen die Positionen in der Netzhaut an, von denen der Input stammt, auf den die Nervenzellen am stärksten reagieren.

Das Gehirn erwachsener Menschen ist keineswegs fest verdrahtet. Das haben Wissenschaftler in den letzten Jahren mit verschiedenen bildgebenden Verfahren immer wieder festgestellt. Die sogenannte neuronale Plastizität spielt nicht nur eine Schlüsselrolle für das Lernen. Sie ermöglicht es dem Gehirn auch, sich von Schäden zu erholen und Funktionsverluste zu kompensieren. Noch relativ jung ist die Erkenntnis, dass sich auch im erwachsenen Gehirn nicht nur bestehende Synapsen anpassen, sondern sich darüber hinaus beständig neue Verbindungen aufbauen und reorganisieren. Bislang war jedoch nicht bekannt, wie diese natürlichen Umbauprozesse im Gehirn gesteuert werden. Jetzt stellen die Wissenschaftler Markus Butz vom Simulation Laboratory Neuroscience des Jülich 20

Supercomputing Centre (JSC) und sein Amsterdamer Kollege Arjen van Ooyen eine einfache Regel vor, die diese Neuvernetzung der Neurone erklären kann. «Die sogenannte Strukturplastizität des Gehirns ist sehr wahrscheinlich die Basis für Langzeitgedächtnisbildung», erläutert Butz. «Nicht nur beim Lernen, sondern insbesondere nach der Amputation von Körperteilen, Hirnverletzungen oder nach neurodegenerativen Erkrankungen oder Schlaganfällen bilden sich massiv neue Synapsen aus, um das Gehirn an die dauerhafte Veränderung der eingehenden Reize anzupassen.» Triebkraft für die Neubildung von Synapsen ist demnach das Bestreben der Neurone, ein vorgegebenes elektrisches Aktivitätslevel einzuhalten. Fällt die durchschnittliche elektrische Aktivität unter einen bestimmten

Wert, beginnt das Neuron, aktiv neue Kontaktstellen aufzubauen. Diese sind die Basis für neue Synapsen, die zusätzlichen Input liefern. Die Feuerrate steigt. Der Mechanismus greift auch umgekehrt: Sobald das Aktivitätslevel eine Obergrenze überschreitet, reduziert sich die Anzahl der synaptischen Verbindungen und steuert so einer übermässigen Erregung entgegen. Die Feuerrate sinkt. Solche Formen der homöostatischen Regulierung sind in der Natur häufig anzutreffen, etwa bei der Thermoregulation oder dem Erhalt des Blutzuckerspiegels. Ohne eine gewisse Erregung der Neurone geht es allerdings nicht, betont Butz: «Eine Nervenzelle, die keine Reize mehr erhält, verliert noch zusätzlich Synapsen und stirbt nach einer gewissen Zeit ab. Diese Einschränkung müssen wir berücksichtigen, damit die Ergebnisse in unseren Simulationen mit den Beobachtungen übereinstimmen.» Am visuellen Kortex haben die Wissenschaftler untersucht, nach welchen Prinzipien sich Nervenzellen neu zusammenschliessen und bestehende synaptische Verbindungen aufgeben. In diesem Hirnabschnitt erneuern sich kontinuierlich etwa zehn Prozent der Synapsen. Nach Schädigung der Netzhaut steigt diese Zahl noch deutlich an. Mit Computersimulationen gelang es den Forschern, diese Reorganisation der Neurone so zu rekonstruieren, wie sie sich experimentell im visuellen Cortex von Mäusen und Affen nach einer Schädigung der Netzhaut nachweisen liess. Der visuelle Cortex bietet sich zur Demonstration der Wachstumsregel an, weil er «retinotop» aufgebaut ist. Das bedeutet, auf der Netzhaut (Retina) im Auge nebeneinander abgebildete Punkte liegen wie auf einer Karte auch als Projektion nebeneinander auf 11/ 2013


der Sehrinde. Werden Bereiche der Netzhaut beschädigt, verändert sich der Input der damit verbundenen Projektionszellen. «In unseren Simulationen lässt sich erkennen, dass sich diese Bereiche, die keinen Input mehr von der Netzhaut erhalten, zunehmend quer vernetzen, sodass sie vermehrt Signale von ihren Nachbarzellen aufnehmen», erklärt Butz. Die Querverbindungen nehmen dabei langsam von aussen nach innen zu, ähnlich wie bei dem Schliessen einer Wunde, bis das ursprüngliche Aktivitätslevel annähernd wiederhergestellt ist.

Synaptische und strukturelle Plastizität «Mit der neuen Wachstumsregel lässt sich die strukturelle Plastizität auf ein ähnlich einfaches Prinzip zurückführen wie die synaptische Plastizität», erläutert van Ooyen, der bereits seit Jahrzehnten an Modellen für die Entwicklung von Nervennetzen forscht. Bereits 1949 hatte der Psychologieprofessor Donald Olding Hebb festgestellt, dass sich Verbindungen zwischen Neuronen, die sich häufig aktivieren, verstärken. Solche, die sich gegenseitig nur wenig beeinflussen, schwächen sich dagegen ab. Viele Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass diese Hebbsche Regel eine zentrale Rolle für Lern- und Gedächtnisvorgänge spielt. Während die synaptische Plastizität in erster Linie kurzfristige Prozesse von der Dauer weniger Millisekunden bis zu mehreren Stunden umfasst, erstreckt sich die strukturelle Plastizität eher über grössere Zeitskalen von mehreren Tagen und Monaten. Die Strukturplastizität ist daher gerade für die (Früh-)Rehabilitation neurologischer Patienten von zentraler Bedeutung, die ebenfalls über Wochen und Monate andauert. Wenn es gelingt, die Synapsenbildung korrekt vorauszuberechnen, so die Vision, könnten sich daraus wertvolle Hinweise für die Therapie von Schlaganfall-Patienten ergeben. Mit dem Wissen, wie sich die Hirnstruktur eines Patienten im Verlauf der Therapie verändern und umformen wird, könnten Ärzte die optimalen Zeitpunkte für Stimulations- und Ruhephasen festlegen und so die Wirksamkeit der Therapie verbessern. Quelle: Jülich Supercomputing Centre (JSC) Originalpublikation M Butz, A van Ooyen, «A simple rule for dendritic spine and axonal bouton formation can account for cortical reorganization after focal retinal lesions», PLoS Comput Biol 9(10) (published online 10 October 2013); DOI: 10.1371/journal.pcbi.1003259

Kontakt Dr. Markus Butz-Ostendorf Jülich Supercomputing Centre (JSC), Deutschland m.butz@fz-juelich.de www.fz-juelich.de/ias/jsc/slns

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BIOWISSENSCHAFTEN

Studie über funktionelle Vielfalt von Proteinen beim Menschen

Toleranz für fehlerhafte Proteine In einer aktuellen Studie untersuchten Forscher, wie sich Veränderungen in der DNA auf die Funktion der Proteine auswirken. Das Ergebnis: Viele Proteinvarianten funktionieren nur eingeschränkt, ohne dass wir davon krank werden. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass die funktionelle Vielfalt der Proteine eine wichtige Rolle bei der Evolution spielt. Es scheint eine grosse Spannweite von Mutationen zu geben – von neutral, wenn die Proteinfunktion nicht beeinträchtigt wird, bis krankmachend.

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Kein Mensch ist wie der andere: Obwohl alle Menschen die gleichen Gene besitzen, weicht ihr DNA-Code an vielen Stellen voneinander ab. Da die Gene den Bauplan für alle Proteine vorgeben, kommen auch die Proteine häufig in mehreren Varianten vor. Doch mit welchen Folgen? Kleinste Veränderungen in der DNA können bewirken, dass eine falsche Aminosäure in ein Protein eingebaut wird. In manchen Fällen reicht dafür schon der Austausch eines einzigen Basen-Bausteins in der DNA, ein sogenannter SNP (Single Nucleotide Polymorphism).

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«Viele dieser Punktmutationen bleiben folgenlos. Allerdings existieren im menschlichen Genom etwa 10 000 SNPs, die für den Einbau einer falschen Aminosäure sorgen. Und bei mindestens 2000 davon ist auch die Funktion des Proteins gestört», erklärt Yana Bromberg vom Department für Biochemie und Mikrobiologie an der Rutgers University. «Zum Teil sind sehr wichtige Proteine betroffen und die Veränderungen so gross, dass wir uns fragen müssen, wie eine Person mit dieser Mutation gesund sein kann.» Zudem unterscheiden sich zwei nichtverwandte Individuen in Tausenden von Mutationen, die auch auf Proteinebene sichtbar sind. Bisher war unklar, welche Auswirkungen diese vielen Mutationen in den kodierenden Bereichen der DNA haben. Zusammen mit ihrem Kollegen Peter Kahn und Burkhard Rost hat Bromberg diese «stillen» Mutationen untersucht.

Stille Mutationen bedeutender als vermutet «Wir fanden heraus, dass viele der Mutationen alles andere als still sind», fasst Rost das Ergebnis zusammen. Offenbar gibt es eine grosse Spannweite: Viele SNPs sind neutral, und die Funktion des Proteins wird nicht beeinträchtigt. Manche verursachen krankmachende Funktionsstörungen. Rost: «Dazwischen gibt es eine Grauzone mit Proteinen, die eine eingeschränkte biologische Funktion haben, aber vom Organismus toleriert werden – also unmittelbar keine Krankheiten auslösen.» Das Forscherteam analysierte über 1 Million SNPs aus verschiedenen DNA-Datenbanken. Mithilfe mathematischer Verfahren spielten sie

durch, wie sich DNA-Mutationen auf den Aufbau und die Funktion der Proteine auswirken. Damit konnten sie viele Mutationen schnell und kostengünstig auf mögliche Effekte untersuchen.

Proteinvielfalt befeuert Evolution Die Ergebnisse der Studie lassen vermuten, dass die Proteinfunktionen zwischen zwei Menschen stärker voneinander abweichen als bisher angenommen. «Menschen scheinen gut mit kleineren Funktionseinschränkungen leben zu können», so Rost. Die Wissenschaftler ziehen daraus den Schluss, dass die grosse funktionelle Bandbreite der Proteine ein wichtiger Motor für die Evolution ist. Bromberg ergänzt: «Ausserdem könnte die funktionelle Vielfalt neue Wege für eine personalisierte Medizin erschliessen.» Quelle: Technische Universität München Originalpublikation Y Bromberg, P C Kahn, B Rost, «Neutral and weakly nonneutral sequence variants may define neutrality», PNAS 110(35), 14255 – 14260 (2013)

Kontakt Prof. Burkhard Rost Lehrstuhl für Bioinformatik Technische Universität München Deutschland rost@tum.de www.rostlab.org

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NEWS

Mehr Nachhaltigkeit in der Lieferkette Um die Nachhaltigkeit in der Lieferkette zu verbessern, haben die Chemieunternehmen BASF, Bayer, Evonik Industries, Henkel, LANXESS und Solvay die Initiative «Together for Sustainability» (TfS) gegründet. Die Initiative hat die zwölfmonatige Pilotphase mit Assessments und Auditierungen in den globalen Lieferketten der Mitgliedsunternehmen mit grossem Erfolg abgeschlossen. Ziel der TfS-Initiative ist die Entwicklung und Umsetzung eines globalen Programms zur verantwortungsvollen Beschaffung von Gütern und Dienstleistungen und der Verbesserung der ökologischen und sozialen Standards bei Lieferanten. Teilnehmende Lieferanten brauchen jetzt nur noch ein Assessment- oder AuditFormular anstatt mehrerer Fragebögen zu beantworten. Die

sich daraus ergebenden Nachhaltigkeitsinformationen werden allen teilnehmenden Kunden zur Verfügung gestellt, welche ansonsten jeweils separate Assessments oder Auditierungen von den Lieferanten benötigen würden. Die Initiative basiert auf bewährten Verfahren und etablierten Grundsätzen wie dem United Nations Global Compact (GC) und Responsible Care Global Charter. Darüber hinaus werden die Richtlinien von der Internationalen Organisation für Arbeit (ILO), der Internationalen Organisation für Normung (ISO) und der amerikanischen Nichtregierungsorganisation Social Accountability International (SAI) berücksichtigt. Teilnehmende Die TfS-Initiative beinhaltet Assessments und Audits von Lie-

feranten durch unabhängige Experten. Als Partner für die Bewertung der Nachhaltigkeit von Lieferanten hat TfS EcoVadis, eine in Paris ansässige RatingAgentur für nachhaltiges Beschaffungsmanagement, ausgewählt. Die Ergebnisse und Scorecard Ratings sind innerhalb von TfS über eine webbasierte Plattform zugänglich. TfS arbeitet daneben auch mit unabhängigen Prüfgesellschaften zusammen, um die Performance von Lieferanten hinsichtlich Nachhaltigkeit zu ermitteln. Dies geschieht anhand vordefi nierter Prüfkriterien, die auf die Anforderungen der chemischen Industrie zugeschnitten sind. Dazu gehören Aspekte wie Management, Umwelt, Gesundheit und Sicherheit sowie Arbeitsund Menschenrechte bis hin zu

Themen der ethischen Unternehmensführung. Die Audits umfassen Vor-Ort-Prüfungen, zum Beispiel in Produktionsstätten, Lagerhallen und Bürogebäuden. Während der Pilotphase haben die TfS-Mitglieder rund 2000 Assessments und Audits initiiert. Die nächste Ausbaustufe zielt darauf ab, die Aktivitäten der TfS-Initiative auf weitere Beschaffungsmärkte auszudehnen und neue Mitglieder zu gewinnen.

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Cleanroom Experience Showroom eröffnet

Die Cleanroom Academy eröffnete am 19. September 2013 den Cleanroom Experience Showroom in Wangen an der Aare. Interessierte aus der Reinraumbranche, der Pharmaindustrie, der Medizintechnik und der Elektronik erhalten in dieser 24

Technologie- und Veranstaltungsplattform die Möglichkeit, sich zum Thema Reinräume weiterzubilden. Die Schweiz mit einem der am stärksten wachsenden Märkte in diesem Bereich hat effektiven Bedarf an einem Tagungszentrum, in dem

Seminare und Veranstaltungen für einen grösseren Personenkreis in der Reinraumbranche durchgeführt werden können. Eine solche Plattform steht nun mit dem Cleanroom Experience Showroom zur Verfügung. In einem von der CleanroomAcademy GmbH eigens eingerichteten Technikum und Trainingszentrum werden praxisbezogene Schulungen für das Reinraumpersonal angeboten, um die theoretischen Themen praxisorientiert zu trainieren. Dazu sind typische Reinraum-Elemente, wie z.B. Schleusen, Reinraumfussböden, Verbrauchsmaterialien und Wischequipment integriert. Angeschlossen ist ein Ausstellungsbereich mit 36 Ausstellungsständen, in dem Unternehmen ihr Produktportfolio

präsentieren können, sowie ein Get-Together-Bereich, in dem die Teilnehmer in lockerem Rahmen ihre Netzwerke pflegen können. Dieses Konzept eines Showrooms hat sich bereits bei der CleanroomAcademy in Leipzig bewährt. Die CleanroomAcademy wird in Zukunft regelmässig Seminare, Workshops, Expertentagungen und praxisnahe Schulungen in Wangen an der Aare abhalten. Darüber hinaus kooperiert sie mit der Organisation Swiss Contamination Control Society (SwissCCS).

CleanroomAcademy Vorstadt 4 CH-3380 Wangen an der Aare contact@cl-ex.ch www.cl-ex.ch 11/ 2013


LABORAPPARATE

Wir vertreten:

Im September vor 80 Jahren gründete Mads Clausen auf dem elterlichen Bauernhof in Nordborg, Dänemark, die dereinstige «Danfoss». Seitdem entwickelte sich das Unternehmen von einer Einzelfirma zu einem der weltweit führenden Anbieter energieeffizienter und innovativer Lösungen, der rund 23 000 Menschen beschäftigt und Vertriebsgesellschaften in 100 Ländern unterhält. Ein Grund für diesen Erfolg liegt in der früh geschaffenen Basis in Zukunftsmärkten. Unter der Firmierung «Dansk Køleautomatik- og Apparat-Fabrik» fertigt das Unternehmen noch im Gründungsjahr das erste Expansionsventil für Kühlsysteme. Es ist von Beginn weg international ausgerichtet: Bereits im Jahr 1939 beginnt man mit Exporten in das europäische Ausland und unterschreibt den ersten Distributorenvertrag mit der holländischen Firma Itho. Mit der Erfindung des Heizkörperthermostats im Jahr 1943 macht die Firma die verlustfreie Regelung von Raumtemperaturen möglich – auf Lösungen, die Kosten und Energie sparen und so CO2-Emissionen zu reduzieren helfen, konzentriert sie sich bis heute. 1946 wechselt das 11/ 2013

Niels Christiansen, Vorstandsvorsitzender und CEO, erklärt: «Der Weltmarkt war für uns bereits eine Stütze, lange bevor jedermann das Wort von der Globalisierung im Mund führte. Wir gehörten zu den Ersten, die sich auf den grossen aufstrebenden Märkten umsahen, und haben uns zielgerichtet um gute Beziehungen zu unseren Kunden und Geschäftspartnern bemüht. Auch künftig werden wir uns auf unsere Hauptmärkte und die BRIC-Staaten Brasilien, Russland, Indien und China konzentrieren, uns gleichzeitig aber verstärkt um neue Wachstumsregionen wie die Türkei und Indonesien bemühen, innerhalb derer wir ebenfalls Erfahrung haben.» Von Mads Clausens ersten Erfindungen an war Danfoss klar auf die Entwicklung innovativer Erzeugnisse konzentriert, die den Kunden weiterbringen. Es begann mit dem Expansionsventil und einem der weltweit ersten Heizkörperventile zur Wärmeregelung – und 1968 folgte die Fortsetzung mit dem VLT-Frequenzumrichter: Danfoss

Beratung

MEMMERT –

Danfoss-Gründer Mads Clausen

wird das erste Unternehmen, das diese Technologie zur Drehzahlregelung von Elektromotoren in Grossserie fertigt. Einige Jahre später regeln derartige Umrichter die Geschwindigkeit von AUDI-Montagebändern. Heute verfügt Danfoss über nahezu 50 verschiedene Produktlinien und investiert circa vier Prozent seines Umsatzes in die Entwicklung von Produkten, die grosse Energie- und CO2-Mengen einsparen. Dies zum Beispiel in der Lebensmittelkühlung, bei Klimaanlagen und Heizungen sowie bei der Arbeit von E-Motoren und mobilem Gerät. Nach dem Beginn der Wirtschaftskrise formulierte das Unternehmen 2010 als Antwort auf die konjunkturelle Talfahrt und die Probleme, denen es sich gegenübersah, eine explizite Strategie: «Core & Clear» führt Danfoss zurück zu seinen hohen Umsatz- und Gewinnzielen. Christiansen konkretisiert: «Unsere Produktentwicklung orientiert sich vollständig an den Wünschen unserer Kunden, die gezielt von Anfang bis Ende in den Prozess miteinbezogen sind, um sicherzustellen, dass sie präzis das erhalten, was für sie von höchstem Wert ist.»

Die neue Generation Feuchtekammern Universalschränke Brutschränke Sterilisatoren Kühlbrutschränke Klimaprüfschränke Vakuumtrockenschränke Wasser- und Oelbäder

Produkte

Am 1. September 1933 gründete Mads Clausen auf dem elterlichen Bauernhof in Nordborg, Dänemark, das dereinstige «Danfoss»Unternehmen.

Unternehmen seinen Namen zu «Danfoss»: «Dan» ist die Referenz an die dänischen Wurzeln; «foss» bedeutet fliessen und spielt auf den regulierten Fluiddurchfluss durch Ventile an. In Argentinien (Buenos Aires) hebt Danfoss 1949 seine erste Vertriebsgesellschaft ausserhalb von Dänemark aus der Taufe. Im Verlauf der 50er-Jahre gründet die Zentrale Tochtergesellschaften in den USA und Deutschland, und als die Globalisierung in den 90ern Fahrt aufnimmt, ist der Konzern mit Fabriken in Russland und China bereits vor Ort. Heute sind diese vier Länder seine grössten Märkte.

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Bilder: Danfoss

Vom Einzelunternehmen zum Weltmarktführer

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NEWS

Wasser, Prozessanalytik und BiobasedWorld auf der ACHEMA 2015 Erstmals stellt die ACHEMA 2015 gleich drei Themen in den Mittelpunkt: Prozessanalytik, industrielle Wassertechnik und die biobasierte Produktion sind Schwerpunkte der weltweit führenden Veranstaltung der Prozessindustrie, die vom 15. bis 19. Juni 2015 in Frankfurt am Main stattfindet. Natürlich kommen auch die anderen Bereiche von der Labor- und Analysentechnik bis zu den Verpackungsmaschinen, von Pumpen und Armaturen über alle Bereiche der Verfahrenstechnik bis zum Anlagenbau auf ihre Kosten. Prozessanalytik bietet weit mehr als «nur» die zeitnahe Erfassung von Messwerten. Sie liefert Informationen für die Prozessoptimierung und Prozessautomation und macht so grundlegende Veränderungen in der Prozessführung wie die Einführung von

«Quality by design» überhaupt erst möglich. Von der Labor- und Analysentechnik über die Messund Regeltechnik bis hin zu den Verfahrensentwicklern und den Zulieferern ist der Beitrag vieler Disziplinen gefragt, um die Möglichkeiten voll auszuschöpfen. Die industrielle Wassertechnik ist ein weiteres Thema, das international ganz oben auf der Agenda steht. Ob «zero liquid discharge» oder emissionsarme Produktion, längst schon geht es nicht mehr darum, einen Filter ans Abwasserrohr zu setzen. Stattdessen stehen Konzepte für ein kosten- und energieeffizientes integriertes Wassermanagement im Fokus der Entwicklungen. Die Rückgewinnung von Energie, Roh- und Wertstoffen, der Umgang mit Konzentraten und die Planung und Steuerung von Wasser- und Stoffströmen sind zentrale Fragen. Sie treiben

Verfahrenstechniker und Materialwissenschaftler ebenso um wie Chemiker, Anlagenplaner und Steuerungsexperten. Zusätzliche Herausforderungen schaffen neue Produktionsprozesse und wachsende Sparten wie die industrielle Biotechnologie, die ganz neue Anforderungen an die industrielle Wassertechnik stellen. Die «BiobasedWorld» bildet wie schon 2012 die biobasierte Produktion ab, die nach wie vor ein wesentliches Thema für Forschung und Industrie ist. Der Übergang in eine biobasierte Wirtschaft ist ohne biotechnologische Methoden nicht denkbar. Neben der Forschung und der Prozessentwicklung sind auch die Hersteller von Komponenten, die Anlagenbauer und die Mess- und Regeltechniker gefragt, um die Vision einer Bio-

ökonomie Wirklichkeit werden zu lassen. Die ACHEMA macht die Akteure in ihrer gesamten Breite sichtbar und ist ein wichtiges Forum, um Kontakte zu knüpfen und neue Entwicklungen zu diskutieren. Auch im Kongress wird die BiobasedWorld wichtige Beiträge leisten. Die ACHEMA ist das Weltforum für chemische Technik, Verfahrenstechnik und Biotechnologie. Alle drei Jahre präsentieren fast 4000 Aussteller aus mehr als 50 Ländern dem internationalen Fachpublikum neue Produkte, Verfahren und Dienstleistungen. Der begleitende Kongress ergänzt die Themenvielfalt der Ausstellung mit 800 wissenschaftlichen Vorträgen und zahlreichen Gast- und Partnerveranstaltungen. Mehr Informationen findet man unter www.achema.de

Compoundiertechnikum von Coperion: Kundenversuche im Fokus xis entspricht. Im angegliederten Labor werden die wichtigsten Qualitätsprüfungen versuchsbegleitend durchgeführt, und die Produktqualität wird schnellstmöglich analysiert.

Das neue Technikum in Stuttgart umfasst abgetrennte Versuchsräume im Erdgeschoss sowie die Dosierebene im 1. und die Produktbereitstellung im 2. Geschoss.

Die Coperion GmbH hat vor Kurzem das weltweit grösste Compoundiertechnikum in Betrieb genommen. Es ersetzt das bisherige Technikum und dient dazu, unter produktionsnahen Bedingungen die optimale Auslegung einer Compoundieranlage für Kunden zu erarbeiten sowie in internen Versuchen die Verfahrenstechnik weiterzuent26

wickeln und neue Maschinenteile zu erproben. Das neue Technikum ist für bis zu 100 Kundenversuche pro Jahr ausgelegt und mit 20 verschiedenen ZSK-Extrudern im Durchsatzbereich von 10 bis 3000 kg/h ausgestattet. Auf 2700 m2 Grundfläche und 4500 m2 Nutzfläche lassen sich die Versuchsanlagen so aufbauen, wie es der betrieblichen Pra-

Für Versuche zum Aufbereiten von technischen Kunststoffen werden die Maschinen modular und kundenspezifisch aufgebaut. Je nach Versuchsziel reicht die Durchsatzleistung vom Laborversuch bis zum mittleren Produktionsmassstab. Die Versuchsergebnisse aus dem Technikum übertragen die Experten von Coperion mit bewährten Scaleup-Methoden auf den Produktionsmassstab. In einer dem Technikum angeschlossenen Halle können Gesamtanlagen in Modulbauweise speziell für Werksinbetriebnahmen aufgebaut und

mit dem Originalprodukt getestet werden. Der grösste Raum im neuen Coperion-Technikum ist für Scale-up- und Entwicklungsversuche für die Polyolefinindustrie vorgesehen: Anlagen für nahezu alle Polyolefinanwendungen können simuliert werden. Darüber hinaus bietet ein integrierter Food-Bereich den Kunden eine Versuchsumgebung, die speziell für die Extrusion von Lebensmitteln ausgelegt ist. Neben dem neuen Technikum in Stuttgart verfügt Coperion über zwei weitere Compoundiertechnika und betreibt zudem auch das grösste Schüttgut-Technikum der Welt, sodass im Verbund die gesamte Prozesskette für das Aufbereiten von Kunststoffen abgedeckt ist. Quelle: Coperion GmbH 11/ 2013


Datenlogger für Validierung & Routinekontrolle IN KÜRZE ■ Das Textil-, Papier- und Emulsionsgeschäft von Clariant wurde von SK Capital Partners übernommen, einer in den USA ansässigen privaten Investmentgesellschaft. Das Unternehmen mit dem Namen Archroma startete am 1. Oktober 2013 als neuer Anbieter am Markt für Farb- und Spezialchemikalien. Zusammengeschlossen unter dem Dach von Archroma werden die ehemaligen Geschäftseinheiten von Clariant die Textil-, Papier-, Klebstoff-, Beschichtungs- und Bauindustrie auch weiterhin mit Spezialchemikalien und Farbstoffen beliefern. ■ Barbara Heise übernahm am 1. Oktober 2013 die Funktion des Managing Director der Bayer (Schweiz) AG. Heise blickt auf eine über 28-jährige Laufbahn beim Bayer-Konzern in verschiedenen Positionen und Ländern zurück. In der Schweiz leitet sie seit 2007 den Pharma- und Health-CareBereich. Im April 2013 übernahm sie zusätzlich die Rolle der Landessprecherin von Bayer Schweiz. Diese Funktionen wird sie zusätzlich zu ihrer neuen Aufgabe ausüben. ■ Der Spezialchemie-Konzern LANXESS und die italienische Distributionsfirma Mito Polimeri S.r.l. haben eine Vereinbarung zum Vertrieb von Hochleistungskunststoffen der Produktlinien Durethan (PA 6, PA 6.6) und Pocan (PBT) in Italien unterzeichnet. Innerhalb einer Neuausrichtung der Distributionsstrategie soll mit der Kooperation das derzeitige Vertriebs-

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IN KÜRZE

gebiet ausgedehnt und um die Regionen Piemont, Ligurien, das Aostatal und die Lombardei erweitert werden. ■ Merck Serono, die biopharmazeutische Sparte von Merck, hat ihren neuen weltweiten Hauptsitz im deutschen Darmstadt eröffnet. Die Ansiedelung dieses neuen Merck-SeronoHauptsitzes ist Teil des konzernweiten Veränderungsprogramms «Fit für 2018», in dessen Rahmen der gesamte Standort Darmstadt als weltweite Zentrale der Merck-Gruppe über die nächsten Jahre weiter ausgebaut wird. Mit dem Umzug der Merck-Serono-Zentrale von Genf nach Darmstadt waren Mitte 2012 rund 50 Merck-SeronoMitarbeiter nach Darmstadt gewechselt. ■ Der Industriegasespezialist und führende Wasserstoffversorger Air Products unterzeichnete Anfang Oktober einen Langzeitvertrag mit dem indischen Unternehmen Bharat Petroleum Corporation Limited (BPCL). Der Vertrag sieht vor, dass Air Products mehrere Anlagen zur Industriegaseherstellung in Kochi, Kerala, Indien, baut, besitzt und betreibt. Der neue Industriegasekomplex soll zukünftig BPCLs Raffinerie und einen geplanten Petrochemiekomplex in Kochi mit Wasserstoff, Synthesegas, Stickstoff und Sauerstoff versorgen. Es handelt sich hierbei um Indiens bisher grössten Auftrag für eine ausgelagerte Versorgung mit Wasserstoff und den Bau der ersten Wasserstoffanlagen von Air Products in Indien überhaupt.

IN KÜRZE ■ Seit September hält Endress+Hauser 47,33 Prozent der Stimmrechte an der Analytik Jena AG. Analytik Jena soll jedoch weiterhin eigenständig bleiben. Endress+ Hauser, einer der führenden Anbieter von Prozessmesstechnik, will mit der Übernahme ein Standbein in der Laboranalytik aufbauen. Analytik Jena ist in der klassischen Analysenmesstechnik wie auch in Biotechnologie und molekularer Diagnostik aktiv.

■ Der Pumpenhersteller Grundfos hat den ehemaligen Regional Managing Director des Firmenstandortes Westeuropa, Duncan Cooper, zum Geschäftsführer des nordamerikanischen Unternehmensstandortes ernannt. Damit tritt Cooper die Nachfolge von Jes Munk Hansen an und soll künftig alle wichtigen Aufgaben in den USA, Kanada sowie Mexico überblicken und leiten.

■ Bayer HealthCare und das Diagnostik-Unternehmen Sysmex Inostics GmbH haben eine Rahmenvereinbarung über die Entwicklung von therapiebegleitenden Diagnostika, sogenannten Companion Diagnostics, für zielgerichtete Krebstherapien abgeschlossen. Die von Sysmex Inostics angebotenen innovativen blutbasierten Companion-DiagnosticLösungen komplementieren therapeutische Wirkstoffe gegen Krebs, die von Bayer entwickelt werden.

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F O R S C H U N G S W E LT

Container’s Properties Affect the Viscosity of Nanoscale Water

Glass or Plastic? Water pours into a cup at about the same rate regardless of whether the water bottle is made of glass or plastic. But on the nanometer scales for water and potentially other fluids, whether the container is made of glass or plastic makes a significant difference. A new study shows that the effective viscosity of water in nanoscopic channels made of glass can be twice as high as water in plastic channels.

Bild: Georgia Tech / Rob Felt

bic materials, making the molecules easier to move and producing lower viscosity. In research reported in the journal «Nature Communications», this water behavior appeared only when water was confined to spaces of a few nanometers or less – the equivalent of just a few layers of water molecules. The viscosity continued to increase as the surfaces were moved closer together. The research team studied water confined by five different surfaces: mica, graphene oxide, silicon, diamond-like carbon, and graphite. Mica, used in the drilling industry, was the most hydrophilic of the materials, while graphite was the most hydrophobic. «We saw a clear one-to-one relationship between the degree to which the confining material was hydrophilic and the viscosity that we measured,» Riedo said. While container materials do not significantly affect the rate at which water pours from bottles of this size, a new study shows that the properties of containers at the nanoscale dramatically affect the viscosity of water.

John Toon1 The effect of container properties on the fluids they hold offers yet another example of surprising phenomena at the nanoscale. And it also provides a new factor that the designers of tiny mechanical systems must take into account. «At the nanoscale, viscosity is no longer constant, so these results help redefine our understanding of fluid flow at this scale,» said Elisa Riedo, physicist at the Georgia Institute of Technology. «Anyone performing an experiment, developing a technology or attempting to understand a biological process that involves water or another liquid at this size scale will now have to take the properties of surfaces 1 John Toon is manager of the Georgia Tech Research News & Publications Office.

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into account.» Those effects could be important to designers of devices such as high-resolution 3D printers, nanofluidic systems and even certain biomedical devices.

Viscosity is directly proportional to wettability The viscosity differences created by container materials are directly affected by the degree to which the materials are either hydrophilic – which means they attract water – or hydrophobic – which means they repel it. The researchers believe that in hydrophilic materials, the attraction for water – a property known as «wettability» – makes water molecules more difficult to move, contributing to an increase in the effective viscosity of the fluid. On the other hand, water is not as attracted to hydropho-

Torsion angle of AFM tip measures viscosity Experimentally, the researchers began by preparing atomically-smooth surfaces of the materials, then placing highly-purified water onto them. Next, a 40 nanometer small atomic force microscope (AFM) tip made of silicon was moved across the surfaces at varying heights until it made contact. As the viscosity of the water increased, the force needed to move the AFM tip also increased, causing it to twist slightly on the cantilever beam used to raise and lower the tip. Changes in this torsion angle were measured by a laser bounced off the reflective cantilever, providing an indication of changes in the force exerted on the tip – and therefore the effective viscosity of the water. «When the AFM tip was about one nanometer away from the surface, we began to see an increase of the viscous force acting 11/ 2013


Bild: Georgia Tech / Elisa Riedo

F O R S C H U N G S W E LT

On hydrophilic surfaces water has a significantly higher viscosity on the nanoscale.

on the tip for the hydrophilic surfaces,» Riedo said. «We had to use larger forces to move the tip at this point, and the closer we got to the surface, the more dramatic this became.» Those differences can be explained by understanding how water behaves differently on different surfaces. «At the nanoscale, liquid-surface interaction forces become

important, particularly when the liquid molecules are confined in tiny spaces,» Riedo explaines. «When the surfaces are hydrophilic, the water sticks to the surface and does not want to move. On hydrophobic surfaces, the water is slipping on the surfaces. With this study, not only have we observed this nanoscale wetting-dependent viscosity, but we have also been able to explain quantitatively the origin of the observed changes and relate them to boundary slip. This new understanding was able to explain previous unclear results of energy dissipation during dynamic AFM studies in water.» While the researchers have so far only studied the effect of the material properties in water channels, Riedo expects to perform similar experiments on other fluids, including oils. Beyond simple fluids, she hopes to study complex fluids composed of nanoparticles in suspension to determine how the phenomenon changes with particle size and chemistry.

«There is no reason why this should not be true for other liquids, which means that this could redefine the way that fluid dynamics is understood at the nanoscale,» she said. Source: Georgia Institute of Technology Reference D Ortiz-Young, H-C Chiu, S Kim, K Voitchovsky, E Riedo, «The interplay between apparent viscosity and wettability in nanoconfined water», Nat Commun 4: 2482, DOI: 10.1038/ ncomms3482 (2013)

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F O R S C H U N G S W E LT

Neue nanotechnologische Visionen dank Teilchen-Cluster

Die Superatome für Zukunftstechnologien

Bild: Technische Universität Darmstadt

Physikochemiker haben an einem aus mehreren Atomen zusammengesetzten Objekt, einem sogenannten Cluster, erstmals ein magnetisches Verhalten beobachtet, wie es sonst nur einzelne Atome zeigen. Dieses Ergebnis bestärkt die Hoffnung, dass Superatome, also besonders stabile Cluster, in der Nanotechnologie zur Herstellung von neuartigen Materialien, etwa für magnetische Datenspeicher oder noch leistungsstärkere Computerchip-Technologien, verwendet werden können.

Schematische Darstellung der aufgebauten Molekularstrahlapparatur

Die Forscher Urban Rohrmann und Rolf Schäfer vom Eduard-Zintl-Institut der Technischen Universität Darmstadt nutzten dafür ein physikalisches Experiment, das die Physiker Otto Stern und Walther Gerlach vor gut 90 Jahren in Frankfurt durchgeführt haben. Der Stern-Gerlach-Versuch demonstriert besonders anschaulich das ungewöhnliche Verhalten von Teilchen, die den Gesetzen der Quantenphysik unterliegen. Nach diesen Gesetzen können Eigenschaften der Kleinstpartikel nicht jeden Wert annehmen, sondern nur bestimmte, so als könnte ein Auto nur mit exakt 50 oder 100 km/h fahren, aber nicht mit Geschwindigkeiten dazwischen. Beim ursprünglichen Stern-Gerlach-Versuch wurde ein Strahl aus Silberatomen durch ein ungleichmässiges Magnetfeld geführt, in dem die Atome unterschiedlich abgelenkt werden, je nachdem in welche Richtung ihr eigenes Magnetfeld zeigt. Aufgrund 30

der Regeln der Quantenphysik kann das Magnetfeld der Silberatome nur in zwei Richtungen zeigen, weshalb der Stern-Gerlach-Versuch einen Strahl aus Silberatomen in zwei Richtungen aufspaltet.

Ein Cluster wie ein Einzelatom Eine derartige Aufspaltung sahen die Darmstädter Chemiker für einen Strahl aus den von ihnen untersuchten Superatomen. Diese bestanden je aus einem Mangan-Atom, das im Zentrum eines Käfigs aus zwölf ZinnAtomen eingebettet ist. Dieser Cluster ist sehr symmetrisch: Er besitzt die Form eines Ikosaeders – ein Objekt aus 20 gleichseitigen Dreiecken. «Zwei Elektronen wandern vom Mangan zu den Zinnatomen. Die hohe Symmetrie bewirkt, dass die übrigen Elektronen des verbleibenden Mangan-Ions vom Zinnkäfig kaum etwas merken», erklärt Rohrmann. Diese Konfiguration macht den ge-

samten Cluster in mancher Hinsicht einem einzelnen Mangan-Atom ähnlich. Auch der Magnetismus ähnelt deshalb dem eines einzelnen Atoms. Dadurch zeigt sich eindrucksvoll der Einfluss der besonderen Symmetrie des Clusters auf das magnetische Verhalten. Eine Herausforderung bei dem Experiment bestand darin, den Strahl der Superatome bei sehr niedrigen Temperaturen von 16 Kelvin (–257 °C) zu erzeugen. Denn bei diesen Temperaturen vibriert der Cluster nur wenig. Ansonsten verliert er seine Symmetrie und damit sein atomähnliches Verhalten. Dank der neuen Erkenntnisse könnte man künftig in der Nanotechnologie Materialien mit neuartigen, massgeschneiderten Eigenschaften herstellen – Materialien nach Design. Quelle: Technische Universität Darmstadt Originalpublikation U Rohrmann, R Schäfer, «Stern-Gerlach Experiments on Mn@Sn12: Identification of a Paramagnetic Superatom and Vibrationally Induced Spin Orientation», Phys Rev Lett 111, 133401 (2013)

Kontakt Urban Rohrmann Technische Universität Darmstadt Deutschland rohrmann@cluster.pc. chemie.tu-darmstadt.de www.chemie.tu-darmstadt.de/ schaefer/ak_schaefer/forschung_1

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F O R S C H U N G S W E LT

Ein Kandidat für die Informationsverarbeitung mit magnetischen Molekülen

Rechnen mit Neodym Magnetische Moleküle gelten als aussichtsreiche Schaltelemente für die Informationsverarbeitung der Zukunft. Ein interdisziplinäres Forscherteam hat jetzt erstmals besonders robuste magnetische Moleküle hergestellt, deren magnetische Informationen sich auf direktem Weg elektrisch auslesen lassen. Möglich wurde dies durch die Wahl des Seltenerdmetalls Neodym, das als zentraler Baustein des Moleküls verwendet wurde.

Bild: Forschungszentrum Jülich

in Form von Stromsignalen verarbeiten. Die Zahl ihrer Atome ist stets gleich, und sie können funktionsspezifisch designt und preisgünstig in immer wieder identischer Form hergestellt werden. Damit diese sogenannte «molekulare Spinelektronik» technisch genutzt werden kann, muss die magnetische Struktur der Moleküle gut vor Umwelteinflüssen abgeschirmt, aber gleichzeitig auch zugänglich für elektrischen Strom sein.

Mit der wenige Atome grossen Spitze eines Rastertunnelmikroskops (oben) leiteten die Forscher elektrischen Strom durch ein magnetisches Doppeldeckermolekül, das sie zuvor auf einer Kupferschicht platziert hatten. Im Zentrum befindet sich ein Neodym-Atom (rot).

Die Verkleinerung von Prozessoren nähert sich zunehmend ihren physikalischen Grenzen. Gleichzeitig nimmt der weltweite Energieverbrauch durch die Informations- und Kommunikationstechnologie ständig zu und verlangt neue Ansätze, um das immer umfangreichere Datenaufkommen zu bewältigen. Einen Ausweg bieten magnetische Moleküle. Sie könnten die Rolle klassischer Elektronikbausteine wie Dioden oder Transistoren übernehmen. Im Gegensatz zu jenen lassen diese sich schon mit minimaler Spannung – und somit stark reduziertem Energieverbrauch – steuern und weisen wesentlich ausgefeiltere Schaltfunktionen auf, die vom Magnetismus der Moleküle abhängen. Magnetische Moleküle fungieren wie winzige Magnete und können Informationen 11/ 2013

«Man könnte auch sagen, Strom und Magnetismus müssen miteinander kommunizieren können», erläutert Daniel Bürgler. Das Jülich-Aachener Team, dem der Physiker angehört, hat ein Molekül hergestellt, das diese Anforderungen erfüllt: «Bei Neodym-Phthalocyanin beteiligen sich dieselben Elektronen, die den Magnetismus erzeugen, auch am elektrischen Transport», sagt Bürgler. Dies konnten die Forscher durch den Vergleich simulierter Daten mit experimentellen Werten nachweisen.

Um ein geeignetes Seltenerdatom zu identifizieren, hatten die Forscher die Verteilung der Elektronen analysiert, die die Atome wie eine Wolke umschwirren. Nur einige der Elektronen erzeugen die magnetische Struktur. Diese sollten tief genug in der Elektronenwolke liegen, um nicht von Umgebungseinflüssen beeinträchtigt zu werden. Gleichzeitig durften sie nicht so tief liegen, dass sie nicht mehr mit den Elektronen interagieren können, die den elektrischen Strom leiten. Genau diese Bedingungen erfüllt Neodym, weil es leichter ist als andere Lanthanoide und seine Elektronen sich in einer grösseren Wolke verteilen. Quelle: Forschungszentrum Jülich

Originalpublikation S Fahrendorf et al, «Accessing 4f-states in single-molecule spintronics», Nat Commun 4: 2425, DOI: 10.1038/ ncomms3425 (2013)

Der richtige Platz in der Wolke Das Metall Neodym gehört zu den Seltenen Erden. Moleküle aus Seltenerdatomen und Phthalocyaninen, die in der Natur als Blattfarbstoffe vorkommen, gelten als besonders stabil und schirmen den magnetischen Zustand der zentralen Seltenerdatome gut ab. Bisher war es aber nicht gelungen, diese magnetischen Informationen direkt auf elektrischem Weg aus den Molekülen auszulesen. Denn die elektrische Kontaktierung dieser Moleküle führte bisher dazu, dass der elektrische Strom kaum von der magnetischen Struktur beeinflusst wurde.

Kontakt Dr. Daniel Bürgler Peter Grünberg Institut, Elektronische Eigenschaften Forschungszentrum Jülich Jülich, Deutschland d.buergler@fz-juelich.de www.fz-juelich.de/SharedDocs/ Personen/PGI/PGI-6/EN/ Buergler_D.html?nn=545850

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F O R S C H U N G S W E LT

Microvascular materials for mass and energy transport

Artificial lung to remove carbon dioxide The amazingly efficient lungs of birds and the swim bladders of fish have become the inspiration for a new filtering system to remove carbon dioxide from electric power station smokestacks before the main greenhouse gas can billow into the atmosphere and contribute to global climate change.

With climate change now a major concern, many power plants rely on CO2-capture and sequestration methods to reduce their greenhouse gas emissions. The researcher Aaron P. Esser-Kahn said he envisions new CO2-capture units with arrays of tubes made from porous membranes fitted sideby-side, much like blood vessels in a natural lung. Once fabricated to be highly effi cient and scalable to various sizes by repeating units, these units can then be «plugged» into power plants and vehicles, not unlike catalytic converters, he explained. To capture the most CO2, the Esser-Kahn group from the University of California, Irvine, first had to figure out the best pattern to pack two sets of different-sized tubes – one for waste emissions and the other a CO2-absorbing liquid – into the unit. «The goal is to cram as much surface area into the smallest space possible,» said EsserKahn.

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They studied the way blood vessels are packed in the avian lung and the fish swim bladder. Birds need to exchange CO2 for oxygen rapidly, as they burn a lot of energy in flight, while fish need to control the amount of gas in their swim bladder effectively to move up and down in the water. «We’re trying to learn from nature,» said Esser-Kahn, adding that the avian lung and fish swim bladder are biologically well-suited systems for exchanging gases. But the blood vessels in the avian lung and fish swim bladder are packed in different patterns. The avian lung consists of a hexagonal pattern where three large tubes form the vertices of a triangle and a small tube sits in the gap, while the fish swim bladder has a squarer pattern where a large and small tube alternate between vertices of a square. It turned out that this tubepacking challenge is a well-studied mathematical problem with nine unique solutions, or patterns, Esser-Kahn said. The team used computer simulations to predict how efficient gas exchange would be for each pattern. Four were predicted to be highly efficient, including the avian lung’s hexagonal pattern and the fish swim bladder’s squarer pattern. However, the most efficient pattern was actually one not found in nature: the double-squarer pattern, similar to the squarer one in the fish swim bladder, but with two small tubes alternating with a large tube. Esser-Kahn’s team then synthesized miniature units up to a centimeter long and confirmed exper-

imentally that the double-squarer pattern was the most efficient, outperforming the avian lung and fish swim bladder by almost 50 percent. Now, scientists can conduct further research to improve CO2-capture units’ effi ciencies by adjusting the sizes of the tubes, thicknesses of the tube walls and membrane materials that make up the tube walls. «Biological systems spent an incredible amount of time and effort moving towards optimization,» said Esser-Kahn. «What we have is the first step in a longer process.» Source: American Chemical Society Reference AP Esser-Kahn, «Microvascular materials for mass and energy transport», presentation at the 246th National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS), Indianapolis/IN, September 2013

Contact Aaron Esser-Kahn, Ph.D. University of California Irvine/CA United States aesserka@uci.edu www.chem.uci.edu/~esserkahngroup/ index.html

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MEDIZIN/PHARMA

Neuartige Hirnwellen entdeckt

Hirnaktivität nach der Null-Linie: der Nu-Komplex

Bilder: Université de Montreal

Forscher haben eine neuartige Hirnaktivität entdeckt: Das Besondere ist, dass sie nach dem Eintreten der isoelektrischen Linie, welche als Merkmal für den Hirntod angesehen wird, auftritt. Ein Koma-Patient, der mit Antiepileptika behandelt wurde, zeigte diese neuartige zerebrale Hirnaktivität. Dieses bis anhin unbekannte Phänomen veranlasste ein kanadisches Forscherteam, weitergehende Untersuchungen im Tiermodell vorzunehmen.

EEG-Messungen im Katzen-Modell während der Verabreichung von verschiedenen Isofluran-Dosen. Das oberste Bild zeigt die komplette Sequenz, die blauen Pfeile markieren die unterhalb dargestellten Ausschnitte des EEGs. (A) Ohne Isofluran; niedrige Amplitude, hohe Frequenz (>15 Hz). (B) Slow-wave Oszillationen (< 4 Hz) nach der Gabe von 1% Isofluran, gekennzeichnet durch das Auftreten niedrig frequenter Wellen mit hoher Amplitude, delta-Wellen (< 4 Hz) sind überwiegend. (C) Unterbrechung der Wellen mit hoher Amplitude durch längere Ruhephasen mit niedrigen Amplituden («Burst-Suppression», BS) bei 2 % Isofluran. (D) Eine weitere Erhöhung der Isofluran-Konzentration führt zu einer stabilen isoelektrischen Linie, welche die Abwesenheit von phasischen Mustern wiedergibt, bei grossem Verstärkungsfaktor treten nur Aktivitäten mit sehr niedrigen Amplituden auf. (E) 4 % Isofluran löst erneute rhythmische Potenziale mit hoher Amplitude aus, die sogenannten Nu-Komplexe.

Anne-Catherine Cunier Normalerweise tritt die Nulllinie im Elektroenzephalogramm (EEG) auf, wenn keine Hirnströme mehr im Cortex, der Hirnrinde, gemessen werden können. Dies ist auch ein Indiz für den eingetretenen Hirntod. Doch bei einem Patienten, welcher im Koma lag und unter dem Einfluss starker anti-epileptischer Medikamente stand, haben die Ärzte unbekannte Hirnaktivitäten 34

(A) Eine Pyramiden-Nervenzelle aus der Region über dem lateralen Sulcus und eine simultan aufgenommene Pyramidenzelle aus der CA3 Region im Hippocampus, angefärbt mit Lucifer Yellow und mittels konfokaler Mikroskopie rekonstruiert. Die entsprechenden Lagen sind schematisch auf einem Nissl-gefärbten Querschnitt des Gehirns dargestellt. (B) Von oben nach unten: Gleichzeitige EEG-Messungen des intrazellulären kortikalen Neurons (grün), des intrazellulären hippocampalen Neurons (blau) und des angrenzenden hippocampalen Potenzialfeldes (FP). Beide hippocampalen Aufzeichnungen markieren die Anwesenheit zweier Aktivitätstypen: delta-Wellen um 1 Hz (kleine Amplitude, positive Potenziale im FP, begleitend durch Ansammlungen von Aktionspotenzialen im nahe gelegenen Neuron), und ein NuKomplex. Das EEG zeigt eine kontinuierliche isoelektrische Linie durch die hippocampalen Wellen und den Nu-Komplex, bei diesem feuert dann auch das kortikale Neuron Aktionspotenziale ab. Delta-Wellen werden im Neokortex nicht exprimiert. (C) Zeitliche Beziehung zwischen den neuronalen Entladungen für Nu-Komplex-Ereignisse, welche zeigen, dass die hippocampalen Entladungen den neokortikalen konsequent vorangehen.

gemessen. Das Team um Florin Amzica von der Université de Montreal probierte daraufhin, diesen Zustand im Modell zu rekonstruieren. Sie versetzten Katzen in sehr tiefe, aber komplett reversible Komata − induziert durch hohe Dosen Isofluran. Isofluran ist eine anästhetisch wirkende, lipophile Substanz, welche in der Klinik häufig zur Anwendung kommt, da es die Vitalfunktionen kaum beeinträchtigt und

insbesondere für Nervenzellen als gut verträglich gilt. Tatsächlich haben die Forscher bei allen Tieren nach dem Eintreten der isoelektrischen Linie erneute Hirnaktivitäten im Cortex gemessen, welche sie mit ν-Komplex (Nu-Komplex) benannten. Die gleichzeitigen intrazellulären in vivo Aufzeichnungen im Cortex und dem Hippocampus kombiniert mit den EEG-Messungen zeigten, dass die Oszillationen in der CA3-Region des 11/ 2013


MEDIZIN/PHARMA

Hippocampus entstehen – dem Teil des Hirns, der in Erinnerungs- und Lernprozesse involviert ist. Die Ähnlichkeit der gemessenen Hirnströme im Menschen und dem Katzenmodell liessen darauf schliessen, dass es sich um dieselben Hirnaktivitäten handelt. Wenn sich solche hochfrequente Oszillationen im Hippocampus aufsummieren und einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, können sie offensichtlich eine kortikale Aktivität auslösen, auch wenn dieser bereits inaktiv geworden ist. Amzica erklärt dieses Phänomen damit, dass womöglich andere Hirnregionen keine Kontrolle mehr auf den Hippocampus ausüben.

und schliessen noch weitergehende Befunde mit ein. Dazu gehören die klinischen Symptome Koma, Hirnstamm-Areflexie und Verlust der Spontanatmung, die durch zusätzliche apparative Kriterien ergänzt werden. Letztere dürfen erst nach einer bestimmten Wartezeit gemessen werden und umfassen den Stopp der Hirndurchblutung, den Ausfall von Reizantworten auf äussere Reize und die besagte Nulllinie im EEG. Im Hinblick auf die schwerwiegende Diagnose eines Hirntods würden die neuen Erkenntnisse höchstens eine Anpassung des letzten Kriteriums zur Folge haben.

Obwohl nach bisherigem Wissen keine Hirnaktivität nach einer Nulllinie mehr zu erwarten ist, stellt laut Amzica die Entdeckung des Nu-Komplexes die bisherigen Kriterien zur Diagnose des Hirntodes noch nicht auf den Kopf. Diese sind sehr streng

Demgegenüber sehen die Forscher in den neuen Erkenntnissen therapeutisches Potenzial: die sogenannte Neuroprotektion. Darunter versteht man den Schutz vor einer Zerstörung der Nervenzellen. Künstliche Komata werden eingeleitet, wenn schwer-

Therapeutisches Potenzial

Koma Als Koma bezeichnet man eine mehr als sechs Stunden anhaltende Bewusstlosigkeit, unter anderem infolge einer schweren strukturellen oder funktionalen Hirnschädigung. In diesem Zustand haben weder Licht, Lärm noch schmerzhafte Reize ein Aufwachen zur Folge. Das pathologische Koma wird durch die Beschädigung von mindestens einer der folgenden Strukturen verursacht: dem zerebralen Cortex und dem retikulären Aktivierungssystem. Anders als im Schlaf ist die Stoffwechselaktivität des Gehirns im Koma reduziert. Bei Erwachsenen wird die Tiefe eines Komas danach beurteilt, wie sehr die Öffnung der Augen, die verbale Kommunikation und die motorische Reaktion beeinträchtigt sind (Glasgow Coma Scale, GCS). Das künstliche Koma leiten Ärzte gezielt mit Medikamenten ein, um den Organismus nach schweren Verletzungen von Stress zu befreien.

wiegende Verletzungen die Erholung des Patienten beeinträchtigen können. Die nach der isoelektrischen Linie erneut auftretenden Hirnströme weisen nun darauf hin, dass das Gehirn auch ein sehr tiefes Koma überstehen kann, wenn die Nervenstrukturen intakt bleiben. Die Experimente zeigen, dass man durch die Messung der NuKomplexe auf die Tiefe des Komas schliessen kann. Die Steigerung der IsofluranDosierung und das damit verbundene Tieferwerden des Komas führte zu einer Abnahme der Frequenz der vom Gehirn erzeugten Ströme. Jetzt hoffen die Forscher, dass ihre Entdeckung künftig helfen kann, die Tiefe eines künstlichen Komas besser zu regulieren. Originalartikel D Kroeger, B Florea, F Amzica, «Human Brain Activity Patterns beyond the Isoelectric Line of Extreme Deep Coma», PLoS ONE 8(9): e75257, DOI:10.1371/journal.pone.0075257 (2013)

Kontakt Dr. Florin Amzica School of Medicine / Dentistry Université de Montreal Kanada florin.amzica@umontreal.ca www.medent.umontreal.ca/fr/ recherche/laboratoires/sommeil/ index.htm

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Die Bildung von Fructose in der Leber selbst kann eine Ursache für das metabolische Syndrom sein, so die Schlussfolgerung der amerikanischen Forschergruppe um Richard Johnson.

Endogener Fruchtzucker fördert stoffwechselbedingte Krankheiten

Krank durch Zucker: Fructose auf dem Prüfstand Zu viel macht krank: Fettleibigkeit und Stoffwechselkrankheiten sind die Folgen eines zu hohen Zuckerkonsums. Vor allem Fructose steht in Verbindung mit dem sogenannten metabolischen Syndrom. Bedenklich hierbei: Fructose wird im Körper selbst aus Glucose gebildet. Tierstudien offenbaren nun, wie die Aufnahme von Glucose den Fruchtzuckerstoffwechsel ins Rollen bringt.

Melanie Heyer und Maximilian Hemgesberg

Zu fett, zu viel, zu süss – Metabolisches Syndrom Eine häufige Ursache einer Reihe von «Zivilisationserkrankungen» ist das sogenannte metabolische Syndrom. Besonders problematisch daran: Nicht nur ältere Menschen, sondern auch Kinder und Jugendliche sind zunehmend betroffen. Als metabolisches Syndrom wird eine Kombination mehrerer Risikofaktoren bezeichnet, die unter anderem für die Entstehung von Krankheiten an den Herzkranzgefässen verantwortlich ist. Zu den Warnsignalen gehören zu viel Bauchfett, Bluthochdruck sowie erhöhte 36

Blutzucker- und Blutfettwerte. Neben einer falschen Ernährung fördern auch körperliche Inaktivität und genetische Faktoren dieses Krankheitsbild. Zucker- und Fettstoffwechsel sind eng ineinander verflochten, sodass bei einem Überangebot an Kohlenhydraten diese auch in Form von Fettreserven gespeichert werden können. Oft wird Fruchtzucker mit durchweg positiven Eigenschaften verbunden. So gilt die natürliche Fruchtsüsse in Obst als «harmlosere» und gesunde Alternative zur Glucose, die als Traubenzucker in Süssigkeiten und vielen anderen Lebensmitteln enthalten ist. Im Gegensatz zur Glucose geht mit dem Verzehr von Fructose keine Insulinausschüttung zur Aufnahme in die Zelle einher, weshalb Fruchtzucker ge-

rade für Diabeteskranke geeignet erscheint. Neuere Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass sich eine verstärkte Aufnahme von Fructose über industriell hergestellte Lebensmittel, wie zum Beispiel gesüsste Limonaden, nachteilig auf die Gesundheit auswirkt. Die Entstehung des metabolischen Syndroms, welches in engem Zusammenhang mit Diabetes mellitus Typ 2 steht, wird dadurch gefördert.

Forscher nehmen Zuckerstoffwechsel unter die Lupe Die Rolle der Fructose bei der Entstehung des metabolischen Syndroms ist bereits lange bekannt. So wird Fruchtzucker im Körper gewöhnlich mit Hilfe des Enzyms 11/ 2013


Kohlenhydrate (Saccharide) bilden neben Fetten und Proteinen die Grundbausteine unserer Ernährung. Sie werden umgangssprachlich auch als Zucker bezeichnet. Chemisch betrachtet handelt es sich um mehrwertige Alkohole mit einer reaktiven Carbonylfunktion. Entsprechend der Molekülgrösse wird in Mono-, Di-, Oligo- und Polysaccharide differenziert. Zu den Monosachariden zählen unter anderem Fructose und Glucose. Wie die Bezeichnung Fruchtzucker erahnen lässt, ist Fructose in höheren Konzentrationen vor allem in Früchten enthalten. Kernobst wie Apfel und Birne weisen Gehalte von bis zu 6 g pro 100 g Fruchtfleisch auf. Auch Weintrauben und Granatäpfel sind reich an der natürlichen Leckerei. Gewöhnlicher Haushaltszucker, welcher aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr gewonnen wird, enthält hingegen Saccharose, ein Disaccharid aus Fructose und Glucose. In unserem Darm wird Saccharose in die einzelnen Monosacharide gespalten, welche dann anschliessend über das Blut verteilt werden. (mh)

Fructokinase, einem sehr leistungsstarken Biokatalysator, verstoffwechselt. Bei Mäusen, in denen dieser Katalysator über einen genetischen Defekt ausgeschaltet ist, konnte die Krankheit bereits effizient unterdrückt werden. Forscher um Richard Johnson an der Universität von Colorado in Aurora (USA) konnten nun auch zeigen, auf welchem Weg Glucose im Körper zu Fruchtzucker umgebaut wird und so indirekt ebenfalls das metabolische Syndrom fördert. Die Wissenschaftler führten dazu eine Reihe komplexer Tierstudien durch. Sie verabreichten Mäusen 14 Wochen lang eine zehnprozentige Glucoselösung. Durch die zusätzlichen Kalorien im Vergleich zur gewohnten Nahrung nahmen die Tiere

nicht nur deutlich an Gewicht zu; auch dickeres Unterhautfettgewebe, Insulintoleranz und eine krankhaft hohe Blutkonzentration des appetitregulierenden Hormons Leptin waren die Folge. Nach Ende der Studie fanden die Wissenschaftler einen hohen Gehalt an Fructose in den Lebern der Nager – und das, obwohl keinerlei Fructose appliziert worden war. Was war passiert?

Enzyme wandeln Glucose in Fruchtzucker um Fruchtzucker wird nicht nur als solcher mit der Nahrung aufgenommen, sondern kann auch endogen aus Glucose entstehen. Verantwortlich hierfür ist ein weiteres Enzym,

Rund 3,5 kg Zuckerwaren jährlich konsumieren Schweizer pro Kopf und Jahr. Doch Zucker ist in weit mehr Lebensmitteln versteckt, als man auf den ersten Blick meinen könnte. In Backwaren wird er nicht nur zum Süssen eingesetzt, sondern dient auch als Füllstoff, der dem Teig Volumen gibt. Vor allem der Konsum stark gesüsster Nahrungsmittel wie Softdrinks – Zuckergehalte von bis zu 6 Prozent sind hier keine Seltenheit – wird oft unterschätzt. Daneben findet man kaum noch Schinken oder Wurstprodukte, die nicht Zucker enthalten. Dieser dient neben der Verbesserung des Geschmacks vor allem technologischen Zwecken. Er wirkt konservierend und unterstützt den Reifeprozess, indem die sogenannte Umrötung gefördert wird. Als Umrötung wird der Vorgang des Rotwerdens bei Rohwürsten wie Salami oder Schinken bezeichnet. Auch die meisten Milchprodukte wie Joghurt oder Quark, Milchshakes und Molkedrinks enthalten Zucker: primär in Form von Lactose (Milchzucker), einem Disaccharid aus Galaktose und Glucose. Auch die beliebte Ovomaltine enthält einen relativ hohen Zuckeranteil. Das Besondere hierbei: Schweizer Ovomaltine enthält Maltose (Malzzucker), während die Süsse in EU-Ländern vorwiegend von Kristallzucker und Fructose stammt. Beim Einkaufen gesüsster Produkte lohnt sich im Zweifelsfalle also immer ein Blick aufs Zutatenverzeichnis. (mh)

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ERNÄHRUNG

Strukturformel von Fructose

die Aldolreduktase. Ein hoher Blutzuckerspiegel sorgt deshalb unter anderem dafür, dass sich mehr und mehr Fructose in der Leber anreichert – der Ausgangspunkt für eine krankhafte Veränderung. Blockiert man auch die Aldolreduktase, zum Beispiel durch Gabe eines hemmenden Wirkstoffs, kann der Körper keine Fructose mehr bilden; Fettleber und Insulinresistenz gingen im Tierversuch deutlich zurück. Da Mäuse und Menschen eine ähnliche Enzymausstattung haben, steht somit fest: Zu viel Glucose ist insbesondere deshalb so ungesund, weil der Körper daraus selbst Fruchtzucker bildet – und der ist alles andere als harmlos. Originalpublikation MA Lanaspa et al., «Endogenous fructose production and metabolism in the liver contributes to the development of metabolic syndrome», Nat Commun 4: 2434, DOI:10.1038/ncomms3434 (2013)

Kontakt Professor Richard J Johnson Division of Renal Diseases and Hypertension University of Colorado Anschutz Medical Campus Aurora CO USA richard.johnson@ucdenver.edu www.ucdenver.edu

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WERKSTOFFE/MATERIALIEN

Einfache Textilien werden als Träger für Katalysatoren funktionalisiert

Mit Katalysatoren auf Tuchfühlung Katalysatoren vermitteln zwischen den Partnern einer chemischen Reaktion und steuern den Prozess zu einem gewünschten Endprodukt. Mit Nylon als Trägermaterial für diese chemischen Hilfsstoffe kann eine Reaktion an einer grossen Oberfläche ablaufen, wodurch ihre Effizienz steigt. Ein internationales Team des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung setzte diese Methode bei der Synthese eines Arzneiwirkstoffes ein. Der bisherige, sehr aufwendige und teure Herstellungsprozess könnte durch organotextile Katalysatoren deutlich vereinfacht werden. Ähnliche Vorteile erwarten die Forscher auch für andere chemische Prozesse.

Bild: Max-Planck-Gesellschaft

einander spiegelbildlich gebaut sind. Der Katalysator fördert die Bildung von nur einer der beiden Varianten, die die gewünschte medizinische Wirkung zeigt. Dieser Katalysator konnte bisher nur in gelöster Form eingesetzt werden und musste anschliessend wieder abgetrennt werden. Mit einem auf Stoff fi xierten Katalysator könnte die aufwendige Trennung entfallen.

Nylonfasern als Trägermaterial für Katalysatoren bieten viele Vorteile: Sie sind einfach herzustellen, widerstandsfähig, flexibel, haben eine grosse Oberfläche und lassen sich als Festkörper leicht abtrennen.

Unter funktionalen Textilien versteht man in der Regel winddichte Jacken, atmungsaktives Schuhwerk oder besonders wärmende Unterwäsche. Doch der Begriff könnte bald auch für katalytisch aktive Materialien stehen. Chemiker des Max-PlanckInstituts (MPI) für Kohlenforschung haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern vom Deutschen Textilforschungszentrum und der Sungkyunkwan Universität Suwon in Korea ein Verfahren entwickelt, um verschiedene organische Katalysatoren an Textilien zu fi xieren. Mit Hilfe von UV-Strahlen können katalytisch aktive Partikel auf den Stoff aufgetragen werden. Bislang habe sich die Wissenschaft eher mit der makroskopischen Funktionalität von Textilien wie etwa von Kleidung beschäftigt, erklärt Ji-Woong Lee vom MPI für Kohlenforschung. «Mit unserer Methode können 38

wir hingegen einfache Textilien mit mikroskopischen Funktionalitäten ausstatten.» Gemeinsam mit seinen Kollegen in der Forschungsgruppe von Benjamin List verwendete er Nylon als Träger für katalytisch aktive Substanzen.

Hervorragende Ausbeute, geringer Verschleiss Für ihre Untersuchungen verwendeten die Mülheimer Forscher verschiedene organische Katalysatoren. Unter anderem funktionalisierten die Wissenschaftler die Nylonfasern mit einem Katalysator, der in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt wird. Er wird dort zur enantioselektiven Kontrolle einer Synthese eingesetzt. Dies bedeutet, dass zwei chemisch idente Produkte möglich sind, die wie die linke und rechte Hand

Um die Hilfsmittel an die Nylonfasern zu heften, bestrahlten die Chemiker den mit einem Katalysator versetzten Stoff fünf Minuten lang mit UV-Licht. Die quasi mit dem Stoff verwobenen Katalysatoren zeigten alle erwarteten Eigenschaften: Alle getesteten Katalysatoren setzten die Ausgansstoffe zu rund 90 Prozent zu den gewünschten Produkten um. Der enantioselektive Katalysator erreichte sogar eine Trefferquote von mehr als 95 Prozent. Lee und seine Kollegen testeten den organotextilen Katalysator über mehrere hundert Zyklen, und stellten dabei fest, dass die Katalysatoren kaum etwas von ihrer Funktionalität einbüssten.

Effizientere Reaktionen dank grosser Oberfläche Gegenüber anderen Möglichkeiten, Katalysatoren zu fi xieren, birgt die «organotextile Katalyse» einige Vorteile: Vor allem bietet sie den Reaktionspartnern eine grössere Oberfläche als herkömmliche Trägermaterialien wie etwa Kunststoffkugeln oder -folien. Je grösser die Oberfläche und damit die Anzahl aktiver Stellen ist, desto effizienter verläuft eine Reaktion. Zudem ist Nylon flexibel und sehr preiswert. Trockene, mit Katalysatoren beladene Stoffe sind ausserdem leicht zu transportieren. So könnte die 11/ 2013


WERKSTOFFE/MATERIALIEN

organotextile Katalyse etwa helfen, Wasser dort aufzuarbeiten, wo Menschen von der Wasserversorgung abgeschnitten sind und keine Möglichkeiten für die Errichtung komplexer chemischer Anlagen bestehen. «Mit unserer Methode kann man günstig dauerhaft funktionalisierte Textilien herstellen, ohne dass die Umwelt belastet wird», sagt Lee. Er sieht Anwendungsgebiete in mehreren wissenschaftlichen Bereichen sowie in der Prozesstechnologie. «Das

könnte neben der Chemie auch in der Biologie, in den Materialwissenschaften oder in der Pharmazie der Fall sein.» Quelle: Max-Planck-Gesellschaft Originalpublikation J-W Lee, T Mayer-Gall, K Opwis, CE Song, JS Gutmann, B List, «Organotextile Catalysis», Science 341(6151), 1225–1229 (2013)

Kontakt Prof. Benjamin List Abteilung für Homogene Katalyse Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Mülheim a. d. Ruhr Deutschland list@ kofo.mpg.de, www.kofo.mpg.de

Neue Generation flexibler Magnetsensoren im Kommen

Ultradünn und leicht zu biegen

Bild: IFW Dresden

Eine Forschergruppe aus Dresden und Chemnitz hat neuartige Magnetfeldsensoren entwickelt. Diese sind ultradünn, biegsam und kostengünstig. Besonders interessant sind sie für die Integration im dünnen Luftspalt zwischen Rotor und Stator von Elektromotoren und Magnetlagern.

Neuer flexibler Magnetfeldsensor

Für die Steuerung elektrischer Antriebe und Maschinen sind Magnetfeldsensoren unerlässlich. Eine sehr präzise Methode besteht darin, die Magnetfeldsensoren im schmalen, gekrümmten Luftspalt von weniger als 0,5 Millimetern zwischen Rotor und Stator zu platzieren. Hierfür werden besonders dünne und biegsame Sensorelemente benötigt. Forscher vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) und der Technischen Universität Chemnitz haben daher unter Leitung von Oliver Schmidt einen neuartigen flexiblen und ultradünnen Magnetfeldsensor entwickelt: Er ist nur ein Zehntel Millimeter «dick», kann mit Biegeradien von 5 Millimetern auf gekrümmte Oberflächen integriert 11/ 2013

werden und dabei magnetische Flussdichten bis zu 2,2 Tesla zuverlässig messen. «Die Kernidee beruht auf der Kombination flexibler Polymermembranen und magnetisch hochempfindlicher metallischer Dünnschichten», erklärt Schmidt. «Diese Synergie führt zu einzigartigen Eigenschaften und erlaubt die Gestaltung einer neuen Klasse von Magnetfeldsensoren mit einer neuartigen Funktionalität der Verformbarkeit.» In zahlreichen Bereichen der Elektrotechnik und des Maschinenbaus sieht man für diese Sensoren vielversprechende Einsatzmöglichkeiten. Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Wilfried Hofmann von der Technischen Universität Dresden wird beispielsweise die Anwendung im Werkzeugmaschinenbau verfolgt: In magnetisch gelagerten Hochgeschwindigkeitsspindeln zur Präzisionsbearbeitung sollen höhere Positionierungsgenauigkeiten erreicht werden. Die Werkstück- und Oberflächenqualität der bearbeiteten Produkte würde damit unmittelbar erhöht.

Vielzählige Anwendungen Weitere mögliche Anwendungen für die neue Sensortechnologie finden sich in Elektromotoren, der Medizintechnik, Werk-

zeug- und Strömungsmaschinen, Industrierobotern, Dosiersystemen, Halbleiterverfahren, Antriebswellen und Automotiven. Zum Beispiel lässt sich durch die Integration derartiger Magnetfeldsensoren in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor exakt die magnetische Flussdichte erfassen. Dieser Messwert kann dann etwa als Rückführungsgrösse für die Regelung von Magnetlagern oder elektrischen Maschinen genutzt werden. Die daraus resultierende Dynamikund Präzisionssteigerung der Magnetlager ist – ebenso wie ein Magnetfeld-Monitoring elektrischer Maschinen auf Basis einer solchen Luftspaltflussdichtemessung – ein bekannter Ansatz. Aufgrund der Bauhöhe der zurzeit kommerziell verfügbaren HallSensoren konnte dieses Prinzip für das Gros der Antriebssysteme mit Luftspaltweiten kleiner als 0,5 mm bislang jedoch nicht zur Anwendung kommen. Ferner lässt sich mit den neuen Sensoren auch ein kostengünstiges Drehwinkelgebersystem aufbauen: Anhand einer SinusCosinus-Auswertung eines rotierenden Permanentmagnetbandes kann der Drehwinkel der Rotorwelle hochgenau erfasst werden. Dabei können die zwei benötigten Hall-Sensoren durch eine lithographische Strukturierung exakt im geforderten Ab39


CLEANTECH/SUSTAINABILITY

stand auf einem gemeinsamen Polymerträger positioniert werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber gleichartigen Systemen mit konventionellen Hall-Sensoren besteht darin, dass der zusätzliche Sensorhalter entfällt – und so auch die damit verbundene Justage zur Einhaltung des benötigten elektrischen Winkelversatzes. Die Flexibilität und geringe Bauhöhe der neuen Sensoren schliesslich bieten zusätzliche Einsparpotenziale an Platzbedarf und Gewicht eines solchen Drehwinkelgebers.

Grossflächige Sensorelemente möglich Nicht zuletzt punkten die neuen Sensoren auch mit niedrigen Herstellungskosten:

«Formbare magnetische Sensoren können sowohl mit kleinen als auch mit grossen Abmessungen kostengünstig produziert werden», so Schmidt. «Die Möglichkeit der Herstellung eines grossflächigen Sensorelementes ist bei unserem Ansatz jedoch einzigartig. Basierend auf konventioneller halbleiterbasierter Technologie ist die Fertigung eines Grossflächensensors in Anbetracht der Kosten ausgeschlossen.» Die Prototypenreife hat der neuartige Sensor bereits erlangt.

Quellen: Leibniz-Institut für Festkörperund Werkstoffforschung Dresden (IFW), www.elektroniknet.de/messen-testen/ sonstiges/artikel/100672

Kontakt Prof. Oliver G. Schmidt Institut für Integrative Nanowissenschaften IFW Dresden Dresden, Deutschland o.schmidt@ifw-dresden.de www.ifw-dresden.de/de/institutes/iin Prof. Wilfried Hofmann Elektrotechnisches Institut Technische Universität Dresden Dresden, Deutschland Wilfried.Hofmann@tu-dresden.de ww.eti.et.tu-dresden.de

Aufbereitung von stark salzhaltigen Abwässern mit Hydraten

Trinkwasser aus dem Bohrturm? Methanhydrat ist seit einiger Zeit als Brennstoff der Zukunft in Diskussion, da es zu Milliarden von Tonnen in der Tiefe des Meeres vorliegt. Wenn man Methan durch andere Kohlenwasserstoffe ersetzt, könnte die Verbindung künftig sogar in einem Verfahren zur Wasseraufbereitung verwendet werden. Amerikanische Chemiker haben einen Prozess entwickelt, mit dem die stark salzhaltigen Abwässer aus Fracking einfach und kosteneffektiv gereinigt werden können. Anstatt Methan werden Mischungen aus Kohlendioxid mit Cyclohexan oder Cyclopentan zur Hydratbildung eingesetzt.

Sebastian Wagner

Beim Fracking entstehen immense Mengen an Abwasser. Für einen Teil gewonnenes Erdöl (blaue Fässer) fallen etwa 10 Teile des salzigen Produktionswassers (grüne Fässer) an. In einem neuen Verfahren kann das Abwasser effizienter von Salzen befreit werden. Bild: (cc) Flickr – XcBiker. Adapted.

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Der Zugang zu fossilen Brennstoffen wird zunehmend schwieriger. Um Erdgas- und Erdölreserven besser auszuschöpfen, wird seit einigen Jahren die Methode des Hydraulic Fracturing eingesetzt. Allgemein bekannt als «Fracking», werden bei dem Verfahren im Flöz mit Wasser unter Hochdruck Risse erzeugt. Damit kann das Öl oder Gas leichter zur Bohrstelle fliessen. Über die möglichen Gefahren für die Umwelt finden hitzige Debatten statt. Unbestritten ist die Tatsache, dass für das Fracking grosse Mengen an Abwasser entstehen. Für jeden gewonnenen Kubikmeter Erdöl fallen knapp zehn Kubikmeter an starkverunreinigtem Abwasser an. Als «Produktionswasser» bezeichnet, beinhaltet es neben chemischen Additiven zu einem noch grösseren

Anteil – je nach Situation um 10 Prozent – gelöste Mineralien, also Salze. Eine effektive Abscheidung ist mit bisherigen Methoden nicht praktikabel. Die Destillation wäre zu teuer, da viel Energie benötigt wird. Auch häufig eingesetzte umgekehrt osmotische Verfahren funktionieren nicht, weil die benötigten Membranen bei diesen Salzkonzentration sehr schnell zersetzt werden. Eine Alternative zur Trennung des Wassers von den Salzen könnte bald wettbewerbsfähig sein: die Abscheidung über Hydrate von Kohlenwasserstoffen.

Hydrate mit unterschiedlichen Gastmolekülen Hydrate sind kristalline Wasserverbindungen, die unter hohen Drücken gebildet werden. Die Anordnung der Wassermoleküle 11/ 2013


Bild: (cc) Flickr – Berardo62.

DER MEHRWERT KOMPLETTE PRODUKTESICHERHEIT EX – D LINIE

Um Reservoirs von fossilen Brennstoffen besser auszuschöpfen, wird Fracking verwendet. Dazu werden enorme Mengen an Wasser benötigt. Auf marinen Bohrstationen wird das dabei anfallende Abwasser in das Meer geleitet. Alternativ könnte das Produktionswasser mit einem neuen Verfahren sogar in Trinkwasser umgewandelt werden.

gleicht einem Käfig, in dessen Inneres Gastmoleküle aufgenommen werden können. Yongkoo Seol hat mit Kollegen vom Nationalen Laboratorium für Energietechnik der USA bereits seit einigen Jahren am Verhalten von Hydraten mit Methan als Gastmolekül geforscht. In der Zeitschrift «ACS Sustainable Chemistry & Engineering» stellen die Wissenschaftler jetzt ein Verfahren zur Wasseraufbereitung mit Hydraten mit den Gasmolekülen Kohlendioxid (CO2) und Cyclohexan (C6H12) oder Cyclopentan (C5H10) vor. Erste Forschungen zu CO2-Hydraten gehen in die Sechziger-Jahre zurück. Mitte der Neunziger wurden dann Versuche zur Meerwasserentsalzung unternommen. Dazu musste das verwendete Wasser aber unter den Gefrierpunkt gekühlt werden. Ein viel zu aufwändiges Vorgehen, erwägt man eine Menge an Produktionswassser von rund 10 Millionen Liter pro Fracking und weltweit etwa 50 000 Frackings jährlich. Ausserdem konnten über das CO2-Hydrat lediglich 70 Prozent der Salze entfernt werden. Im von Seouls Team entwickelten Verfahren findet die Bildung der KohlenwasserstoffHydrate aber bereits bei milden 7 bis 16 Grad Celsius statt. Ausserdem ist die Geschwindigkeit zur Bildung der Hydrate um ein Vielfaches höher als bei der Verwendung von reinem CO2 – oder auch Cyclohexan und Cyclopentan. Die Forscher führen diese Stabilisierung darauf zurück, dass die Hohlräume in der Käfigstruktur optimal ausgefüllt werden. Einen weiteren Vorteil stellt die Unvermischbarkeit zwischen den eingesetzten Kohlenwasserstoffen und Wasser 11/ 2013

dar. Bei Druckerniedrigung bricht die Struktur zusammen, und die Gastmoleküle werden freigesetzt und können leicht abgetrennt werden. In der Pilotanlage konnten so 90 Prozent des Salzgehaltes eliminiert werden. Die verbleibenden Verunreinigungen können mit herkömmlichen Methoden entfernt werden und die immensen Mengen an Produktionswasser vor Ort nutzbar gemacht werden. Mit einem mutigen Blick in die Zukunft denken die Forscher über die Gewinnung von Trinkwasser aus den FrackingAbwässern nach. Dies mag ein logistisch sinnvoller Ansatz sein, da viele Fördergebiete in wasserarmen Regionen liegen. Aber die Menschen wird man erst überzeugen müssen, Wasser aus einer Ölquelle zu trinken. Quelle: ACS Originalpublikation J-H Cha, Y Seol, «Increasing Gas Hydrate Formation Temperature for Desalination of High Salinity Produced Water with Secondary Guests», ACS Sustainable Chem Eng 1(10), 1218–1224 (2013)

Kontakt Yongkoo Seol, Ph.D. National Energy Technology Laboratory U.S. Department of Energy Morgantown, West Virginia, USA yongkoo.seol@netl.doe.gov, netl.doe.gov

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Weiterer Baustein durch das CLOUD-Experiment am CERN entschlüsselt

Partikelbildung in der Atmosphäre Natürliche und von Menschen verursachte Emissionen von Aminen könnten die Bildung von Partikeln in der Atmosphäre beeinflussen – und somit unser Klima. Dank neuer Messmethoden mit bisher unerreichter Genauigkeit gelang die Beschreibung der Partikelbildung aus Aminen und Schwefelsäure auf molekularer Ebene. Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts trugen mit ihren hochempfindlichen Messungen der Amine sowie der Bestimmung des Grössenwachstums der neu gebildeten Partikel massgeblich dazu bei.

ein grosses Puzzlespiel: «Welche Verunreinigungen tragen an welchem Ort wie stark zur Nukleation bei?» – so beschreibt Urs Baltensperger, Leiter des Labors für Atmosphärenchemie am PSI und Mitglied der wissenschaftlichen Leitung von CLOUD, die Herausforderung.

Bilder: CERN

Amine haben unerwartet wichtige Rolle

Frederico Bianchi und Urs Baltensperger überprüfen an der CLOUD-Kammer am CERN das am Paul Scherrer Institut entwickelte Amin-Messgerät mit weltweit unerreichter Nachweisstärke.

Alexandra von Ascheraden1 Die Bildung von neuen Partikeln in der Atmosphäre, oder Nukleation, wie die Wissenschaftler sie nennen, birgt noch zahlreiche Rätsel. Soeben konnte eines gelüftet werden, dank neuer Messungen des CLOUDExperiments am CERN. CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) untersucht seit 2006 den Einfluss kosmischer Strahlung auf die Bildung dieser Partikel. In dem Projekt arbeiten 18 Institute aus neun Ländern zusammen. Auch Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts (PSI) sind massgeblich daran beteiligt, und wesentliche Bestand1 Alexandra von Ascheraden arbeitet als freie Wissenschaftsjournalistin

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teile der Konstruktion der Klimakammer wurden am PSI entwickelt. Wasserdampf kann nicht ohne weiteres zu den Wassertröpfchen kondensieren, aus denen sich Wolken bilden. Er braucht Hilfsmittel, so genannte Aerosole. Das sind winzige Teilchen, die in der Luft schweben. An ihnen lagern sich Wassermoleküle schichtweise an. In einem Kubikzentimeter Luft befinden sich 10 bis 1000 dieser Kondensationskeime. Bekannt ist, dass ihr Vorhandensein bedeutende Auswirkungen auf das Klima hat. Einerseits tragen sie zur Wolkenbildung bei, andererseits reflektieren sie Sonnenenergie ins Weltall zurück. Beides wirkt der Erderwärmung entgegen. Noch ist in weiten Teilen nicht verstanden, wie sich diese Aerosole bilden. Das Ganze ist

In der CLOUD-Klimakammer konnte nun erstmals nachgewiesen werden, wie wichtig das Vorhandensein winzigster Anteile der Stoffgruppe der Amine für die Aerosolbildung ist. Amine sind eng mit Ammoniak verwandt. «Wir haben Amine in so geringer Konzentration in die Luft gegeben, dass man sie mit den bisher gängigen Methoden gar nicht hätte messen können», berichtet Baltensperger. «Dafür mussten wir am PSI in einem ersten Schritt erst einmal ausreichend empfindliche Messmethoden für CLOUD entwickeln. Dann erst konnten wir mit den zwei Jahre dauernden Messungen beginnen, deren Ergebnisse nun in ‹Nature› vorliegen.» Baltensperger weiter: «Schon bei einer Konzentration von einem Aminmolekül auf 1 Trillion Luftteilchen konnte eine Nukleation unter natürlichen Konzentrationen von Schwefelsäure beobachtet werden. Solch geringe Mengen kommen in der Atmosphäre vielerorts vor.» Es zeigte sich nun, dass die Aerosolbildung speziell bei sehr geringen Konzentrationszunahmen enorm ansteigt. In diesen tiefen Spurenbereichen hatte man bisher nicht messen können und war fälschlicherweise von einem linearen Anstieg ausgegangen. Amine sind bekannt dafür, sich gern mit Schwefelsäure zu verbinden, um Aerosole 11/ 2013


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Bereits bekannt war, dass etwa die Hälfte der Aerosole natürlichen Ursprungs ist. Der Mechanismus der Nukleation jedoch war bisher nur rudimentär bekannt. Je mehr man über die Aerosolbildung weiss, desto exakter können die Klimamodelle werden. Quelle: Paul Scherrer Institut Originalpublikation Almeida et al. (CLOUD collaboration), «Molecular understanding of sulphuric acid – amine particle nucleation in the atmosphere», Nature 502(7471), 359–363 (2013)

Kontakt Francesco Riccobono, Arnauld Praplan und Frederico Bianchi vom PSI-Labor für Atmosphärenchemie kontrollieren die Resultate der Amin-Messung zum CLOUD-Experiment auf dem Bildschirm.

zu bilden. Dass der Anstieg bei höheren Konzentrationen weniger stark ist, hängt auch damit zusammen, dass es in der Atmosphäre oft nicht genug SchwefelsäureMoleküle gibt, an die sich die Amine binden könnten. Die nun gefundene Partikelerzeugungsrate ist um den Faktor tausend höher als die von Ammoniak und liegt damit gleich hoch wie die Bildungsraten, die man in der realen Atmosphäre tatsächlich beobachtet. Der Einfluss der kosmischen Strahlung auf die Geschwindigkeit der Partikelerzeugung dagegen war minim.

Grundlagen des Messerfolgs Eine wesentliche Voraussetzung für den Erfolg der Messungen ist gemäss Baltensperger, dass «beim CLOUD-Experiment erstmals so saubere und genau kontrollierte Bedingungen in der Luft einer Klimakammer hergestellt werden können, dass der Einfluss selbst minimaler Faktoren auf die Aerosolbildung gemessen werden kann. Nirgends auf der Welt sind je derart exakte Messungen erreicht worden. Bisher verfälschten auch bei grösster Sorgfalt stets kleine Verunreinigungen die Messergebnisse.» Ein weiterer Baustein zum Erfolg war die Entwicklung von noch empfindlicheren Messmethoden zur Bestimmung der Konzentrationen der Gase und der Zusammen11/ 2013

setzung der sich bildenden Partikel. Hier war es zentral, dass das PSI-Team es erreicht hat, so extrem niedrige Konzentrationen von Aminen überhaupt exakt zu messen.

Prof. Urs Baltensperger Labor für Atmosphärenchemie Paul Scherrer Institut Villigen, Schweiz urs.baltensperger@psi.ch www.psi.ch/lac

Klimamodelle können genauer werden Tiefere Kenntnisse über die Aerosolbildung sind essentiell für die Klimamodelle. Einerseits reflektieren die Aerosole wie erwähnt Sonnenstrahlung in den Weltraum zurück, andererseits tragen sie zur Bildung von Wolken bei. Dazu kommt: Je feiner die Wolkentröpfchen sind, desto «dichter» wird die Wolke. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn es sehr viele Aerosole gibt, an denen sich Wolkentröpfchen bilden können, aber nur wenig Wasser in der Luft. Dann bleiben die einzelnen Tropfen kleiner, die Wolke wirkt «weisser» und reflektiert das Sonnenlicht stärker. Zudem regnet eine solche Wolke nicht so schnell ab und strahlt dementsprechend länger Sonnenenergie in den Weltraum zurück. Hätte die Erde zu einem beliebigen Zeitpunkt keinerlei Wolkendecke, erhielte jeder Quadratmeter Erdoberfläche im Durchschnitt 20 Watt zusätzliche Wärmeenergie. Aerosole wirken also der Erwärmung der Erdatmosphäre entgegen.

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Methanquellen der Tiefsee

Ein Bakterienschmaus für Steinkrabben Cold Seeps, kalte Quellen, bilden die Grundlage für eine überraschende Artenvielfalt in der Tiefsee. Vor der Küste Costa Ricas dokumentierte ein internationales Wissenschaftlerteam, wie Steinkrabben der Gattung Paralomis sp. Bakterienmatten an einer Methanquelle abgrasen. Ihre Forschungsergebnisse und eine Zeitrafferaufnahme belegen, dass nicht nur sesshafte Tiere von der Produktivität rund um die Cold Seeps profitieren.

versität Basel an der Erforschung dieser Phänomene. «Wir konnten jetzt einen Beweis erbringen, dass auch Krebse zu den Nutzniessern der Methanquellen gehören. Damit nähern wir uns einer Antwort auf die Frage, welche Organismen von den Cold Seeps profitieren: Wandernde Mischkostler gehören offenbar auch dazu.»

Steinkrabben grasen Bakterienmatten ab

Der Boden der Tiefsee ist über weite Strecken öde und unbelebt – eine Wüste, kilometerhoch mit Wasser bedeckt. Oasen entstehen um Cold Seeps, kalte Quellen, an denen Wasser gelöste Elemente aus dem Meeresboden herauftransportiert. So können spezialisierte Mikroben austretendes Methan und Sulfat aus dem Meerwasser in Schwefelwasserstoff umwandeln. Dabei setzen sie Kohlendioxid frei. Hoch angepasste Bakterien, von denen viele in Symbiose mit Würmern und Muscheln leben, nutzen den Schwefelwasserstoff für ihr Wachstum. In ihren Körperzellen bauen sie Kohlenstoff ein, der aus der chemischen Reaktion des Methans stammt. «Die Koexistenz bei Organismen, die sich fest an den Cold Seeps angesiedelt haben, ist bereits gut erforscht», weiss Peter Linke. Der Biologe am Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel arbeitete zusammen mit Helge Niemann von der Uni44

Bilder: Geomar

Steinkrabbe der Gattung Paralomis sp. grast Bakterienmatten an einer Methanquelle ab.

Auf Tauchgängen mit dem Tauchboot Alvin und dem Unterwasserroboter Quest an einem Schlammvulkan vor der Küste Costa Ricas beobachteten die Forscher an einer Methanquelle in der Nähe des Schlammvulkans «Mound 12» Steinkrabben, die Bakterienmatten abgrasten. «Soweit wir wissen, wurden bisher ein einziges Mal Tiefseekrabben beim Fressen an Bakterienmatten entdeckt», erläutert Linke. «Unser Team war das erste, dem auch eine fotografische Doku-

mentation über einen längeren Zeitraum gelang, der wissenschaftliche Interpretationen zulässt.» Dafür wurde ein Tiefseeobservatorium mit einer Kamera versehen und über einer Bakterienmatte platziert. Während rund 400 Stunden löste die Kamera automatisch alle 30 Minuten aus. «Auf 184 Bildern waren Krebse zu sehen, die über die Bakterienschicht krochen und offenbar den Bakterienrasen abgrasten», beschreibt Niemann die Beobachtungen. «Nach dem ‹Grasen› dauerte es jeweils einige Stunden, bis die Tiere zurückkehrten. So konnten immer neue Bakterien nachwachsen.» Mit dem Tauchboot Alvin brachten die Meeresbiologen einen der Krebse an Bord ihres Forschungsschiffs Atlantis. Für den Vergleich mit den Bakterien zog der Tauchroboter Quest mit Stechrohren kurze Sedimentkerne aus dem Meeresboden. «DNA- und Isotopen-Analysen am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie ergaben, dass sich die

(a) Vogelperspektive, von einer an einem Tiefsee-Lander (Gerät welches auf den Meeresgrund hinabgelassen wird) montierten Standbildkamera aufgenommen, (b) Nahaufnahme mit sichtbaren Begrasungsspuren, (c / d) Rücken- und Bauchansicht einer eingefangenen Steinkrabbe. Der Massstab beträgt 6 cm.

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wandernden Tieren am Boden der Tiefsee leisten und auf diesem Weg Kohlenstoff, der durch Chemosynthese aus Methan gewonnen wird, ins marine Nahrungsnetz eingeht.» Quelle: Universität Basel

Bild: H. Niemann

Originalpublikation H Niemann et al, «Methane-carbon flow into the benthic food web at cold seeps – a case study from the Costa Rica subduction zone», PLoS ONE 8(10): e74894, DOI: 10.1371/ journal.pone.0074894 (2013)

Der Forscher Helge Niemann auf Tiefsee-Exkursion

Lichteinfluss durch Fotosynthese gebildet wurde», fasst Niemann die Ergebnisse zusammen. «Deshalb gehen wir davon aus, dass Cold Seeps einen wichtigen, aber nicht den einzigen Beitrag zur Ernährung von

R-EB

Krebse tatsächlich von der Bakterienmatte ernähren und grössere Mengen chemisch produzierten Kohlenstoffs aufnehmen. Wir haben in den Körperzellen aber auch Spuren von Kohlenstoff gefunden, der unter

Kontakt Dr. Helge Niemann Departement Umweltwissenschaften Universität Basel, Schweiz helge.niemann@unibas.ch www.ugw.unibas.ch

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Chemiker bei Givaudan brauchen eine feine Nase

Sinnliche Moleküle

Bilder: Givaudan

In den Labors des Duftherstellers Givaudan in Dübendorf werden chemische Formeln zu einer Kunst. Denn aus ihnen entstehen neue Duftstoffe, die wir tagtäglich um uns haben. Die Kreation eines solchen Moleküls setzt aber nicht nur die genaue Kenntnis der verwendeten organischen Stoffe voraus, sondern auch einen ausgeprägten Geruchssinn und Kreativität. So wird der Chemiker vom exakten Wissenschaftler zum Sinnmenschen. ChemieXtra begleitete die beiden Duftforscher Felix Flachsmann und Jean-Pierre Bachmann von Givaudan in ihre Welt.

Peonile: Rosig, Geranium, lang haftend

Simone Nägeli

Safraleine: Safran, warm, ledrig

menstellen des Duftes durch den Parfümeur, und – schon zu Beginn – die organische Chemie. Denn die Moleküle, die uns in einer ausgeklügelten Duftkomposition in die Nase steigen, müssen zuerst gefunden werden. Die Suche nach solchen Riechstoffen hat bei der Firma Givaudan, die Duft-

und Aromastoffe herstellt, eine bald 120-jährige Tradition. Doch wie arbeiten die Chemiker, die chemische Formeln so zu verändern verstehen, dass sie unsere Sinne betören?

Bild: Jean-Pierre Bachmann, Givaudan

Ein Parfüm ist nicht umsonst ein Luxusprodukt. Bis es im Einkaufsregal steht, vergehen mehrere Jahre, in denen viele Menschen daran gearbeitet haben. Dazu gehört das Design des Flacons oder das Zusam-

Paradisamide: Tropische Fruchtnote, an Guava und Passionsfrucht erinnernd

Am Standort von Givaudan in Dübendorf werden Duftstoffe entwickelt und produziert.

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Neue Moleküle finden Ein Labor wie jedes andere ist es definitiv nicht. Hunderte kleiner Glasfläschchen mit Duftproben stehen überall verteilt. Und auch der Geruch ist für ein Chemielabor ungewöhnlich: Wohlriechend umfängt er den Eintretenden. Die schmalen Riechstreifen, die sonst in Parfümerien aufliegen, geben endgültig den Zweck des Labors preis. «Hier erforschen wir neue Düfte» sagt Laborleiter und Chemiker Felix Flachsmann. Er und sein Kollege, der stellvertretende Laborleiter und Cheflaborant Jean-Pierre Bachmann, tun genau das, was am Anfang der Parfümkreation steht: Ein Riechmolekül suchen, finden und es schliesslich in olfaktorisch reiner Form herstellen. Das Labor ist eines von knapp 40, die am Standort Dübendorf die Abteilung Fragrance Science and Technology bilden, wel11/ 2013


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Bild: Simone Nägeli

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Die Fläschchen mit den Zwischenprodukten stehen für die «Beriechung» durch Nase und Gaschromatograf bereit.

che sich um die Kreation und Erforschung von Riechstoffen kümmert. Neben der Abteilung für neue Riechstoffe, zu der Flachsmanns Labor gehört, sind eine Reihe von chemischen Syntheselabors für die Prozessforschung zuständig. Jean-Pierre Bachmann erklärt: «Zur Synthese eines neuen Riechmoleküls gehört auch, einen Prozess zu finden, mit dem es möglichst kostengünstig in industriellem Massstab produziert werden kann.» Was er im Labor im Umfang von weniger als 20 Gramm herstellt, muss später in Mengen von mehreren hundert Kilos oder gar Dutzenden von Tonnen produziert werden können. Denn Givaudan, weltweiter Marktführer in der Duft- und Aromaherstellung, macht jährlich um die 2 Milliarden Franken Umsatz mit Parfüms und Duftstoffen. Zu letzteren gehören hauptsächlich Düfte für Alltagsprodukte wie etwa Waschmittel, Seife oder Shampoo. «Das Prestige der Branche liegt zwar in der Welt der Feinparfüms », so Bachmann, «der grosse Teil unserer Parfümöle wird aber zur Parfümierung von normalen Haushaltsprodukten verwendet.» Der Grund dafür ist einfach. «Haushaltprodukte basieren meist auf Inhaltsstoffen, die nicht angenehm riechen», erklärt Flachsmann. So sind etwa ungesättigte Fettsäuren aus tierischer und pflanzlicher Quelle oft Bestandteil von Seifen 11/ 2013

oder Bodylotions. Da die Fette sich schnell verändern und einen leicht ranzigen Geruch annehmen, ist die Zugabe von Parfüms für einen angenehmen Duft dieser Produkte notwendig.

Immer der Nase nach Flachsmann und Bachmann haben mit ihrem Team heute bereits über 20 Duftstoffklassen zum Patent angemeldet. Ein solches Patent gilt 20 Jahre lang, während denen keine andere Firma das Molekül als Parfümingredienz verwenden darf. Für Bachmann, der bereits seine Lehre bei Givaudan absolviert hat, sind diese Düfte aber nicht wie ein abgeschlossenes Projekt. «Besonders jene Moleküle, die ich selber gefunden habe, begleiten mich ein Leben lang.» So hat Bachmann mit einem von ihm entwickelten Riechstoff mit Weihrauchnote sein eigenes Parfüm kreiert – ein Unikat, das er für seinen Eigengebrauch herstellt. «Herb, mit einem orientalischen Touch», beschreibt er die Kreation, die er täglich trägt und deren Duft auch über seinem Arbeitsplatz im Labor schwebt. Bei der Riechstoffkreation geht Bachmann häufig von einem Naturprodukt aus. «Am Anfang steht die Idee, was ich verändern könnte», so Bachmann. Was folgt, ist ein Prozess, welcher dem Wandeln durch ein

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A R B E I T S W E LT

Labyrinth gleicht. Denn nicht jeder Weg führt weiter. So brauche es oft mehrere Anläufe, bis er ein potentes, duftendes Molekül finde. Doch mit der Erfahrung stiegen auch die Erfolgschancen: «Ich rieche sehr früh, ob ein Molekül Potenzial hat», erklärt Bachmann. Und hat er einmal eine innovative Grundstruktur gefunden, kann er durch Variation der funktionellen Gruppe den Geruch weiter verbessern. Den sauberen Ablauf einer Reaktion überprüft der Chemiker mit Dünnschicht- oder Gaschromatografie – und mit seiner Nase. Das so synthetisierte Rohprodukt wird dann durch Destillation, Kristallisation oder Chromatografie gereinigt, bis schliesslich das Endprodukt vorliegt: Ein Riechmolekül in olfaktorisch reiner Form. Und genau das ist die Kunst an der Riechstoffforschung. Denn: «Für die olfaktorische Reinheit müssen wir uns ganz auf unsere Nase verlassen», betont Bachmann, «da gewisse unerwünschte Duftnoten am Molekül mit Messgeräten gar nicht mehr detektierbar sind.» Während dem Entwicklungsprozess hält Bachmann jeden Schritt akribisch genau in einem Laborjournal auf seinem Computer fest. «Durch das Führen der elektronischen Laborjournale verbringen wir heute mehr

Zeit vor dem Bildschirm als früher», sagt Flachsmann nicht ohne Bedauern. Doch diese Dokumentation sei für den weiteren Verlauf der Forschung äusserst wichtig. Denn so können alle Duftchemiker der Givaudan die ausgeführten Syntheseschritte nachvollziehen und auf eigene Projekte anwenden.

Verschiedenen Anforderungen genügen Neben der Geruchsqualität eines neuen Riechstoffes sei Flachsmann zufolge auch dessen Geruchsschwellenwert äusserst wichtig. Denn nur, wenn das Molekül bereits in Nanogrammmengen pro Liter Luft wahrgenommen wird, kann es später auch in einer Duftkomposition zum Tragen kommen. Und leicht muss das Molekül sein, denn nur flüchtige Moleküle steigen uns in die Nase. Weiter muss auch funktionales Wissen um die organische Interaktion, beispielsweise mit der Cellulose in Textilfasern oder dem Keratin im Haar, miteinbezogen werden. Denn das duftende Teilchen im Waschmittel oder Shampoo soll beim Gebrauch nicht ausgewaschen werden, sondern am Objekt hängen bleiben. Die letzte Hürde nimmt ein neuer Riechstoff mit der Erfüllung der regulatorischen Anforderungen. Äusserst wichtig sei hierbei, so Flachsmann, die Hautverträglichkeit, also dass der Stoff auf der Haut keine allergischen Reaktionen auslöst. Weiter sind verschiedene umweltökologische Aspekte, wie etwa die Bioabbaubarkeit, Voraussetzung für die Zulassung. Riechstoffe, die am Ende allen Anforderungen entsprechen, haben schliesslich Aussicht auf einen Platz in der Palette der neuen Parfümingredienzien.

Auf seine Nase muss er sich verlassen können: Jean-Pierre Bachmann riecht an einer Probe.

mann. «Für die Kommunikation muss ich einen Geruch intuitiv einer Struktur zuordnen können – damit wir dieselbe Sprache sprechen.» So ist die Arbeit als Chemiker bei Givaudan eine Reise in die abstrakte Welt der Düfte, die nicht nur den Kopf, sondern vielmehr auch eine feine Nase erfordert. Eine Passion für Gerüche ist den beiden Duftforschern Flachsmann und Bachmann deshalb gemein. «Wir sind das Bindeglied zwischen Wissenschaft und Sinnlichkeit», sagt Bachmann. «Und genau das ist es, was mich an meiner Arbeit fasziniert.»

Bilder: Simone Nägeli

Sinnlichkeit der Chemie

Felix Flachsmann vor einer Sammlung mit Riechsubstanzen, die der Parfümeur bei der Beurteilung eines neu entwickelten Duftstoffes als Referenz nennt. Sie dienen dem Chemiker dann bei der Orientierung zur Verbesserung des Duftstoffes.

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Trotz der verschiedenen Ansprüche, denen ein neues Riechmolekül genügen muss, bleibt das Hauptaugenmerk in erster Linie beim Duft: «Wir wollen hier Moleküle mit einem hervorragenden Geruch kreieren», betont Flachsmann. «Sie müssen schliesslich die Nasen unserer Parfümeure begeistern.» Eine fruchtbare Zusammenarbeit ist deswegen unerlässlich. Doch wie verstehen sich Chemiker und Parfümeur? «Wir haben uns viel zu sagen», lacht Flachs-

Kontakt Felix Flachsmann Fragrance Research Givaudan CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)44 824 2265 felix.flachsmann@givaudan.com www.givaudan.com

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PANORAMA

Alterung von historischen Chromgelb-Pigmenten entschlüsselt

Dem Zahn der Zeit auf der Spur Dass einige Pigmente in den Gemälden impressionistischer Meister mit der Zeit ihren Farbton ändern, fiel bereits im 19. Jahrhundert auf. Belgische Wissenschaftler sind der Alterung von Chromgelb-Partikeln im Mikro- und Nanometerbereich nun auf den Grund gegangen. Die Chemiker gehen davon aus, dass über diesen Reaktionsmechanismus beispielsweise van Goghs leuchtendes Sonnenblumengelb langsam aber sicher in einen unansehnlichen Braunton übergeht.

In Untersuchungen von 100 Jahre alter Chromgelbfarbe mit Transmissionselektronenmikroskopie und Spektroskopiemethoden konnten vier Arten von Kern-Schale-Partikeln identifiziert werden. Auf der Grundlage der Befunde wird ein Mechanismus für die festzustellende Verdunklung einiger hellgelber Farben in van Goghs Gemälden vorgeschlagen (zum Beispiel in Les Alyscamps [Allee in Arles], 1888). Bild: H Tan, H Tian, J Verbeeck, L Monico, K Janssens, G van Tendeloo: Nanoscale Investigation of the Degradation Mechanism of a Historical Chrome Yellow Paint by Quantitative Electron Energy Loss spectroscopy Mapping of Chromium Species. Angewandte Chemie. DOI: 10.1002/ange.201305753. 2013. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. Reproduced with permission.

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einer 100 Jahre alten Tube Ölfarbe aus dem Nachlass des flämischen Fauvisten Rik Wouters (1882 – 1913) untersucht. Dabei entdeckten sie verschiedene Typen von Partikeln, deren Kern und Schale chemisch unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen – offenbar ein bereits beginnender Alterungsprozess. Mittels Transmissionselektronenmikroskopie und verschiedenen Spektroskopiemethoden wurden die Partikel analysiert und untersucht. Einen beschleunigten Alterungsprozess stimulierten die Forscher mit künstlichem UV-Licht.

Freigesetztes Chromat reagiert zu dunklem Chromoxid Durch die analytischen Untersuchungen können die Forscher den Prozess der Verfärbung erklären. Ursprünglich bestand die Farbe aus Bleichromat-, Bleisulfat- sowie

Bild: Tian

Viele Gemälde aus dem 19. Jahrhundert enthalten synthetische Chromgelb-Pigmente. Meistens wurden von den Malern dafür Bleichromate verwendet, wie etwa in Les Alyscamps – Allee bei Arles von Vincent van Gogh (1853 – 1890). Diese Gelbtöne werden bräunlich, wenn Sonnenlicht in den oberen Farbschichten Chrom-IV- zu ChromIII-Verbindungen reduziert. Diese Veränderung hängt von der chemischen Zusammensetzung und der Kristallstruktur der Pigmente ab. Eine starke Braunfärbung zeigen vor allem Chromgelb-Pigmente mit hohem Sulfatgehalt. Um geeignete Massnahmen für Schutz und Restaurierung alter Gemälde entwickeln zu können, wäre es wichtig, die genauen Mechanismen zu kennen, die während der Verdunklung der Pigmente ablaufen. Haiyan Tan, He Tian und ein Team von der Universität Antwerpen haben dazu Proben aus

Bleichromatsulfat-Partikeln, die in einer Leinöl-Matrix eingebettet waren. BleisulfatTeilchen bleiben von der Alterung unbeeinflusst. Anders die Bleichromatsulfat-Partikel: Im ersten Schritt des Alterungsprozesses lösen sich Chromat-Ionen in mikroskopischen Wassertröpfchen zwischen den Körnchen und dem Bindemittel. Besonders stark tritt der Effekt bei Teilchen mit hohem Sulfat-Gehalt auf, da die Chromatome hier weniger stabil ins Kristallgitter integriert sind. So entstehen Teilchen mit einem Kern aus Bleichromatsulfat und einer Schale aus Bleisulfat. Begünstigt durch Lichteinstrahlung reagiert das gelöste Chromat mit dem Leinöl zu unlöslichem und dunklem Chromoxid Cr2O3, das als dritte Schicht auf der Oberfläche der Partikel ausfällt. Werden weitere Chromat-Ionen aus dem Kern gelöst, resultieren am Ende Kern-SchaleStrukturen mit einem Bleisulfat-Kern und einer Chromoxid-Schale. Kleine Bleichromat-Partikel werden während der Alterung komplett zu Chromoxid

He Tian steht vor dem Elektronenmikroskop, mit dem die Proben untersucht wurden.

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PANORAMA

reduziert, während bei den grösseren ein Kern aus Bleichromat erhalten bleibt, der von einer Schale aus Chromoxid bedeckt ist. Das dunkle Chromoxid ersetzt und verdeckt auf diese Weise nach und nach die gelbe Farbe des Bleichromats, sodass ursprünglich hellgelbe Partien von Gemälden dunkelbraun werden. Quelle: Angewandte Chemie / Wiley-VCH

Originalpublikation H Tan, H Tian, J Verbeeck, L Monico, K Janssens, G van Tendeloo, «Nanoscale Investigation of the Degradation Mechanism of a Historical Chrome Yellow Paint by Quantitative Electron Energy Loss spectroscopy Mapping of Chromium Species», Angew Chem 125(43), 11570–11573 (2013)

Kontakt Dr. He Tian Electron Microscopy for Materials Science Universiteit Antwerpen Belgien he.tian@ua.ac.be www.emat.ua.ac.be

Bild: Mark Lorch, University of Hull / UK

Aufgestöbert Periodensystem per U-Bahn

Sich in London zurechtzufinden, kann manchmal genauso einfach oder schwierig sein wie im chemischen Periodensystem. Da hilft die bunte Übersichtskarte der Londoner U-Bahn. Sie liefert ein allumfassendes Bild der London Underground mit allen Linien, Verbindungen und Bahnhöfen (Baustellen ausgenommen). Die rote Central Line, die dunkelblaue Picadilly Line oder

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beispielsweise die Station Baker Street – alles klar erkennbar. Kein Wunder, dass gerade ein Engländer auf die pfiffige Idee kam, beides miteinander zu verknüpfen: die übersichtliche Londoner U-Bahn-Karte mit dem gut strukturierten Periodensystem der Elemente. Während im Periodensystem jedes Element ein eigenes Kästchen hat, ist es auf der UBahn-Karte jeweils eine «Stati-

on». Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften liegen auf einer Linie, so zum Beispiel Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Übergangsmetalle, Halbmetalle, Halogene, Lanthanoide, Nichtmetalle oder Edelgase. Zudem findet man Informationen, ob ein Element flüssig oder gasförmig vorliegt oder ob es radioaktiv ist. Alle Linien sind – wie auch im Periodensystem – farbig und

können parallel verlaufen. Und wenn ein Element Eigenschaften besitzt, die mehreren «Linien» entsprechen, liegt es an einen «Hauptbahnhof», der die Linien als kleiner runder Kreis verbindet. Zwar zeigt der UBahn-Plan noch nicht alle Details des Periodensystems, doch ist er beliebig erweiterbar.

(sago)

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V E R A N S TA LT U N G E N

Veranstaltungen 14./15.01.

14./15.01.

ICOLS 2014 Ort: Zürich Veranstalter: World Academy of Science, Engineering and Technology PO Box 3151 NMSU, Las Cruces, NM 88003-3151, USA Telefon +1 971 559 0996 20 info@waset.org, www.waset.org HPLC-Basiskurs Ort: Bad Soden am Taunus (D) Veranstalter: NOVIA GmbH Industriepark Höchst, Geb. B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 klaudia.goeres@novia.de, www.novia.de

16.01.

Klimarelevante Spurengase und Aerosole Ort: Dübendorf Veranstalter: Eidgenössische Materialprüfungsund Forschungsanstalt Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 46 54 christoph.hueglin@empa.ch, www.empa.ch

20. – 22.01.

Produktsicherheit in der chemischen Industrie Ort: Köln (D) Veranstalter: Chem-Academy/Vereon AG Postfach 2232, CH-8280 Kreuzlingen Telefon +41 (0)71 677 8700 info@chem-academy.com, www.chem-academy.com

21.01.

Optimierung in der HPLC – effizient und zielgerichtet Ort: Bad Soden am Taunus (D) Veranstalter: NOVIA GmbH Industriepark Höchst, Geb. B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 klaudia.goeres@novia.de, www.novia.de

21. – 23.01.

Swiss Plastics Ort: Luzern Veranstalter: Messe Luzern AG Horwerstrasse 87, CH-6005 Luzern Telefon +41 (0)41 318 37 00 info@messeluzern.ch, www.messeluzern.ch

23.01.

Produktsicherheit, Haftung und wissen was versichert ist Ort: Kloten Veranstalter: SNV Schweizerische Normen-Vereinigung Bürglistrasse 29, CH-8400 Winterthur Telefon +41 (0)52 224 54 43 nathalie.gauer@snv.ch www.snv.ch/de/ausbildung-seminare

23.01.

Klinische Bewertung von Medizinprodukten Ort: Olten Veranstalter: Swiss Association for Quality Stauffacherstrasse 65/42, CH-3014 Bern Telefon +41 (0)31 330 99 00 info@saq.ch, www.saq.ch

24. – 26.01.

Swiss Snow Symposium Ort: Saas Fee Veranstalter: SCG Schwarztorstrasse 9, CH-3007 Bern Telefon +41 (0)31 310 40 90 info@scg.ch, www.scg.ch

11/ 2013

27./28.01.

GMP Basistraining Ort: Titisee b. Freiburg (D) Veranstalter: PTS Training Service P.O. Box 4308, D-59737 Arnsberg Telefon +49 (0)2932 51477 info@pts.eu, www.pts.eu

27./28.01.

HPLC-Fortgeschrittenenkurs Ort: Bad Soden am Taunus (D) Veranstalter: NOVIA GmbH Industriepark Höchst, Geb. B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 klaudia.goeres@novia.de, www.novia.de

28./29.01.

Qualifizierung / Validierung in der Praxis: GMP-gerechte Dokumentation Ort: Fulda (D) Veranstalter: PTS Training Service P.O. Box 4308, D-59737 Arnsberg Telefon +49 (0)2932 51477 info@pts.eu, www.pts.eu

28. – 31.01.

Molecular Biology Basic Course Ort: Heidelberg (D) Veranstalter: PromoCell Academy Sickingenstr. 63/65, D-69126 Heidelberg Telefon +49 (0)6221 64934 46 info@promocell-academy.com www.promocell-academy.com

29./30.01.

Gefahrstoffbeauftragter Ort: Essen (D) Veranstalter: Haus der Technik e.V. Hollestrasse 1, D-45127 Essen Telefon +49 (0)201 1803 1 information@hdt-essen.de, www.hdt-essen.de

29./30.01.

Vom CSR zum Expositionsszenario – Grundlagen, Erstellung und Prüfung Ort: Griesheim (D) Veranstalter: KFT Chemieservice GmbH Im Leuschnerpark 3, D-64347 Griesheim Telefon +49 (0)6155 86829 27 petra.koerner@kft.de, www.kft.de

29. – 31.01.

Führungstraining: Vom Mitarbeiter zum Laborleiter Ort: Essen (D) Veranstalter: Haus der Technik e.V. Hollestrasse 1, D-45127 Essen Telefon +49 (0)201 1803 1 information@hdt-essen.de, www.hdt-essen.de

31.01.

The new Hazard Communication Standard (USA) based on GHS Ort: Griesheim (D) Veranstalter: KFT Chemieservice GmbH Im Leuschnerpark 3, D-64347 Griesheim Telefon +49 (0)6155 86829 27 petra.koerner@kft.de, www.kft.de

Bild: (cc) flickr – Maarten Takens

JANUAR

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V E R A N S TA LT U N G E N / P R O D U K T E

Mit beruflicher Qualifizierung immer einen Schritt voraus

Qualitativ gut strukturierte Weiterbildungsangebote sind rar gesät. Der Weiterbildungsspezialist Sekulab bietet praxisbezogene Weiterbildung für die Mitarbeiter aus der Pharma- und Chemie-Wirkstoffindustrie an und stellte kürzlich sein neues Weiterbildungspro-

gramm 2014 vor. Das Ziel der neuen Angebotspalette ist es, den Spezialisten im Laborumfeld zu ermöglichen, ihr Know-how stets den aktuellen Entwicklungen anzupassen und eine fachspezifische und optimal auf die Praxis abgestimmte Weiterbildung zu vernünftigen Preisen anzubieten. Interessierte können Veranstaltungen, praxisbezogene Basistrainings, Seminare und Intensivtrainings wählen. Von praktischen Anwendungen in der Instrumentalanalytik über molekularbiologische Methoden und Pharmakologie bis hin zu theoretischen Anwendungen im Laborumfeld reicht das Spektrum. Das Kursprogramm wird stetig erweitert und kann auf der Homepage von Sekulab eingesehen werden. Alle Kurse, Vorträge und Fachseminare aus dem aktuellen Programm, welche Instrumentalanalytik- und Chemie/BiologieThemen abdecken, können über die Homepage gebucht werden. Schulungen on demand Die erfahrenen Experten von Sekulab entwickeln immer wieder aktuelle Kurse und Seminare, um

die modernsten technischen Entwicklungen zu präsentieren. Neu führen sie On-Demand-Schulungen bei interessierten Kunden direkt vor Ort durch. Die angebotenen Kurse sind individuell auf die Bedürfnisse der beteiligten Firmen zugeschnitten. Der Kunde wählt ein Kursthema – Sekulab organisiert das dazu passende massgeschneiderte Programm, die Referenten und auf Wunsch auch die Kurslokalitäten. Die Vorteile einer On-DemandSchulung liegen auf der Hand: • Für die Mitarbeiter entfallen Zeit und Kosten für die Anfahrtswege, Reise und Unterkunft. • Das Unternehmen erreicht eine hohe Effizienz dank einer optimal auf die individuellen Anforderungen und die Unternehmenskultur ausgerichteten Weiterbildung in der gewünschten Form. • Bei einer grösseren Anzahl Teilnehmer reduzieren sich die Kosten, und die Effizienz wird gesteigert. • Die Schulungen finden in den werkseigenen Räumlichkeiten oder an einem vom Kunden gewünschten Ort statt.

Für Kurse im Bereich der persönlichen Entwicklung kann Sekulab Kursorte in der ganzen Schweiz anbieten.

Zuverlässigkeit und ein geringer Wartungsaufwand sorgten in dieser Zeit dafür, dass die grosstechnische Herstellung eines Produkts durch das Labor begleitet werden konnte. Darüber hinaus wurde das Temperiersystem zur Herstellung von so genannten «Small Molecules» verwendet. Einzigartig ist die Technik des Unistat 420wHT: dieses Gerät kann einen Temperaturbereich von –120 °C bis +300 °C abdecken – es ist kein vergleichbares Produkt am Markt erhältlich. Der «Dauerläufer-Unistat» kann nunmehr in der Tango-Fabrik in Offenburg-Elgersweier bewundert werden. Firmengründer Peter Hu-

ber konnte das Gerät für sein Museum gewinnen. Beim Kunden steht an gleicher Stelle inzwischen ein Unistat 905w mit dem neuesten Regler Pilot ONE. Bei der Inbetriebnahme zeigte sich der Anwender sehr zuversichtlich, dass er viele weitere Jahre mit diesem Gerät arbeiten wird.

Weiterbildung mit Profil Sekulab wurde 2009 von Weiterbildungsspezialisten mit langjähriger Erfahrung in der Organisation und Durchführung von Kursen für das Laborpersonal gegründet. Sein erklärtes Ziel ist es, eine fachspezifische und optimal auf die Zielgruppe abgestimmte Weiterbildung mit einem vernünftigen Preis/Leistungsverhältnis anzubieten. Die Weiterbildungsbroschüre mit den aktuellen Kursen 2014 und detaillierte Informationen zu OnDemand-Schulungen findet man auf der interaktiv gestalteten Sekulab-Homepage.

Sekulab GmbH Daniel Christen Postfach 28 CH-4448 Läufelfingen Telefon +41 (0)79 330 49 66 info@sekulab.ch www.sekulab.ch

Bild: Lonza AG

Dauerläufer im Tieftemperaturlabor

Standort des Unistaten im Tieftemperaturlabor der Lonza AG in Visp

Dass Temperiergeräte der Peter Huber Kältemaschinenbau GmbH eine hohe Lebenserwartung haben, ist in der Branche bekannt. Ein hoher Qualitätsanspruch bei der Entwicklung und Produktion sowie eine ausgefeilte Kältetechnik und Mikroprozessortechnik sorgen dafür, dass Anwender von Huber-Technik über Jahre hinweg hochgenaue und reproduzierbare Temperierresultate erhalten. Einen Beweis dafür liefert die Lonza AG in Visp. Dort befindet sich seit 1993 ein Unistat 420wHT im Tieftemperaturlabor im Einsatz. Dieses Temperiersystem hat bis Ende Juni 2013 über 35 500 Stunden Einsatzzeit verzeichnet. Hohe

Peter Huber Kältemaschinenbau GmbH Werner-von-Siemens-Strasse 1 D-77656 Offenburg Telefon +49 (0)781 9603-123 info@huber-online.com www.huber-online.com

www.chemiextra.com 52

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Berghof – Mikrowellen AufschlussSysteme

Komplette Produktlinie bei BSG

Kundenspezifisches Bedienpult einer Extrusionsanlage

Die BSG ist als international tätiges Unternehmen auf die Automatisierung und Prozessleittechnik von Industrieanlagen in der Kunststoffbranche spezialisiert.

Die Produkte der BSG sind unter dem Begriff ONE zusammengefasst. Diese bilden eine ineinandergreifende Systemfamilie. Angefangen mit dem Bedien- und Automatisierungssystem ONE-operate. Dieses dient zur Steuerung und Bedienung einer kompletten Extrusionslinie mit Granulator-, Folien- oder Plattensystemen inklusive dem Fördern und Dosieren der Rohstoffe. Das Visualisierungs- und Leitsystem ONE-view sorgt für eine transparente Übersicht und Kontrolle von einer oder mehreren Anlagen. Die Software ONE-datagate dient zur Archivierung und Analyse von Prozessdaten. Die besondere Stärke dieses Programms ist die freie Konfigurierbarkeit über den Nutzer und das

Reporting dieser Software. Als neue Reports stehen jetzt der Prozessfähigkeitsindex CpK und die Analyse der Gesamtanlageneffektivität, kurz OEE, zur Verfügung. Abgerundet wird die Systemfamilie durch die PC Software ONE-exchange. Sie ist verantwortlich für das Auftrags- und Rezepturmanagement. Diese Software wurde komplett überarbeitet und ist nun in der Version 3 verfügbar. BRUCKMANN STEUERUNGSTECHNIK GMBH Crispinusstrasse 6 D-47589 Uedem Telefon +49 (0)2825 7044 0 info@bsg.de www.bsg.de

SW-4 Robust, sicher Berührungslose Druck- & Temperaturmessung

Webservice Barcode bei Kubo Tech Im Zusammenhang mit der Integration der Prozesse für alle KuboGruppengesellschaften war eines der Ziele die Optimierung der Logistikprozesse und insbesondere auch des Versandprozesses. Dazu hat die Kubo Gruppe im September den Webservice Barcode von der Schweizerischen Post für Inlandpakete bis zu 30 kg eingeführt. Mit diesem System wird der Adressträger mit integriertem Barcode mit der Empfängeradresse direkt als Etikette ausgedruckt. Die Vorteile dieses Services sind: • Schnellere und zuverlässigere Bearbeitung der Inland-Paketsendungen. Dadurch kann eine Zeitersparnis bei den Abferti-

gungsabläufen von 15 % erzielt werden. • Schnellere und lückenlose Sendungsverfolgung • Materialeinsparung bei Dokumententaschen, Barcodeklebern • Einheitliches Corporate Design für Adressetiketten mit klar ersichtlichem Absender

Für Kunden der Kubo Tech AG bietet das System einen grossen Vorteil: Durch die Verknüpfung der Auftragsdaten mit den Sendungsdaten sind alle Informationen von der Auftrags- bis zur Sendungsnummer immer verfügbar, sodass eine lückenlose Sendungsverfolgung jederzeit möglich ist. Jeder Mitarbeiter im Verkaufsinnendienst ist somit jederzeit in der Lage, dem Kunden diese Auskünfte sofort zu liefern.

Kubo Tech AG Im Langhag 5 CH-8307 Effretikon Telefon +41 (0)52 354 18 18 info@kubo.ch www.kubo.ch

SW-2 kompakt & sicher Berührungslose Temperaturmessung

Heizblocksysteme für Tubes (Glas, PP, PTFE) bis 450°C

Vielseitiger Handhubwagen

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Mit dem neuen ProLine Touch vom holländischen Wiegetechnik-Hersteller Ravas ist erstmals ein Gerät mit Touchscreen erhältlich, welches zugleich auch mit seinen unzähligen Zusatzfunktionen zu punkten vermag.

Durch die Verwendung eines Touchscreens sowie resistenter Komponenten ist das Gerät auch pflegeleicht und hygienisch.

Der Proline Touch wurde konzipiert für den Einsatz in der Food-, Pharma und Chemieindustrie und kann nebst einfachen Wiegungen auch für Stückzählungen und Rezepturmischung eingesetzt werden.

DS-Technik Handels AG Lägernstrasse 11 CH-5610 Wohlen Telefon +41 (0)56 619 79 29 info@ds-technik.ch www.ds-technik.ch

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PRODUKTE

Die SIFTOMAT-Plansiebmaschine: Optimale Kontrollsiebung von Kunststoffgranulat Bei der Absiebung von Kunststoffgranulaten und insbesondere von Masterbatches geht es darum, die zu grossen Partikel, zum Beispiel die sogenannten «Longs», sowie die zu feinen Körner vom «guten» Produkt zu trennen. Mit dem Siebprozess soll eine bessere Qualität erreicht werden. Damit kann das Granulat besser respektive zu einem besseren Preis verkauft werden. Die Absiebung ist jedoch nicht ganz einfach und es bedurfte einer genauen Analyse des Problems sowie vieler Versuche, bis die Theorie in die Praxis umgesetzt werden konnte und somit das gewünschte Resultat erreicht wurde. Die Problematik Die Problematik besteht darin, dass sich Kunststoffgranulat beim Sieben nicht gleich verhält wie viele andere Güter. Es wurde festgestellt, dass die meisten Siebmaschinen, die zur Absiebung von Kunststoffgranulaten im Einsatz sind, nicht wunschgemäss arbeiten. Das eigentliche Problem dabei liegt darin, dass die zu langen Granulatteilchen, die abgesiebt werden sollten, meist trotzdem beim guten Produkt landen, da entweder die Siebfläche zu gross oder die Siebtechnik falsch gewählt wurde. In den meisten Fällen treffen gar beide Ursachen zu. Beim überwiegenden Teil der Siebgüter wird die Qualität respektive der Durchsatz des gesiebten Gutes besser, je grösser die Siebfläche ist. Beim Absieben der zu langen Teile in Kunststoffgranulaten trifft dies jedoch nicht zu. Denn: Je grösser die Siebfläche, desto grösser die «Chance», dass ein «Long», also ein zu langes Granulatteilchen, sich irgendwie aufstellt und durch ein ihm «angebotenes» Loch hindurchfällt. Wenn nun noch die falsche Siebtechnik gewählt wird (zum Beispiel Vibrationssieb), dann «hüpfen» die Granulatteilchen, und die Chance, dass dadurch ein zu langes Granulatteilchen in die senkrechte Lage gebracht wird und dabei durch ein Loch fällt, ist beträchtlich. Die Fuchs Maschinen AG hat sich dieses Problems – «Absiebung von groben Partikeln» – angenommen und dabei Folgendes festgestellt:

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1. Die Schichtdicke sollte am Anfang und möglichst auf der ganzen Länge des Siebes (in diesem Fall Lochblech) 2 – 5 cm betragen. Damit wird verhindert, dass sich ein zu langes Granulatteilchen «aufstellt» und dadurch durch ein Loch fällt. 2. Optimal wäre es, wenn die Schichtdicke während der ganzen Siebdauer gleich bliebe. Wenn die Schichtdicke nicht mehr gewährleistet wird, zum Beispiel bei zu langer Siebfläche, haben die nun «vereinzelten» Granulatteilchen die Tendenz, äusserst unkontrolliert über die verbleibende Siebfläche zu «hüpfen». Dabei kommt es häufig vor, dass ein langes Granulatteilchen in eine senkrechte Lage gerät und durch ein Loch fällt. Die Siebfläche darf also nicht zu gross sein. Sie muss dem jeweiligen Siebdurchsatz angepasst werden. 3. Die Bewegung des Siebes sollte keine vertikale Komponente enthalten. Sie würde nur den «Hüpf-Effekt» verstärken. 4. Die Frequenz der Bewegung des Siebes sollte möglichst niedrig sein. Es wurde festgestellt, dass das beste Siebresultat mit einer langsamen Siebbewegung erreicht wird. Je schneller sie ist, desto mehr hat das Granulat Tendenz zum «Hüpfen». Eine gewisse Mindestfrequenz wird jedoch benötigt, um die Förderung des Siebgutes, vor allem auf dem «feinen» Sieb, zu gewährleisten. Die Problemlösung Diesen Erkenntnissen folgend stellte man fest, dass grundsätzlich eine Plansiebmaschine des Typs «Fuchs SIFTOMAT» den Voraussetzungen am besten entspricht, da sie keine vertikale Komponente enthält. Ausserdem hat die rechteckige Bauform gegenüber der runden den wesentlichen Vorteil, dass die Siebbreite bei fortschreitendem Siebprozess nicht zunimmt. Im Gegenteil, Fuchs unterteilt die Siebfläche, also das Lochblech, in mehrere Segmente gelochter und ungelochter Bleche. Damit kann die gelochte Fläche jeweils der benötigten Kapazität angepasst werden: Es werden nur so

SIFTOMAT

viele gelochte Segmente eingelegt wie notwendig. Die anderen Segmente sind ungelocht. Damit wird eine zu grosse Siebfläche verhindert. Die Frequenz der planen kreisförmigen Bewegung des Siebes wird hierbei so niedrig wie möglich gehalten, ohne dabei die Förderung des Siebgutes zu beinträchtigen. Die niedrige Frequenz beschleunigt paradoxerweise den Siebprozess und verhindert gleichzeitig, dass sich zu lange Granulatteilchen aufrichten und durch ein Loch zum «guten» Produkt fallen. Sie kann mittels eines Frequenzumrichters den Umständen angepasst und optimiert werden. Auch die Siebneigung kann reguliert werden. Zum Beispiel kann bei grosser Leistung, die auch eine gute Förderung des Siebgutes bedingt, dem Sieb mehr Neigung gegeben werden. Des Weiteren ist der Siebkasten mit den Sieben modular aufgebaut. Für die Reinigung des Siebkastens und der Siebe, wie zum Beispiel beim Wechseln auf ein anderes Kunststoffgranulat, können Siebe und Zwischenrahmen sehr schnell und problemlos aus dem Siebkasten herausgenommen und wieder hineingelegt werden. Die SIFTOMAT-Plansiebmaschine wurde aufgrund der gewonnenen und oben beschriebenen Erkennt-

nisse speziell für Kunststoffindustrie weiterentwickelt und kann speziell hierfür konfiguriert werden. Das Ergebnis Bei Versuchen im eigenen Betrieb sowie bei diversen namhaften, in der Branche führenden Kunststoffgranulatherstellern wurden bereits überzeugende Resultate erzielt. Es hat sich erwiesen, dass die Fuchs SIFTOMAT-Plansiebmaschine beim Sieben von Kunststoffgranulaten aus den oben genannten Gründen sämtlichen Vibrationssiebmaschinen oder Rundsiebmaschinen überlegen ist. Zusammenfassung • Die Siebfläche sollte der Siebleistung so genau wie möglich angepasst sein, um Fehler zu verhindern. • Eine zu hohe Frequenz der Siebbewegung wirkt sich negativ auf die Qualität der Siebung aus. • Bei fortschreitendem Siebprozess sollte die Schichtdicke möglichst gleich bleiben, um ein «Hüpfen» der Granulatteilchen zu verhindern. • Die Siebbewegung darf keine vertikale Komponente enthalten.

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Touch me! Widerstandfähige Allrounder logischen Kontaminationen, Chemikalien und Desinfektionsmitteln.

IndustriebÜden fordern sehr viel: Sicherheit fßr hochentwickelte technische Geräte, extreme Verschleissfestigkeit, Beständigkeit gegen Chemikalien, optimales Reinigungsverhalten, Ergonomie fßr die Mitarbeiter und vieles mehr. Gefragt sind in diesem anspruchsvollen Markt also besonders leistungsfähige Produkte wie die Kautschuk-Bodenbeläge von nora systems. Sie liegen weltweit in zahlreichen Reinräumen, ESD-Bereichen, Laboren und Forschungseinrichtungen. Sicherheit fßr Reinräume Fßr Reinräume, in denen in der pharmazeutischen, medizintechni-

schen sowie in der Lebens- und Futtermittelindustrie geforscht und produziert wird, bietet der Kautschuk-Spezialist die ideale LÜsung. Die Anforderungen an Bodenbeläge sind in diesem Bereich extrem hoch: geringe Partikelemissionen, porenfreie Oberfläche, Rutschfestigkeit, Beständigkeit gegen statische und dynamische Belastungen sowie sehr gute Reinigungs- und Desinfektionseigenschaften. Ausgewählte nora-Bodenbeläge sind vom Fraunhofer Institut fßr Produktionstechnik und Automatisierung getestet und als geeignet bis ISO Klasse 2 bzw. GMP-Klasse A zertifiziert worden. Ausserdem sind sie sehr gut beständig gegenßber bio-

Leichte und wirtschaftliche Reinigung Gleich in welchem Industriebereich: Mit ihrer widerstandsfähigen, abriebfesten Oberfläche lassen sich nora Kautschuk-Beläge hervorragend reinigen, denn sie benÜtigen aufgrund der extrem dichten Oberfläche keine Beschichtung. Nora-Bodenbeläge werden aus hochwertigen Industrie- und Naturkautschuken gefertigt. Ihre hohe Qualität macht sie äusserst beständig gegen Abrieb und Verschleiss. Sogar nach jahrzehntelangem Einsatz in hochfrequentierten Bereichen sehen sie noch nahezu neuwertig aus. Diese ungewÜhnlich lange Nutzungsdauer trägt massgeblich zur Wirtschaftlichkeit und zum langfristigen Werterhalt von Immobilien bei.

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AUS DEN VERBÄNDEN

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Über die Widerstandsfähigkeit der Schweizer Unternehmen

Persönliche Notizen des Vorstands des SCV – Schweizerischer Chemie- und Pharmaberufe Verband – aus der Maitagung 2013 des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) Wissen Sie, wie viele Franken Wert ein US Dollar 1971 hatte, als das Bretton-WoodsSystem zusammenbrach? Ein Dollar kostete damals satte 4,375 Franken. Hätte der Dollar diesen Stand gehalten, so läge der Benzinpreis angesichts der aktuellen Ölpreise heute vermutlich bei über 5 Franken. Tatsächlich fiel der Preis des Greenback seit 1971 kontinuierlich auf aktuell weniger als einen Franken. Der bisherige Tiefststand des Dollar wurde übrigens am 9. August 2011 mit knapp über 72 Rappen notiert. Soweit die Zahlenspielerei des Autors.

wiesen hat und es noch heute tut. Ein erneuter Blick auf den Wechselkurs des Schweizer Frankens bestätigt, dass dieser insbesondere auch mit Blick auf den besagten Zeitraum äusserst stark geblieben ist. So stark, dass die Schweizerische Nationalbank gegenüber dem Euro intervenieren und eine untere Kursgrenze setzen musste. Auch der Blick auf die Arbeitslosenzahlen zeigt, dass die Schweiz international führend ist – im positiven Sinne. Sowohl die Gesamtbetrachtung der Arbeitslosenzahlen wie auch der Blick auf die Jugendarbeitslosigkeit zeigen, dass die Schweiz nach wie vor sehr tiefe Werte aufweist. Umso erstaunlicher: Dennoch liegt die Erwerbsquote, welche angibt, wie viele Erwerbstätige und Erwerbslose es im Verhältnis zur Gesamtbevölkerung gibt, auf einem international sonst nicht erreichten Niveau.

Widerstandsfähigkeit

Gründe

Noch heute steckt uns die Bankenkrise in den Knochen. Wir erinnern uns, spurlos ging die Geschichte auch an der Schweiz nicht vorbei. Interessant war und ist bis heute jedoch zu sehen, wie die Schweiz – und beispielsweise auch das in manchen Bereichen ähnlich funktionierende Deutschland – in dieser Krise Widerstandsfähigkeit be-

Fasst man die Aussagen der Referenten an der Maitagung 2013 zusammen, so werden folgende Gründe für den Spitzenplatz der Schweiz genannt:

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1. Eine sehr hohe Arbeitsmarktflexibilität mit wenig Regulierung und eher kurzen Kündigungsfristen. Gemäss den Refe-

renten trägt dies entscheidend dazu bei, dass die Hemmschwelle, neue Mitarbeitende anzustellen, massiv tiefer liegt als in stärker regulierten Ländern. Selbstverständlich trägt dies im Gegenzug dazu bei, dass bei negativem Geschäftsgang Leute schneller entlassen werden können. Interessanterweise scheint aber genau dies während der letzten Krise kaum der Fall gewesen zu sein. 2. Eine starke Bildungslandschaft Schweiz, welche mit ihrem dualen System den Praxisbezug sicherstellt und die Möglichkeit bietet, sich auch nach einer beruflichen Grundbildung weiterentwickeln zu können. Hierbei fällt der Dialog zwischen Staat, Verbänden, Unternehmen und Bildungsinstitutionen ins Gewicht, welcher es ermöglicht, das Erreichte kontinuierlich zu verbessern und an den künftigen Bedürfnissen auszurichten. Insbesondere in diesem Themenbereich profiliert sich auch der SCV als Berufsverband für die Berufe Chemie- und Pharmatechnologe EFZ und Chemietechnologe HFP. 3. Ferner wurden die politische Stabilität, ein vernünftiges Steuerniveau, eine intakte Infrastruktur und die starke aussenwirtschaftliche Verflechtung genannt.

Licht und Schatten Wie liess Goethe schon seinen Götz von Berlichingen sagen «Wo viel Licht ist, ist starker Schatten» – und dieser breitet sich unter der Betrachtung Stabilität vs. Flexibilität aus. Eine gewisse Kontinuität ist bestimmt nicht falsch und alles gleich nachahmen oder unbedacht und unausgegoren als erster umsetzen zu wollen, muss auch nicht das Gelbe vom Ei sein. Dennoch deutet sich in der Schweiz ein Reformstau an. Einmal gut Überlegtes und Beschlossenes sollte eben auch in Angriff genommen und nicht noch unzählige Male aufbereitet und verschoben werden. Gefahren lauern immer dann, wenn man sich auf den Lorbeeren ausruht und sich eine gewisse Selbstzufriedenheit breitmacht. Selbstverständlich dürfen wir stolz auf das Erreichte sein, doch um langfristig leistungsfähig zu bleiben, benötigt jeder von uns das, was man allge11/ 2013


mein unter dem strapazierten Begriff WorkLife-Balance zusammenfasst. Es gilt aber, unsere Werte, die uns erfolgreich gemacht haben, auch in Zukunft zu pflegen. So muss man, gemäss den Referenten, unter anderem in folgenden Richtungen zukunftsorientiert denken und tätig werden: • Dem Fachkräftemangel innovativ entgegenwirken • Den durch Reformen gefährdeten Marktzutritt zu Europa aufrechterhalten • Die energiepolitische Wende erreichen und meistern • Übermässigen Regulierungen am Arbeitsmarkt entgegensteuern und die Sozialpartnerschaft nach Regionen und Branchen fördern • Die geldpolitischen Herausforderungen meistern (Mindestkurs Franken/Euro)

Fazit An die Spitze zu kommen, bedeutet harte Arbeit. An der Spitze zu bleiben ebenso. Abschauen und Kopieren ist erlaubt oder wird zumindest vielfach praktiziert. So zum Beispiel auch von Niederlassungen von Schweizer Unternehmen, welche die Lehre nach Schweizer Vorbild ins Ausland exportieren (s. Artikel Unternehmen exportieren Lehre). Dies macht es Spitzenreitern nicht einfacher, an der Spitze zu bleiben. Besinnen wir uns aber auf unsere Werte, dann dürfen wir auch für die Zukunft optimistisch bleiben und vielleicht noch eine Prise selbstbewusster auftreten. Für den Zentralvorstand Patrick Merkofer

Unternehmen exportieren Lehre Neue Produkte zu entwickeln, dauert mitunter viele Jahre, wie besonders die pharmazeutische Industrie weiss… Nun scheint sich ein jahrzehntelang entwickeltes Schweizer Produkt in den USA zu etablieren: Die berufliche Grundbildung, mitunter als «Lehre» bekannt. Gemäss der NZZ vom 19. August 2013 führte das Ostschweizer Industrieunternehmen Bühler an einem Standort in den USA das Modell der dualen Lehre ein, so, wie es in der Schweiz seit langem bekannt ist. Fachkräfte seien in den USA rar: Mit 18 Jahren wird üblicherweise die High School abgeschlossen, danach bewirbt man sich an einem College. Dieser Weg gilt in den USA als sichere Möglichkeit, sich in der Mittelklasse zu etablieren. Schreckensszenarien mit bis zu 50 Prozent Arbeitslosigkeit bei den bis 24-Jährigen, wie in einzelnen südeuropäischen Ländern, werden zwar nicht erreicht, dennoch ist auch in den USA die Arbeitslosigkeit bei dieser Gruppe mit 16,2 Prozent vergleichsweise hoch. Ein Kernproblem dabei seien weniger die fehlenden Arbeitsplätze, als vielmehr die fehlende Arbeitserfahrung der jungen Leute, die an den Colleges rein theoretisch ausgebildet werden. Selbst die OECD empfahl den USA in ihrem Jahresbericht 2012, eine Ausbildung beste11/ 2013

hend aus einer Mischung aus Lernen in der Schule und praktischer Ausbildung am Arbeitsplatz, wie sie zum Beispiel in der Schweiz praktiziert wird. Übrigens hat die eingangs erwähnte Firma Bühler bereits einschlägige Erfahrung aus dem Exportieren der Schweizer Lehre: Auch in Südafrika und China wurden bereits erste Lehren durchgeführt. Insbesondere das «auf hochqualifizierte Fachkräfte angewiesen sein» ist die Motivation zum Entscheid der Firma Bühler, eben auch fernab der Schweiz in die berufliche Grundbildung zu investieren. Ein Grund mehr für Schweizer Unternehmen, die berufliche Grundbildung hochzuhalten. Für den Zentralvorstand Patrick Merkofer

Kontakt Patrick Merkofer Präsident SCV – Schweizerischer Chemie- und Pharmaberufe Verband praesident@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

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Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

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CH-4153 Reinach Telefax 061 717 93 30 www.shimadzu.ch

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

F Ü L L S TA N D

I S O L AT O R E N T E C H N I K 4416 Bubendorf Tel. +41 61 935 50 00 Aquasant Messtechnik AG info@aquasant-mt.com Aquasant mesure technique SA www.aquasant-mt.com

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GASE/GASVERSORGUNG Hofgut 3073 Gümligen Tel. +41 31 950 50 50 Fax +41 31 950 50 51 info@carbagas.ch www.carbagas.ch

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

K Ä LT E - U N D K L I M A A N L A G E N Ostringstrasse 16 4702 Oensingen Tel. +41 62 388 06 06 Fax +41 62 388 06 01

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CH-4153 Reinach Telefax 061 717 93 30 www.shimadzu.ch

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HPLC/ANLAGEN UND ZUBEHÖR Tel. +41 62 886 41 41 · info@messer.ch · www.messer.ch Hegauer Weg 38 D-14163 Berlin Tel. +49 30 809 72 70 CH: fl owspek AG CH-4057 Basel Tel. +41 61 695 96 96 www.knauer.net

GASMESS- UND WARNGERÄTE

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LabSolution GmbH

Brünenmattweg 24 4148 Pfeffingen Tel. 061 843 94 80 Fax 061 843 94 81 info@labsolution.ch www.labsolution.ch

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

K O N D E N S ATA B L E I T E R Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

KÜHL- UND TIEFKÜHLGERÄTE

Medizintechnik Zielstrasse 23 • CH-9050 Appenzell T +41 (0) 71 787 47 33 • F +41 (0) 71 787 47 34 www.koch-kaelte.ch • info@koch-kaelte.ch 6 1


LIEFERANTENVERZEICHNIS KÜHLSCHRÄNKE UND TIEFKÜHLER

LABORGLAS/PRÄZISIONSU N D S TA N DA R D G L A S R O H R E

MASSENSPEKTROMETER

PMI-Labortechnik GmbH Rikonstrasse 7 CH-8310 Grafstal

PMI-Labortechnik GmbH Pharma

Medizin

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KRYOTECHNIK Hofgut 3073 Gümligen Tel. +41 31 950 50 50 Fax +41 31 950 50 51 info@carbagas.ch www.carbagas.ch

Labtec Services AG

Nordstrasse 9 5612 Villmergen T 056 619 89 19 F 056 619 89 18 info@labtec-services.ch www.labtec-services.ch

LABOR-, MEDIKAMENTENUND BLUTKÜHLSCHRÄNKE

Medizin

Industrie

Boschstr. 10 · D-47533 Kleve Tel. +49 (0)2821 892 21 09 Fax +49 (0)2821 892 22 10 spectro.info@ametek.com www.spectro.com

TesT KG

Graf-Zeppelin-Straße 22b · 51147 Köln Tel. 02203 92297-0 · Fax 02203 92297-5 info@lasitec.de · www.rainer-gmbh.de

Bösch 63 · 6331 Hünenberg Telefon +41 41 785 60 10 Telefax +41 41 785 60 15 test@test-ag.ch · www.test-ag.ch

LC/MC

LabSolution GmbH

Brünenmattweg 24 4148 Pfeffingen Tel. 061 843 94 80 Fax 061 843 94 81 info@labsolution.ch www.labsolution.ch

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

Rikonstrasse 7 CH-8310 Grafstal

Pharma

SPECTRO Analytical Instruments GmbH

M AT E R I A L P R Ü F M A S C H I N E N

PMI-Labortechnik GmbH

PMI-Labortechnik GmbH

M A T E R I A L A N A LY S E

LADUNGSSICHERUNGSTECHNIK

Medizintechnik Zielstrasse 23 • CH-9050 Appenzell T +41 (0) 71 787 47 33 • F +41 (0) 71 787 47 34 www.koch-kaelte.ch • info@koch-kaelte.ch

Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

M E S S - U N D R E G E LT E C H N I K

ProMinent Dosiertechnik AG

Trockenloostrasse 85 CH-8105 Regensdorf Tel. +41 44 870 61 11 Fax +41 44 841 09 73 info@prominent.ch www.prominent.ch

M I N I AT U R - M A G N E T V E N T I L E

www.pmilabortechnik.ch

L A B O R A P PA R AT E / KORROSIONSPRÜFGERÄTE

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

LCMS

®

www.nresearch-europe.com

CONTEL Control Equipment AG CH-3073 Gümligen Tel. +41 (0)31 958 92 22 contel@sunrise.ch www.contel-ag.com

RUDOLF RUDO RU DOLF DO LF W WECHSLER ECHS EC HSLE HS LER LE R Gartenstrasse 5 4127 Birsfelden/BL Telefon +41 61 312 09 49 Telefax +41 61 312 09 34

LABORBAU/-EINRICHTUNGEN

Shimadzu Römerstrasse 3 Telefon 061 717 93 33 Schweiz info@shimadzu.ch GmbH

CH-4153 Reinach Telefax 061 717 93 30 www.shimadzu.ch

MS SPECTRO Analytical Instruments GmbH Boschstr. 10 · D-47533 Kleve Tel. +49 (0)2821 892 21 09 Fax +49 (0)2821 892 22 10 spectro.info@ametek.com www.spectro.com

LUFTTECHNISCHE ARBEITSPLÄTZE

Hauptstrasse 2 9030 Abtwil/SG Tel. +41 71 311 27 41 Fax +41 71 311 41 13

DENIOS AG Umweltschutz und Sicherheit

HÜGLI-LABORTEC AG

Mythenstrasse 4 CH-5430 Wettingen info@denios.ch

LABORGERÄTE

LÜFTUNGSHYGIENE

info@hugli-labortec.ch Laboreinrichtungen & -messtechnik www.hugli-labortec.ch

Luzernerstrasse 147 a

6CH-6014 2 Luzern

Tel. +41 41 259 65 65 info@kinematica.ch Fax +41 41 259 65 75 www.kinematica.ch

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

Telefon +41 56 417 60 60 Telefax +41 56 417 60 61 www.denios.ch

MS/MS Postfach, 4015 Basel Tel. 061 301 10 62 www.iws-swiss.ch iws@iws-swiss.ch

Inspektion und Reinigung komplexer Lüftungssysteme

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

11/ 2013


LIEFERANTENVERZEICHNIS NMR

PUMPEN

P L AT I N A RT I K E L

GRUNDFOS Pumpen AG Bruggacherstrasse 10 8117 Fällanden Telefon 044 806 81 11

Johnson Matthey & Brandenberger AG Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

Glattalstrasse 18 · 8052 Zürich Tel +41 44 307 19 19 · Fax +41 44 307 19 20 www.johnson-matthey.ch · info@matthey.com

HILGE Steril- und Prozesspumpen: hohe Hygienestandards, robust, servicefreundlich – echte HILGE Qualität eben.

POLARIMETER

N M R - A N A LY T I K

SAWA Pumpentechnik AG

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

NMR-LÖSUNGSMITTEL

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

8266 Steckborn 4564 Obergerlafingen Tel. +41 52 762 22 21 www.schubag.ch

PROBENVORBEREITUNG Sterling Fluid Systems (Schweiz) AG Schweizersbildstrasse 25 CH-8207 Schaffhausen Telefon 052 644 06 06 Telefax 052 644 06 16 info@sterling.ch - www.sterling.ch

P R O Z E S S - A N A LY T I K

TECHEMA AG

SPECTRO Analytical Instruments GmbH Boschstr. 10 · D-47533 Kleve Tel. +49 (0)2821 892 21 09 Fax +49 (0)2821 892 22 10 spectro.info@ametek.com www.spectro.com

Taastrasse 40 CH-9113 Degersheim Tel. +41 71 372 08 08 Fax +41 71 372 08 09 www.sawa.ch info@sawa.ch

Pumpen | Systeme | Service | Diagnostik

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

OE-SPEKTROMETER

Industrie Nord 12 6105 Schachen Telefon 041 499 61 20

4416 Bubendorf Tel. +41 61 935 50 00 Aquasant Messtechnik AG info@aquasant-mt.com Aquasant mesure technique SA www.aquasant-mt.com

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CH-4105 Biel-Benken Tel. +41 61 381 45 09

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SKAN AG Hegauer Weg 38 D-14163 Berlin Tel. +49 30 809 72 70 CH: fl owspek AG CH-4057 Basel Tel. +41 61 695 96 96 www.knauer.net

PA RT I K E L Z Ä H L G E R Ä T E

Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch Sägeweg 7 · 2557 CH-Studen Telefon +41 32 374 76 76 · Telefax +41 32 374 76 78 info@ch.pepperl-fuchs.com · www.pepperl-fuchs.ch

R A U M - D E K O N TA M I N AT I O N (H 2 O 2 ) PRÜFMITTEL FÜR DIE WERKSTOFFPRÜFUNG

SKAN AG Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

Spökerdamm 2 · 25436 Heidgraben · info@Hellinggmbh.de Telefon (04122) 922-0 · Telefax (04122) 922-201

REINRAUMTECHNIK

Hach Lange GmbH Rorschacherstr. 30 a 9424 Rheineck Tel. 084 855 66 99 Fax 071 886 91 66 www.hach-lange.ch

Boschstr. 10 · D-47533 Kleve Tel. +49 (0)2821 892 21 09 Fax +49 (0)2821 892 22 10 spectro.info@ametek.com www.spectro.com

PUMPEN

SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Hauptstrasse 2, CH-5212 Hausen AG Telefon 056 442 28 29 Telefax 056 442 41 21 tintometer@bluewin.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

REINSTWASSER Pumpen Rührwerke

11/ 2013

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

SPECTRO Analytical Instruments GmbH

PHOTOMETER

• Photometer • Messgeräte • Reagenzien

SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

4153 Reinach BL Tel. +41 61 711 66 36 alowag@alowag.ch www.alowag.ch

Labtec Services AG

Nordstrasse 9 5612 Villmergen T 056 619 89 19 F 056 619 89 18 info@labtec-services.ch 63 www.labtec-services.ch


LIEFERANTENVERZEICHNIS ROHSTOFFE

SCHLAUCHQUETSCHPUMPE

SPEKTROMETER SPECTRO Analytical Instruments GmbH

Bayer (Schweiz) AG, MaterialScience

SKAN AG

Grubenstrasse 6 8045 Zürich bms@bayer.ch

Tel. +41 44 465 81 11 Fax +41 44 462 07 54 www.bayer.ch

Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Pumpen Rührwerke

SELBSTKLEBE-ETIKETTEN

Boschstr. 10 · D-47533 Kleve Tel. +49 (0)2821 892 21 09 Fax +49 (0)2821 892 22 10 spectro.info@ametek.com www.spectro.com

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

RÜHRWERKE SPEKTROPHOTOMETER

Grubenstrasse 4 8902 Urdorf

4153 Reinach BL Tel. +41 61 711 66 36 alowag@alowag.ch www.alowag.ch

Tel. +41 43 455 60 30 Fax +41 43 455 60 33 info@kernetiketten.ch www.kernetiketten.ch

Kern-Etiketten AG

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

TECHEMA AG info@techema.ch www.techema.ch

CH-4105 Biel-Benken Tel. +41 61 381 45 09

SFC/SFE

Shimadzu Römerstrasse 3 Telefon 061 717 93 33 Schweiz info@shimadzu.ch GmbH

CH-4153 Reinach Telefax 061 717 93 30 www.shimadzu.ch

SAUGFÖRDERGERÄTE/ VAKUUMFÖRDERGERÄTE

VIA AG Engineering

Mühlenmattstrasse 32 4112 Bättwil-Flüh Tel. +41 61 313 26 25 Fax +41 61 313 26 52 info@viaag.ch www.viaag.ch

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

S TA B I L E I S OT O P E N MARKIERTE VERBINDUNGEN

SICHERHEITSVENTILE S Ä U L E N U N D M AT E R I A L I E N Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

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S C H A U G L A S A R M AT U R E N

Regelgeräte & Armaturen

STRIKO Verfahrenstechnik

Gustav-Maurerstrasse 9 8702 Zollikon Tel. +41 44 396 80 00 www.SpiraxSarco.ch

W. Strikfeldt & Koch GmbH Tel. +49 2261 98 55-19 Fax +49 2261 7 24-88 mischer@striko.de www.striko.de

MAX MÜLLER AG

Hagmattstrasse 19 Tel. +41 (0)61 487 92 92 4123 Allschwil Fax +41 (0)61 487 92 99 blt@maxmuellerag.com www.maxmuellerag.com

SICHERHEITSWERKBÄNKE SCHAUGLASLEUCHTEN

Spirax Sarco AG Regelgeräte & Armaturen

SKAN AG MAX MÜLLER AG

Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

SCHEIBENWISCHER FÜR SCHAUGLÄSER

SIEBANLAGEN/ SIEBMASCHINEN

Hagmattstrasse 19 Tel. +41 (0)61 487 92 92 4123 Allschwil Fax +41 (0)61 487 92 99 blt@maxmuellerag.com www.maxmuellerag.com

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Hagmattstrasse 19 Tel. +41 (0)61 487 92 92 4123 Allschwil Fax +41 (0)61 487 92 99 6blt@maxmuellerag.com 4 www.maxmuellerag.com

S T E L LV E N T I L E

VIA AG Engineering

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

Gustav-Maurerstrasse 9 8702 Zollikon Tel. +41 44 396 80 00 www.SpiraxSarco.ch

S T E R I L I S AT I O N S T E C H N I K Mühlenmattstrasse 32 4112 Bättwil-Flüh Tel. +41 61 313 26 25 Fax +41 61 313 26 52 info@viaag.ch www.viaag.ch

Ruchstuckstrasse 14 8306 Brüttisellen Tel. 043 255 99 09 info@sterico.ch STERICO AG 11/ 2013 Labor- und Verfahrenstechnik www.sterico.ch


LIEFERANTENVERZEICHNIS S T E R I LV E R B I N D U N G S T E C H N I K

TRENNSCHICHTMESSGERÄTE

VOLL-LEERMELDER

Zürcherstrasse 53, Postfach, CH-8317 Tagelswangen Tel. +41 (0)52 354 68 68, www.connectors.ch

4416 Bubendorf Tel. +41 61 935 50 00 Aquasant Messtechnik AG info@aquasant-mt.com Aquasant mesure technique SA www.aquasant-mt.com

4416 Bubendorf Tel. +41 61 935 50 00 Aquasant Messtechnik AG info@aquasant-mt.com Aquasant mesure technique SA www.aquasant-mt.com

THERMOTECHNIK / SICHERHEITSSCHRÄNKE

DENIOS AG Umweltschutz und Sicherheit Mythenstrasse 4 CH-5430 Wettingen info@denios.ch

Telefon +41 56 417 60 60 Telefax +41 56 417 60 61 www.denios.ch

TRÜBUNGSMESSUNG WÄGE-ABZUG Hauptstrasse 2, CH-5212 Hausen AG Telefon 056 442 28 29 Telefax 056 442 41 21 tintometer@bluewin.ch

SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

UHPLC-SYSTEME TIEFKÜHLGERÄTE –86°C

Medizintechnik Zielstrasse 23 • CH-9050 Appenzell T +41 (0) 71 787 47 33 • F +41 (0) 71 787 47 34 www.koch-kaelte.ch • info@koch-kaelte.ch

LabSolution GmbH

Labtec Services AG

W Ä R M E TA U S C H E R STRIKO Verfahrenstechnik W. Strikfeldt & Koch GmbH Tel. +49 2261 98 55-18 Fax +49 2261 7 24-88 rohrbuendel@striko.de www.striko.de

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

TIEFKÜHLSCHRÄNKE/-TRUHEN Nordstrasse 9 5612 Villmergen T 056 619 89 19 F 056 619 89 18 info@labtec-services.ch www.labtec-services.ch

Brünenmattweg 24 4148 Pfeffingen Tel. 061 843 94 80 Fax 061 843 94 81 info@labsolution.ch www.labsolution.ch

W Ä R M E TA U S C H E R UND DICHTUNGEN Aergerastrasse 10 1734 Tentlingen Tel. +41 (26) 418 06 56 Fax +41 (26) 418 06 57 info@wt-sa.ch www.wt-sa.ch

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WT Wärmeaustausch Technologien AG Spökerdamm 2 · 25436 Heidgraben · info@Hellinggmbh.de Telefon (04122) 922-0 · Telefax (04122) 922-201

T I T R AT I O N

Schweiz AG

Metrohm Schweiz AG Bleiche West CH-4800 Zofingen Telefon +41 62 745 28 28 Telefax +41 62 745 28 00 E-Mail info@metrohm.ch www.metrohm.ch

TOC

W A S S E R A N A LY T I K VAKUUMPUMPEN Stockenstrasse 6 8362 Balterswil Tel. 071 973 99 30 Fax 071 973 99 31 E-Mail: knf@knf.ch www.knf.ch

CONTREC AG Riedstrasse 6 8953 Dietikon info@contrec.ch

Tel. +41 44 746 32 20 Fax +41 44 746 32 29 www.contrec.ch

Sterling Fluid Systems (Schweiz) AG

Shimadzu Römerstrasse 3 Telefon 061 717 93 33 Schweiz info@shimadzu.ch GmbH

CH-4153 Reinach Telefax 061 717 93 30 www.shimadzu.ch

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