ChemieXtra 11-12_2025 by SIGImedia AG

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Vom Suchen und Senden

Gemäss «Jahrbuch Qualität der Medien 2025» ist die Zahl der sogenannten News-Deprivierten in der Schweiz weiter angestiegen. Dass ein grosser Teil der Leserinnen und Leser zwischen redaktionellen und werberischen Inhalten nicht unterscheiden kann, ist bekannt. Zeit, um auch im B2B-Bereich auf die Unterschiede zwischen Medien und Marketing hinzuweisen.

In seriösen Unternehmen agieren Kommunikation und Marketing separat – erstere inhalts-, letztere verkaufsorientiert. Denn würde die Kommunikation Werbung oder das Marketing Journalismus betreiben, blieben beide erfolglos.

Schalten Firmen in Fachmagazinen Werbung, entsteht ein Interessenskonflikt. In qualitätsbewussten Verlagen ist dann nicht die Redaktion, sondern der Verkauf zuständig. Es ist daher zwar verständlich, dass Marketingleute von Fachmedien Leads verlangen (ChemieXtra ist hier auch gerne behilflich). Doch im Kern sind Fachmedien keine Leadgeneratoren. Von der Migros verlange ich auch nicht den Kontakt potenzieller Apfelkäuferinnen – das ist nicht ihre Aufgabe (zumindest bis jetzt – die Ideen der M-Chefs sind ja bunt und wohin das geführt hat, wissen wir). Hingegen bietet sie mir diverse Sorten an, unter denen ich vielleicht meinen Wunsch-Apfel finde.

Während Redaktionen auf Qualität achten, setzt das Marketingpersonal auf Quantität –und sucht auf allen Kanälen nach potenziellen Käufern. Fachmedien hingegen suchen keine Kontakte, sondern senden Informationen in die Öffentlichkeit. Wenn Verlage sich auf Conversions konzentrieren (und Marketing betreiben), leiden ihre Kapazitäten für die Generierung hochwertiger Inhalte (die bekannte Abwärtsspirale).

Verlage, die auf Klickmodelle gesetzt haben, stehen jetzt vor einem neuen Problem: KI krempelt die Wissensvermittlung um. Quantität könnte dank direkteren Suchmöglichkeiten hinfällig werden. 1000 Visits von gestern könnten so viel wert sein wie 1 Klick von heute. Trotzdem wird 1 «Prompt» allein nie zum Erfolg führen.

Denn unser Kaufverhalten hat sich kaum verändert. Erst wenn wir wiederholt auf etwas stossen, werden wir aufmerksam – egal, auf welchem Kanal. Ein Beispiel: Von Bekannten erfuhr ich von «Wise», einer App für fairen Geldwechsel. Installiert habe ich sie aber erst nach der Erinnerung durch eine Werbung im Bus. Der Wiederholungseffekt auf einem über 100-jährigen «Kanal». Dieser Effekt kann – übrigens auch online – nicht «getrackt» werden.

Entwickeln sich KI-Systeme nutzerdienlich, bevorzugen sie sachliche Inhalte – das wird bereits versucht. Nochmals: Könnte die Laborleiterin also über einen Prompt zu ihrem Wunschgerät gelangen? Nicht ohne neutrale Quellen, die als Referenz, Wissensspeicher (wie z. B. unser Onlineportal auch als «Online-Wiki» nutzbar ist) und Gatekeeper (Informationsregulatoren) walten – und deshalb von KI-Systemen berücksichtigt werden.

Luca Meister

l.meister@sigimedia.ch

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Erscheinungsweise

7 × jährlich

Jahrgang 15. Jahrgang (2025)

Druckauflage 7300 Exemplare

ISSN-Nummer 1664-6770

Verlagsleitung

Thomas Füglistaler

Herausgeber/Verlag

SIGI media AG

Alte Bahnhofstrasse 9a

CH-5610 Wohlen +41 56 619 52 52 info@sigimedia.ch www.sigimedia.ch www.chemiextra.com

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Luca Meister

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Dr. Christian Ehrensberger +41 56 619 52 52 c.ehrensberger@sigimedia.ch

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Reaktionspfade metallorganischer Precursoren: Verständnis erlaubt Kontrolle

Von Irrfahrten zum Dünnschicht-Navi

Statt Versuch und Irrtum jetzt prädiktive Kontrolle: Endlich verfügen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über eine intime Kenntnis der Reaktionspfade einer Schlüsselverbindung für das Wachstum komplexer Oxide und können so Reaktionsausgänge vorhersagen und ihre Modelle in Echtzeit verfeinern.

Eimear Bruen (PDI) 1

Dr. Christian Ehrensberger

Im Mittelpunkt einer aktuellen Studie in der Zeitschrift «npj Computational Materials» steht Titanisopropoxid (TTIP), Ti[OCH(CH3)2]4 [1]. Chemisch gesehen handelt es sich um einen metallorganischen Baustein im Zentrum atomar präziser komplexer Oxidmaterialien, auch Precursor genannt.

Verzweigte Reaktionspfade, Nebenstrassen, Sackgassen «Metallorganische Precursoren sind die Arbeitspferde des komplexen Oxidwachstums», erläutert die Erstautorin Nadire Nayir, Leiterin der Arbeitsgruppe Computational Materials Science am Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik (PDI) in Berlin. «Das Verständnis ihrer Reaktionspfade ermöglicht die präzise Einbindung von Elementen, senkt die Verdampfungstemperaturen und verbessert

die Kontrolle über Materialzusammensetzung und Stöchiometrie. Die eigentliche Herausforderung liegt jedoch in der Komplexität der Reaktionen. Moleküle verzweigen sich in mehrere Pfade – einige führen zu nützlichen Produkten, andere enden in metastabilen Nebenprodukten oder Sackgassen. Diese können den Prozess verlangsamen oder sogar blockieren. Jahrzehntelang hatten Chemiker Schwierigkeiten vorherzusagen, welche Pfade erfolgreich sein würden.»

(a) Vergl eichende Darstellung des allgemein akzeptierten und des durch ein Kraftfeld zur Simulation chemischer Reaktionen (ReaxFF) vorhergesagten zusätzlichen Zersetzungsmechanismus von Titanisopropoxid (TTIP). (b) Durch ReaxFF vorhergesagte chemische Reaktionspfade für die TTIP-Thermolyse. (c) Verlauf der Nebenproduktbildung im Laufe der thermischen Zersetzung von TTIP. (d) Arrhenius-Diagramm der temperaturabhängigen Zersetzungsrate von TTIP. (Grafik: PDI)

Namentlich in Gasphasenabscheidungstechniken zur Herstellung von Dünnschichten wurden sie lange Zeit wie eine Blackbox behandelt. Ihre Reaktionen waren schlecht verstanden und wurden oft als «nur ein weiterer Regler zum Verstellen» abgetan. Darum liess sich beispielsweise das Potenzial der Metallorganische Chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) zur präzisen Herstellung von kristallinen Halbleitern, der Atomlagenabscheidung (ALD) zur schichtweisen, atomgenauen Abscheidung oder der Hybrid-MBE als einer Kombination aus Molekularstrahlepitaxie (MBE) und MOCVD nicht optimal ausschöpfen.

Überbrückung von Triebkräften und kinetik-Einschränkungen

In ihrer Studie haben die Wissenschaftler rechenintensive Quantenmechanik mit der Effizienz von ReaxFF, einem Kraftfeld zur Simulation chemischer Reaktionen, und Metadynamik, einem Computersimulationsverfahren zum Abschätzen der Freien Energie und anderer Zustandsfunktionen von Systemen, verknüpft. Auf diese Weise gelang es ihnen, die vollständige «Reaktions-Landschaft» des Precursors TTIP zu kartieren. Als entscheidend erwies sich dabei die Entwicklung eines MultiphysikModell, das – anders als frühere Modelle – thermodynamische Triebkräfte und kinetische Einschränkungen (z.B. Aktivierungsbarrieren) überbrückt und damit zuverlässige Vorhersagen in komplexen Systemen jenseits der Grenzen reiner Gleichgewichtsmodelle.

«Die enge Zusammenarbeit mit dem Simulationsteam ermöglichte es uns, unsere Experimente anders zu betrachten», freut sich Roman Engel-Herbert, Direktor des PDI und Leiter der h-MBE-Experimentalarbeiten. «Jetzt sehen wir die Reaktionslandschaft, einschliesslich metastabiler Zwischenprodukte und Sackgassenpfade, was uns hilft, intelligentere Synthesestrategien zu entwickeln.»

Schneller zu Nanomaterialien und Dünnfilmen

So enthüllten sich verborgene Reaktionsschritte, mögliche Reaktionshindernisse, Nebenproduktpfade und vieles mehr. Das Team verwandelte die Chemie der metallorganischen Precursoren von einem Spielfeld für «Trial and Error» in einen vorher-

sagbaren und kontrollierbaren Prozess. Damit haben die Forscher den Grundstein für eine effizientere, vorhersagbare und skalierbare Herstellung von Nanomaterialien gelegt, den Übergang zu einer prädiktiven Synthese und schnelleren und nachhaltigeren Materialentwicklung angestossen und den Weg für eine präzisere und kostengünstigere Herstellung von Dünnfilmen geebnet.

Die Dünnschichttechnik erweist sich zurzeit generell als ausgesprochen dynamisches Feld. Das hat in diesem Jahr beispielsweise eine Veröffentlichung eines Teams der Universität Leipzig und der Purdue-Universität (USA) in der Fachzeitschrift «Nature Reviews Chemistry» unterstrichen [2]. Die Wissenschaftler nutzten geladene Molekülbruchstücke, wie sie bisher hauptsächlich zur Strukturbestimmung in der analytischen Chemie verwendet wurden, nun auch für die Dünnschichtsynthese [3].

Das Forschungsteam der Purdue-Universität beschreibt in dem Artikel seine Arbeiten zur Verknüpfung metallhaltiger, geladener «Nanocluster» (kleine Partikel mit genau definierter Atomanzahl). Aufgrund ihrer besonderen magnetischen und elektronischen Eigenschaften sind sie für Quantentechnologien von Interesse. Darüber hinaus wird über die gemeinsame Arbeit der beiden Forschungsgruppen zur Entwicklung der Instrumente und zur Reaktion molekularer, geladener Katalysatoren auf Oberflächen berichtet .

Literatur

1. Benazir Fazlioglu-Yalcin, Cem Sanga, Irem Erpay, Dundar Yılmaz, Adri CT van Duin, Roman Engel-Herbert, Nadire Nayir: Multi-physics Predictive Framework for Thermolysis of Titanium(IV)-Isopropoxide. npj Comput Mater 11, 296 (2025). DOI: 10.1038/s41524-02501782-4

2. Warneke, J., Samayoa-Oviedo, H.Y., Rohdenburg, M. et al.: Molecular synthesis with gaseous fragment ions on surfaces. Nat Rev Chem 9 (2025): 470-480. https://doi.org/10.1038/ s41570-025-00719-1

3. Susann Sika (Universität Leipzig), Dr. Christian Ehrensberger: Erst «nur» Strukturbestimmung, jetzt auch Dünnschicht-Synthese. contamination control report 2 (2025): 12

1 Eimear Bruen, Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik

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Mit metallorganischen Gerüsten zum Chemie-Nobelpreis

«Einige hielten es für kompletten Unsinn»

Drei Forscher haben gemeinsam den Chemienobelpreis für ihre Arbeiten rund um metallorganische Gerüste (engl.: Metal-Organic Frameworks, MOFs) verliehen bekommen: Susumu Kitagawa von der Kyoto University in Japan, Omar M. Yaghi von der University of California in Berkeley (USA) und Richard Robson von der University of Melbourne in Australien.

Dr. Christian Ehrensberger

Robson kommentierte es lässig: «Einige hielten es für kompletten Unsinn. Aber so schlimm war es dann doch nicht.» Er fühlte sich nicht einmal zur Chemie berufen. Eher sei es so gelaufen: «Ich bin da hineingeschlittert und mir ist nichts Besseres eingefallen, was ich hätte tun können.»

Dabei hat er seine Disziplin buchstäblich in höhere Dimensionen katapultiert, denn bis zu den 1980er Jahren hatten seine Kollegen in der Organischen Chemie fast nur eindimensionale Moleküle virtuos synthetisiert, teilweise lange wie etwa Polymere. Aber dreidimensionale Netzwerke kannte man hauptsächlich aus der anorganischen Kristallchemie, und auch dort arbeitete man beim Strukturaufbau wenig gezielt und meist nach dem Trial-and-Error-Verfahren.

Urahn Preussisch Blau

Dennoch waren Moleküle mit dreidimensionalen Strukturen seit Jahrhunderten bekannt. Zu ihnen zählt das um 1700 entdeckte tiefblaue Pigment Ferricyanid –Preussisch Blau. Es besteht aus einer Wiederholung der Sequenz «-Fe II -CN-Fe III -», woraus sich ein wohlgeordnetes kubisches 3D-Netzwerk mit einer ausgeprägten inneren Hohlstruktur aufbaut. Die genaue Struktur wurde allerdings erst im vergangenen Jahrhundert entschlüsselt («Nature»Artikel von 1936 [1]).

Bemerkenswerterweise haben in diesem Jahr drei Wissenschaftler des Instituts für Batterietechnik in Gyeongbuk (Korea) unter Beteiligung des Forschungszentrums Jülich (Deutschland) durch Lösungsmitteltausch (Glycerin statt Wasser) oktaedrische Preussisch-Blau-Kristalle wachsen lassen. In dieser Form wird das Pigment in

Nobelpreisträger Richard Robson liess sich durch die Diamantstruktur inspirieren, verwendete aber statt Kohlenstoff Kupferionen und ein vierarmiges Molekül mit endständigen Nitrilgruppen. Daraus formte er einen wohlgeordneten und ausgesprochen «luftigen» Kristall.

Anfang des Jahrtausends zeigte Omar M.Yaghi die Möglichkeit auf, durch Variation organischer Linker-Moleküle ganze Familien von MOFs herzustellen.

Schon 1998 sagte SusumuKitagawa voraus: Metallorganische Gerüste werden flexibel und zum Beispiel in der einen Form bestimmte Gasmoleküle aufnehmen und sie nach Umwandlung in die andere freilassen. (Bilder: Kungl. Vetenskaps-Akademien)

Natrium-Ionen-Kondensatoren zu einem deutlich leistungsfähigeren Elektrodenmaterial [2].

Die Materialien des 20. Jahrhunderts

Einen noch attraktiveren Weg zu kontrollierten dreidimensionalen Strukturen stellen Koordinationsverbindungen dar, typischerweise aus einem zentralen Metallion und organischen Liganden. Die aktuellen Nobelpreisträger bauten dabei auf der Koordinationschemie von Alfred Werner (Chemienobelpreis 2013) und Karl A. Hoffmann auf.

Robson, Yaghi und Kitagawa und haben in ihren Arbeiten den Schritt von der Analyse mehrdimensionaler organometallischer Strukturen (schwer genug!) zu ihrem kontrollierten Aufbau geschafft. So haben sie 3D-Strukturen mit grossen Hohlräumen geschaffen. Durch sie können Gase strömen oder Flüssigkeiten fliessen. Im Inneren von MOFs lässt sich aus Wüstenluft Wasser sammeln, lassen sich giftige Gase aus der Halbleiterherstellung einschliessen oder chemische Kampfstoffe zerstören. Oder die Hohlräume bieten den idealen Ort für katalysierte Reaktionen. Und selbstverständlich gelten MOFs auch in der Batterietechnik als

vielversprechende Materialien (Elektroden, Elektrolyte, Separatoren).

An der Universität Zürich forscht man an Drug-Delivery-Systemen unter Verwendung dreidimensionaler Zink-Imidazolat-Gerüste [3]. Die EPFL in Lausanne entwickelt metallorganische Gerüste mit riesigen inneren Hohlräumen, um möglichst grosse Mengen des «Klimagases» Kohlendioxid aus der Luft holen zu können [4].

Damit ist den Anwendungen kaum eine Grenze gesetzt. Einige Forscher halten MOFs gar für die Materialien des 20. Jahrhunderts.

Literatur

1. Keggin, J. F.: Miles, F. D. Nature 1936; 137:577-578

2. Seunghye Jang, Carsten Korte, Sangmin Lee, Changshin Jo: Solvent-Induced Octahedral SelfAssembly of Prussian Blue and Its Applications in Sodium-Ion Capacitors.Advanced Functional Materials 23. Juli 2025. https://doi.org/ 10.1002/adfm.202508095

3. Marcus Hoop, Claudio F. Walde, Raffaele Riccò, Anastasia Terzopoulou, Fajer Mushtaq, Xiang-Zhong Chen, Andrew J. deMello, Paolo Falcaro, Bradley J. Nelson, Josep Puigmartí-Luis, and Salvador Pané, Biocompatibility characteristics of the metal organic framework ZIF-8 for therapeutical applications, Applied Materials Today 11 (2018) 13–21

4. https://www.epfl.ch/labs/lfim/research/, Zugriff am 8.10.2025

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Wenn der Hunger im Stress entgeht: Forschende haben einen Schalter entdeckt, der den Appetit blockiert. (Bild. DepositPhotos)

Wie ein Leptin-sensitiver Schaltkreis im Gehirn uns hilft

Wie wir Angst überwinden

Forschende haben einen Schaltkreis im Gehirn identifiziert, der Angst entgegenwirkt und ausgeglichenes Verhalten wiederherstellt. Das Ergebnis kann zur Entwicklung von Medikamenten gegen Magersucht, eine der tödlichsten psychischen Erkrankungen, beitragen.

Wie gelingt es uns, in einer angstauslösenden Situation zu essen, uns in unbekannte Bereiche zu wagen oder zur Ruhe zu kommen, wenn uns die Angst eigentlich zum Weiterlaufen treibt? Eine neue Studie identifiziert einen Leptin-sensitiven Schaltkreis im lateralen Hypothalamus, der hilft, Angst zu überwinden, um lebensnotwendige Verhaltensweisen wie Erkundung, Nahrungsaufnahme und die Begrenzung angstbedingter Hyperaktivität zu ermöglichen. Das Hormon Leptin wird im Fettgewebe produziert und reguliert im Gehirn den Energiehaushalt, beeinflusst Appetit und Essverhalten. Es wirkt auf Nervenzellen, die über Leptin-Rezeptoren verfügen. Viele dieser Nervenzellen befinden sich im lateralen Hypothalamus, der Gehirnregion, in der Stoffwechselsignale zusammenlaufen und das Essverhalten reguliert wird. Die Studie «A lateral hypothalamic neuronal population expressing leptin receptors counteracts anxiety to enable adaptive behavioral responses» unter der Leitung

von Professorin Dr. Tatiana Korotkova, Direktorin des Instituts für Systemische Physiologie der Universität zu Köln und Principal Investigator am Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD, ist in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience erschienen.

Angstzustand vorhersagen

Angst ist ein wichtiger Schutzzustand, der uns davor bewahrt, uns Gefahren auszusetzen. Sie kann uns jedoch auch daran hindern, lebenswichtige Bedürfnisse zu erfüllen, wie Essen in bedrohlichen oder stressigen Situationen. Angst kann auch zu ungesunden Verhaltensweisen führen, beispielsweise zu übermässigem Bewegungsdrang, wie dies bei der Essstörung Anorexia nervosa bekannt ist. Da die neuronalen Schaltkreise im Hypothalamus zwischen Maus und Mensch evolutionär konserviert sind, kann die Entschlüsselung Leptin-sensitiver Mechanismen im lateralen Hypothalamus eine Grundlage für kli -

nische Translation und Arzneimittelentwicklung bieten. Im Mausmodell zeigen die Forschenden, dass die Aktivität Leptinsensitiver Nervenzellen des lateralen Hypothalamus den Angstzustand eines Individuums vorhersagt und so moduliert werden kann, dass adaptive Entscheidungen selbst unter angstauslösenden Bedingungen wieder ermöglicht werden. Die Forschenden nutzten Miniaturmikroskope, um die Aktivität einzelner Nervenzellen zu visualisieren, während die Mäuse verschiedene Umgebungen erkundeten und spontane Verhaltensweisen zeigten. «Wir haben die Aktivität Leptin-sensitiver Nervenzellen aufgezeichnet, während die Mäuse potentiell angstauslösenden Situationen ausgesetzt waren. Dabei haben wir gesehen, dass diese Nervenzellen immer dann aktiv wurden, wenn die Tiere sich trauten, von selbst in exponierte Bereiche einzutreten oder sich dort Nahrung näherten», sagt Rebecca Figge-Schlensok, Doktorandin an der Universität zu Köln. «Als

Leptin-sensitive Neuronen im lateralen Hypothalamus (grün gefärbt) helfen dabei, Ängste zu überwinden, um adaptives Verhalten zu ermöglichen. Verschaltungen aus dem präfrontalen Kortex sind rot dargestellt. Weisse Linien zeigen die Aktivität einzelner Neuronen. (Bild: Uni versität Köln)

wir die Aktivität dieser Nervenzellen verstärkten, erkundeten die Mäuse mehr und konnten in herausfordernden Situationen fressen – klare Hinweise darauf, dass dieser Schaltkreis hilft, die Angst zu überwinden und adaptives, zielgerichtetes Verhalten zu unterstützen.»

Angst von kompensatorischem Laufen entkoppelt

Zudem zeigen die Forschenden, dass Eingänge aus dem präfrontalen Kortex diesen angstlindernden hypothalamischen Schaltkreis selektiv bei ängstlicheren Tieren dämpfen. So werden kognitive Kontrollregionen mit der hypothalamischen Steuerung emotionaler Zustände verknüpft. «Spannend war für uns, dass die Aktivität dieser Leptin-sensitiven Nervenzellen

sierte Anorexiemodell. In diesem Modell entwickeln Mäuse mit zeitlich begrenztem Zugang zu Nahrung und frei zugänglichen Laufrädern spontan einen übermässigen Bewegungsdrang. Dieses Symptom, das häufig bei Patientinnen und Patienten mit Anorexia nervosa beobachtet wird, kann Angst vorübergehend lindern, verschlechtert jedoch die ohnehin negative Energiebilanz. Eine Verstärkung der Aktivität Leptin-sensitiver Nervenzellen im lateralen Hypothalamus reduzierte die übermässige Bewegung auf Basiswerte und entkoppel te Angst von kompensatorischem Laufen.

nicht nur den aktuellen Zustand abbildet –sie sagt voraus, wer sich in einer angstauslösenden Situation stark oder weniger stark ängstlich verhalten wird», erläutert Dr. Anne Petzold, ebenfalls Erstautorin, derzeit Gruppenleiterin am European Neuroscience Institute in Göttingen. «Verstärkter Input aus dem präfrontalen Kortex liefert einen mechanistischen Ansatz dafür, warum ängstlichere Individuen diesen angstlindernden Schaltkreis nicht ausreichend aktivieren.»

Angst hat klare klinische Auswirkungen, insbesondere bei Anorexia nervosa. Um das therapeutische Potenzial der angstlindernden, Leptin-sensitiven Nervenzellen bei Anorexia nervosa zu untersuchen, nutzte die Forschungsgruppe ein präklinisches Krankheitsmodell: das aktivitätsba -

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Pharmakologische Modulation?

Dies weist auf einen angstlindernden, energiesparenden Mechanismus hin: «Angst und Anorexia nervosa gehen häufig Hand in Hand. Anorexia nervosa weist die höchste Mortalitätsrate unter allen psychiatrischen Störungen auf, und bis heute gibt es keine wirksame pharmakologische Behandlung», sagt Studienleiterin Tatiana Korotkova. «Indem wir einen Leptin-sensitiven hypothalamischen Schaltkreis identifizieren, der angstgetriebenen Bewegungsdrang bremst, ohne normale Aktivität zu unterdrücken, beginnen wir zu verstehen, wie emotionaler Zustand und Energiebilanz im Gehirn zusammenhängen könnten. Der nächste Schritt ist zu untersuchen, ob eine pharmakologische Modulation dieser Nervenzellen bei Angst- und Essstörungen helfen kann.»

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Tief durchatmen – das verbessert die Lungenfunktion und erleichtert die Atmung.

Tiefer Atemzug stellt ideale Schichtung wieder her

Deshalb tun uns tiefe Seufzer gut

Eine Flüssigkeit auf der Lungenoberfläche hält das Organ beweglich. Die grösste Wirkung entfaltet diese Flüssigkeit, wenn man ab und zu tief einatmet, wie Forschende an der ETH Zürich mit ausgeklügelten Messverfahren im Labor herausgefunden haben.

Ori Schipper

Mehr als die Hälfte aller Frühchen, die vor der 28. Schwangerschaftswoche zur Welt kommen, entwickeln kurz nach der Geburt

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ein Atemnotsyndrom. Ihre Lungen sind noch nicht ausgereift. Deshalb produzieren sie zu wenig von der magisch anmutenden Flüssigkeit, die die Oberflächenspannung in der Lunge reduziert. In der Folge fallen einige Lungenbläschen in sich zusammen – und die Lunge bekommt nicht genug Sauerstoff.

Lunge wird verformbarer

Bis vor 40 Jahren bedeutete das meist den Tod. Doch dann entwickelten gegen Ende der 1980er-Jahre Kinderärzte ein lebensrettendes Verfahren: Sie extrahierten die Flüssigkeit aus Tierlungen – und spritzten sie in die Lunge der Frühchen ein. «Bei Neugeborenen funktioniert das sehr gut», sagt Jan Vermant, Professor für weiche Materialien an der ETH Zürich. «Die Flüssigkeit benetzt die ganze Oberfläche, die Lunge wird dadurch verformbarer – oder um es mit einem technischen Ausdruck zu sagen – nachgiebiger.»

Doch auch bei Erwachsenen können die Lungen versagen. So entwickelten während der Corona-Pandemie rund 3000 Personen in der Schweiz ein akutes Atem -

notsyndrom. Erwachsenen hilft es allerdings nicht, wenn man oberflächenaktive Flüssigkeit aus Tierlungen in ihre Lunge spritzt. «Das zeigt, dass es nicht nur um eine Verringerung der Oberflächenspannung geht», sagt Vermant. «Wir denken, dass auch mechanische Spannungen in der Flüssigkeit eine wichtige Rolle spielen.»

Seine Forschungsgruppe hat in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Spanien, Belgien und den USA mit ausgeklügelten Messverfahren untersucht, wie sich die Lungenflüssigkeit verhält, wenn sie im Labor aufgespannt und wieder verdichtet wird. Vergleichbaren Bewegungen ist die Flüssigkeit auch in unseren Körpern unterworfen, wenn sich die Lunge beim Einatmen ausdehnt und beim Ausatmen wieder zusammenzieht. Die Forschenden haben ihre Ergebnisse soeben in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

In ihren Versuchen haben die Forschenden die Bewegungen von normalen und von besonders tiefen Atemzügen simuliert – und dabei jeweils die Oberflächenspannung der Flüssigkeit gemessen. «Die -

(Bild: Shutterstock)

se Spannung beeinflusst, wie nachgiebig die Lunge ist», erklärt Vermant. Dabei gilt: Je nachgiebiger die Lunge, desto weniger Widerstand beim Ein- und Ausdehnen –und desto einfacher das Atmen.

Erklärung für das befreiende Gefühl in der Brust

Die Forschenden stellten fest, dass die Oberflächenspannung nach tiefen Atemzügen deutlich abnimmt. Offenbar gibt es eine physikalische Erklärung für das befreiende Gefühl in der Brust, das sich nach einem tiefen Seufzer oft einstellt. Mit ihren Messgeräten stellten die Forschenden fest, dass die Oberflächenspannung nach tiefen Atemzügen deutlich abnimmt. Offenbar gibt es eine physikalische Erklärung für das befreiende Gefühl in der Brust, das sich nach einem tiefen Seufzer oft einstellt. Die Erklärung gründet auf der Tatsache, dass der dünne Film, den die Lungenflüssigkeit auf der Lungenoberfläche bildet, aus mehreren Schichten besteht.

«Direkt an der Grenze zur Luft gibt es eine etwas steifere Oberflächenschicht, darunter liegen mehrere Schichten, die im Vergleich zur Schicht an der Oberfläche weicher und zarter sein sollten», sagt Maria Novaes-Silva, Doktorandin in Vermants Forschungsgruppe und Erstautorin der Studie. Wie sie experimentell nachgewiesen hat, kehrt diese Schichtung mit der Zeit in einen Gleichgewichtszustand zurück, wenn sich die Flüssigkeit gar nicht oder bei einer flachen Atmung nur wenig bewegt.

Mehrschichtige Strukturen rekonstruieren

Es braucht ab und zu einen tiefen Atemzug, um diese ideale Schichtung wiederherzustellen. Mit ihren Analysen haben die Forschenden aufgedeckt, dass das ausgeprägte Strecken und Stauchen der Lungenflüssigkeit dazu führt, dass sich die Zusammensetzung der äusseren Schicht verändert. «Es reichern sich gesättigte Lipide an, dadurch wird die Grenzfläche dichter bepackt», sagt Novaes-Silva. Und Vermant ergänzt: «Das ist ein Zustand ausserhalb des thermodynamischen Gleichgewichts, der nur mit mechanischer Arbeit aufrechterhalten werden kann.»

Auch aus der klinischen Praxis ist bekannt, dass sich der Lungenwiderstand mit der

Zeit allmählich verändert – und dass das Atmen bei konstant flacher Atmung immer schwerer fällt. Die Messungen im Labor scheinen also Beobachtungen aus der Klinik zu wiederspiegeln. Daraus schliesst Novaes-Silva: «Diese Übereinstimmungen sind Hinweise, dass wir in unserem Versuchsaufbau reale Eigenschaften erfasst haben.»

Lassen sich aus den neu gewonnenen Einsichten der Materialwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler auch nutzbringende

Lehren für das Lungenversagen bei Erwachsenen ziehen? «Ein vielversprechender Ansatz liegt darin, Komponenten zu identifizieren, die mehrschichtige Strukturen künstlich rekonstruieren können», halten die Forschenden in ihrem Fachbeitrag fest. Im Gespräch weist Vermant auf Schaumtherapien hin, die von anderen Forschungsgruppen aktuell entwickelt und intensiv untersucht werden.

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So wird das Lebensmittellabor digital

In der Lebensmittelindustrie ist die Digitalisierung von Laborprozessen keine reine Modernisierungsmassnahme, sondern ein geschäftskritischer Erfolgsfaktor. Wie eine durchdachte Systemvernetzung den Laboralltag vereinfacht und unterstützt, zeigt dieser Bericht über die Integration von «1LIMS» mit der «OMNIS»-Plattform von Metrohm.

Philipp Osterwalder 1

Simon Böhm 2

Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie steht vor wachsenden Herausforderungen: Strengere Qualitätsanforderungen, kürzere Produktzyklen und der Druck, Kosten zu senken, während gleichzeitig die Produktsicherheit gewährleistet werden muss. Die Vernetzung von Labor-Informations-Management-Systemen (LIMS) mit Analysegeräten bietet hier einen vielversprechenden Lösungsansatz, der messbare Vorteile für Lebensmittellabore liefert. Dabei stehen 4 zentrale Vorteile im Fokus, die direkt auf die Bedürfnisse von Qualitätskontrolllaboren in der Lebensmittelindustrie zugeschnitten sind.

Nahtlose Datenintegration als Grundstein effizienter Prozesse Der erste und vielleicht wichtigste Vorteil liegt in der nahtlosen Integration aller Datenströme. Traditionell muss das Laborpersonal Messwerte manuell zwischen verschiedenen Systemen übertragen – ein zeitaufwändiger und fehleranfälliger Pro -

Manueller Laborprozess (l.) vs. automatisierter Laborprozess (r.). (Grafiken: 1LIMS)

zess. Die automatisierte Datenübertragung zwischen LIMS und Analysegeräten eliminiert diese Schwachstelle vollständig. Für die Mitarbeitenden bedeutet dies eine erhebliche Entlastung. Anstatt zwischen verschiedenen Softwareoberflächen, Papierformularen und Geräten zu wechseln, arbeiten sie in einem einheitlichen digitalen Umfeld. Diese Reduzierung des sogenannten «Context Switching» führt nicht nur zu weniger Fehlern, sondern auch zu einer höheren Arbeitszufriedenheit und Produktivität.

Darüber hinaus entsteht ein einheitliches digitales Ökosystem, dass das Labor nahtlos mit der Produktion verbindet. Qualitätsdaten stehen sofort für Entscheidungen zur

Verfügung, ohne dass zeitaufwändige Datenaufbereitung erforderlich ist.

Fehlerreduzierung durch intelligente Automatisierung

Manueller Datentransfer ist eine der häufigsten Fehlerquellen im Labor. Tippfehler, Verwechslungen von Dezimalstellen oder Berechnungsfehler können zu falschen Qualitätsentscheidungen führen, mit potenziell schwerwiegenden Folgen für die Produktsicherheit.

Die Vernetzung von Analysengeräten über «OMNIS» mit LIMS minimiert Risiken erheblich. Durch die standardisierte Darstellung von Ergebnissen und automatisierten Berechnungen wird das Risiko von Fehlinterpretationen praktisch eliminiert. Gleichzeitig gewährleistet die automatische Übertragung von Methodenparametern an die Analysegeräte, dass jede Analyse nach den gleichen, validierten Verfahren durchgeführt wird. Unabhängig davon, welcher Techniker die Messung durchführt. Diese Standardisierung ist besonders in der Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung, wo Abweichungen in der Analytik direkte Auswirkungen auf die Produktqualität und -sicherheit haben können.

Umfassende WorkflowAutomatisierung

Die Integration geht weit über die reine Datenübertragung hinaus und umfasst die Automatisierung kompletter Arbeitsabläufe. Von der Probenentnahme bis zur Berichtserstellung des Endprodukts entsteht ein durchgängiger, nachvollziehbarer digitaler Prozess, der jeden Schritt dokumentiert und überwacht.

Besonders wertvoll ist die automatisierte Überwachung der Gerätekalibrierung. Das System erkennt automatisch, wann Kalibrierungen fällig sind, überprüft den Kalibrierungsstatus vor jeder Messung und dokumentiert alle Aktivitäten lückenlos. Dies reduziert nicht nur den administrativen Aufwand, sondern gewährleistet auch die kontinuierliche Messgenauigkeit. Darüber hinaus ermöglicht die EchtzeitÜberwachung eine proaktive Qualitätssicherung. Anstatt Probleme erst bei der Auswertung oder während der Audits zu entdecken, können Abweichungen sofort erkannt und korrigiert werden.

Compliance-Verbesserung für regulierte Umgebungen

Die Lebensmittelindustrie unterliegt strengen regulatorischen Anforderungen, die eine lückenlose Dokumentation aller Qualitätsprozesse verlangen. Die integrierte Lösung erstellt automatisch umfassende Audit-Trails, die jeden Arbeitsschritt, jede Datenänderung und jeden Zugriff dokumentieren.

Durch kontrollierte Zugriffe und elektronische Signaturen wird die Datenintegrität gewährleistet und unbefugte Änderungen verhindert. Dies adressiert zentrale regula -

torische Anforderungen bezüglich der Datenzuverlässigkeit und schafft Vertrauen bei Auditoren und Behörden. Die Lösung unterstützt branchenspezifische Standards und kann flexibel an die spezifischen Anforderungen verschiedener Lebensmittelsegmente angepasst werden.

Messbare Vorteile: Der Return on Investment im Detail

Die Vorteile der Integration lassen sich nicht nur qualitativ beschreiben, sondern auch quantitativ belegen. Konkrete Berechnungen zeigen, dass sich die Investition bereits nach wenigen Monaten amortisiert.

Direkte Kosteneinsparungen durch Zeitersparnis

Für ein Lebensmittellabor, das täglich 200 Proben bearbeitet, ergeben sich beeindruckende Einsparpotenziale. Die Automatisierung spart jährlich zwei Tage in der Woche (867 Arbeitsstunden im Jahr), was bei den üblichen Kosten Ersparnisse von 47 685 Franken im Jahr entspricht. Bei Implementierungskosten von etwa 15 000 Franken amortisiert sich die Investition bereits nach weniger als 4 Monaten.

Auch kleinere Labore profitieren erheblich: Ein Labor mit 110 täglichen Proben spart jährlich 9 Stunden pro Woche (477 Stunden im Jahr) und damit 26 235 Franken jährlich ein. Selbst hier liegt die Amortisationszeit bei unter 7 Monaten.

Zusätzliche Wertschöpfung durch Qualitätsverbesserung

Neben den direkten Kosteneinsparungen entstehen weitere messbare Vorteile. Die

Eliminierung der typischen 1- bis 3-prozentigen Fehlerrate bei manueller Datenübertragung reduziert Materialverschwendung und Nacharbeiten erheblich. Jeder vermiedene Fehler spart nicht nur die Kosten für Wiederholungsanalysen, sondern verhindert auch potenzielle Produktrückrufe oder Qualitätsprobleme.

Digitale Workflows verkürzen Prüf- und Freigabezeiten um 40 bis 60 Prozent gegenüber papierbasierten Systemen. Diese Beschleunigung ist besonders bei verderblichen Lebensmitteln von grossem Wert, da sie die Produktfreigabe um 1 bis 2 Tage beschleunigen kann.

Die Automatisierung ermöglicht es den Mitarbeitern ausserdem, sich auf wertschöpfende Tätigkeiten wie Methodenentwicklung und Prozessoptimierung zu konzentrieren, anstatt Zeit mit Routinedatenverarbeitung zu verschwenden.

Praktische Umsetzung: Weniger komplex als erwartet

Ein häufiges Missverständnis ist, dass die Implementierung einer integrierten Lösung komplex und kostspielig sein muss. Tatsächlich verfügen die meisten Labore bereits über viele der erforderlichen Komponenten.

Technische Voraussetzungen

Die Softwareanforderungen beschränken sich auf das cloudbasierte 1LIMS, die OMNIS-Plattform und eine stabile Netzwerkverbindung. Auf der Hardwareseite werden kompatible Metrohm-Geräte, QR-CodeScanner und ein Etikettendrucker benötigt – Komponenten, die in modernen Laboren oft bereits vorhanden sind.

Schrittweise Implementierung minimiert Risiken

Die «Ready-to-Use»-Schnittstelle sowie der modulare Aufbau beider Systeme ermöglichen eine phasenweise Einführung. Labore können mit kritischen oder hochvolumigen Prüfprozessen beginnen und die Integration schrittweise ausweiten. Dieser Ansatz minimiert Betriebsunterbrechungen und ermöglicht es, sofort von den ersten implementierten Bereichen zu profitieren.

Für ein typisches mittelgrosses Lebensmittellabor liegt die Erstinvestition zwischen 15 000 und 30 000 Franken, mit jährlichen Folgekosten von 3000 bis 7500 Franken.

Angesichts der nachgewiesenen Vorteile stellt dies eine überzeugende Rendite bereits im ersten Jahr dar.

Fazit: Die Zukunft des Lebensmittellabors ist digital

Die Digitalisierung von Laborprozessen ist kein Zukunftstrend mehr, sondern eine gegenwärtige Notwendigkeit der Qualitätskontrolle von erfolgreichen Lebensmittelherstellern. Die Vernetzung von LIMS und Analysegeräten transformiert papierbasierte Arbeitsweisen in vollständig digitale Prozesse und ermöglicht es Herstellern, schnellere und fundiertere Qualitätsentscheidungen zu treffen.

Die Vorteile sind messbar und überzeugend: von der Reduzierung manueller Fehler über die Beschleunigung von Freigabeprozessen bis hin zur Verbesserung der regulatorischen Compliance. Die nachgewiesene Rentabilität macht die Geschäftsgrundlage überzeugend.

Quantifizierte Effizienzsteigerungen durch die 1LIMS-OMNIS-Schnittstelle im Lebensmittellabor.

In einer Branche, in der Produktsicherheit, Qualität und Prozesseffizienz gleichermassen kritisch sind, ist die Frage nicht mehr, ob sich Labore integrierte digitale Lösungen leisten können, sondern ob sie es sich leisten können, darauf zu verzichten. Die

Zukunft gehört den Laborteams, die heute Mut zur Digitalisierung aufbringen.

www.1lims.com www.metrohm.com

Redaktion und Verlag der ChemieXtra zusammen mit dem Zentralvorstand des SCV wünschen Ihnen frohe Festtage, einen guten Rutsch sowie viel Glück und beste Gesundheit für das neue Jahr!

Agentische KI für Laboraufgaben

Das Mikroskop wird autonom

Eine künstliche Intelligenz, die ein komplettes Experiment am Rasterkraftmikroskop (AFM) eigenständig plant, durchführt und auswertet: Genau das hat eine internationale Forschungsgruppe erstmals demonstriert.

Die KI-Agentin «Aila» (Artificially Intelligent Lab Assistant) kalibriert das Mikroskop, wählt Betriebsmodi, speichert und analysiert Bilddaten – und entscheidet bei Bedarf über eine erneute Aufnahme. Mit «AFMBench» stellen die Forschenden einen Benchmark mit 100 realen Laboraufgaben vor, um derartige Systeme systematisch zu prüfen.

Auch wenn Aila Experimente autonom ausführt, sei sie nicht als Ersatz für Personal gedacht, betont Lothar Wondraczek, Professor für Glaschemie an der FriedrichSchiller-Universität Jena. «Unser Ziel ist es, damit wieder mehr Zeit für kreative Tätigkeiten freizusetzen», erklärt der Materialwissenschaftler. So orchestriert die agentische KI eine Reihe spezialisierter Teilaufgaben – von der Gerätebedienung bis zur Datenauswertung – über ein mehrstufiges, modular aufgebautes System. «Die KI kann vollständige AFM-Experimente mit allen nötigen Arbeitsschritten autonom durchführen», führt Wondraczek aus. «Dazu gehören etwa die Kalibrierung, die eigentliche Messung und die Auswertung der Ergebnisse.»

Regeln und Massnahmen gegen «Schlafwandeln»

Eine der ersten Fragen betraf die Zuverlässigkeit einer KI, zumal mit Zugriff auf Werkzeuge in der physischen Welt. In ihrer Arbeit dokumentierte die Gruppe dabei beispielsweise das Phänomen des «Schlafwandelns»: KI-Agenten können von Anwei -

Ein LLM-Agent führt nach Aufforderung selbstständig Experimente an einem Atomkraftmikroskop durch. (Bild: Nicole Nerger, Universität Jena)

sungen abweichen und unautorisierte Schritte ausführen, die über die eigentliche Nutzeranfrage hinaus gehen. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass die KI Bilder aufnimmt, obwohl nur eine Kalibration des Mikroskops erfragt war. «Autonome Laborprozesse müssen genau das tun, was beabsichtigt ist – nicht das, was zufällig ‹üblich› ist. Dies erfordert enge Regeln und Sicherheitsmassnahmen, deren Implementierung essentiell für den weiteren Einsatz solcher agentischer Systeme ist.» Die Arbeit ist Baustein auf dem Weg hin zu vernetzten, autonomen Laboren, in denen Synthese, Analytik und Datenauswertung zusammenlaufen. Ein übergeordneter Fokus der Jenaer Beteiligten ist derzeit der

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Aufbau von autonomen, energie- und ressourceneffizienten Werkzeugen zur Entwicklung neuartiger Gläser – vom Schmelzen von Rohstoffmischungen über die weitere Prozessführung bis hin zur Analytik der erhaltenen Materialien.

«Unser Ziel ist ein Labor, das Geräte und Prozessschritte selbstständig koordinieren kann – von der Probenherstellung über die Messung bis zur Auswertung. Das Beispiel der autonomen Mikroskopie ist ein Schritt auf diesem Weg, der uns Möglichkeiten bringt, aber auch neue Herausforderungen offenlegt«, sagt Wondraczek.

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Neue Wege zum Verständnis von Proteinen

Analyse von Jahren auf Woche verkürzt

Mit einer neu entwickelten Methode, die KI-generierte Proteinsequenzen mit natürlich vorkommenden vergleicht, lassen sich funktions- und strukturgebende Aminosäuren wesentlich genauer bestimmen als bisher.

Proteine gehören zu den wichtigsten Bausteinen der Natur und spielen bei den biologischen Prozessen in allen Organismen eine zentrale Rolle. Dementsprechend gross ist der Wunsch der Wissenschaft, sie so genau wie möglich zu verstehen. A ls Polymer aus verschiedenen Aminosäuren können Proteine unterschiedliche dreidimensionale Strukturen und verschiedene Funktionen aufweisen. Welche Aminosäuren eher die Proteinfunktion und welche die strukturelle Stabilität beeinflussen, ist aber oftmals schwierig zuzuordnen. Hier ist Forschenden der Technischen Universität Graz mit dem «Function-StructureAdaptability»-Ansatz (FSA) ein Durchbruch gelungen.

«Wir wollen verstehen, wie Proteine in der Natur entstanden sind und dadurch herausfinden, welche Aminosäuren hierbei für die speziellen Funktionen relevant sind.»

Andreas Winkler

Institut für Biochemie, TU Graz

FSA vergleicht machine-learning-generierte, idealisierte Proteinsequenzen mit natürlichen Sequenzen, die in Jahrmillionen der Evolution entstanden sind. Dadurch lassen sich mit bisher nicht erreichter Genauigkeit die für Funktion und Stabilität ausschlaggebenden Aminosäuren identifizieren. Dieses Wissen liefert eine wichtige Grundlage für die Herstellung und Modifikation von Proteinen und damit für die Entwicklung neuer Medikamente, für die gezielte Verbesserung von Proteinen in industriellen Anwendungen und für ein

besseres Verständnis von Proteinveränderungen, etwa im Zusammenhang mit Antibiotikaresistenzen.

Die Bausteine des Lebens besser verstehen

«Wir wollen verstehen, wie Proteine in der Natur entstanden sind und dadurch herausfinden, welche Aminosäuren hierbei für die speziellen Funktionen relevant sind», sagt Andreas Winkler vom Institut für Biochemie der TU Graz. «Dafür haben wir das, was die Natur im Laufe ihrer Evolution konserviert hat, mit dem kombiniert, was ein KI-Modell als relevant für Stabilität und Struktur eines Proteins erachtet. Diese Verbindung aus Millionen Jahren an Entwicklungsgeschichte und neuester Technik vereinfacht die Analyse und das Verständnis von Proteinen sehr.»

Für seine Methode nutzte das Team das Deep-Learning-Modell «ProteinMPNN», das neue Proteinsequenzen mit dem Ziel generiert, eine vorgegebene stabile, dreidimensionale Struktur einzunehmen. Diese Sequenzen glichen die Forschenden mit jenen in natürlichen Proteinen ab. Als Testsystem verwendeten sie die Proteinfamilie der Bakteriophytochrome, die einigen Bakterien als Photorezeptoren dienen und eine zentrale Rolle bei der Wahrnehmung von Umwelteinflüssen wie Licht spielen. Die neue Analysemethode ergab: Ist eine Aminosäure in den natürlichen Sequenzen wiederholt vertreten, scheint bei ProteinMPNN aber nicht signifikant auf, deutet das auf eine funktionelle Rolle hin. Ist sie hingegen in beiden Sequenzsammlungen stark vorhanden, ist dies der Hinweis auf eine strukturelle Bedeutung.

Schematische Darstellung der natürlichen Sequenzinformation. (Grafik: TU Graz)

«Die Vorarbeiten zur Identifikation potenziell interessanter natürlicher Proteinsequenzen sind für ein neues Protein jetzt innerhalb einer Woche möglich.»

Oliver Eder

Institut

für Biochemie, TU Graz

Validierung mittels umfangreicher Laborversuche

Für ihren Ansatz gruppierten die Forschenden Aminosäuren anhand chemischer Eigenschaften, um natürliche und KI-generierte Proteine statistisch zu vergleichen. Das ermöglichte die Klassifizierung der

Aminosäuren in drei Kategorien: «funktionell» (wichtig für die spezifische Rolle des Proteins), «strukturell» (relevant für Stabilität und Faltung) und «anpassungsfähig» (eine dritte Kategorie, die noch weiterer Forschung bedarf). Die Ergebnisse validierte die Forschungsgruppe mittels umfangreicher Laborversuche, bei denen es durch gezielte Veränderungen entsprechend klassifizierter Aminosäuren die funktionellen Eigenschaften von Proteinen beeinflussen konnte. So gelang es etwa, die Lichtwahrnehmung des PhotorezeptorTestsystems zu beeinflussen. Der Vergleich mit bereits aus der Literatur bekannten funktionellen Resten bestätigte die hohe Trefferquote der neuen Analysemethode.

«Früher waren oftmals etliche Monate bis Jahre an Vorarbeit und Laborarbeit not-

wendig, um so eine Analyse durchzuführen», erklärt Oliver Eder vom Institut für Biochemie. «Die Vorarbeiten zur Identifikation potenziell interessanter natürlicher Proteinsequenzen sind für ein neues Protein jetzt innerhalb einer Woche möglich. Und weil wir mit unserer Methode die funktionellen Aminosäuren wesentlich gezielter vorfiltern können, müssen wir im Labor auch viel weniger Zeit für die Überprüfung und Charakterisierung aufwenden. Da die Methode prinzipiell auf alle Proteinklassen anwendbar ist, können wir Proteine nun deutlich gezielter besser verstehen.»

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Structure vorgestellt.

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Mit 200 Nanolitern pro Tropfen können Forschende bis zu 1000 Experimente auf einem einzelnen Chip durchführen. Grösse und Anzahl lassen sich dabei individualisieren. (Bild: Liana Bauer, KIT)

Wirkstoffe schneller synthetisieren, charakterisieren und testen

Mit Nanotröpfchen effizienter

In der Entwicklung neuer Therapeutika ist die frühe Phase der Wirkstoffforschung bislang überaus kostenintensiv und zeitaufwendig. Auf einer neuen Plattform lassen sich extrem miniaturisierte Nanotröpfchen mit einem Volumen von nur 200 Nanolitern pro Tropfen – vergleichbar mit einem Sandkorn – und 300 Zellen pro Test anordnen. Das ermöglicht die Synthese, die Charakterisierung und das Testen auf demselben Chip.

Die Wirkstoffforschung für neue Therapeutika basiert aktuell auf Hochdurchsatz-Screenings mit voneinander getrennten und ressourcenintensiven Schritten für die Synthese, das biologische Testen und die Charakterisierung von Substanzen. Dieses Verfahren ist weitgehend auf grosse Pharmaunternehmen beschränkt, benötigt mehrere Jahre Entwicklungszeit, verursacht Kosten in der Höhe von mehreren hundert Millionen Franken und erfordert eine grosse Menge an Rohsubstanzen.

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«Insbesondere akademische und kleinere industrielle Forschungseinrichtungen können diese Ressourcen nicht aufbringen», sagt Professor Pavel Levkin vom Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). «Das ist ein gravierender Nachteil bei der Entwicklung neuer Medikamente, die aber dringend notwendig sind.» Denn gegen bestehende Medikamente würden zunehmend Resistenzen entwickelt. Zudem könnten etwa 80 Prozent der krankheitsrelevanten Proteine, die Krebserkrankungen auslösen, bislang therapeutisch nicht adressiert werden.

1000 mal kleinere Tröpfchen im Experiment

Um die Wirkstoffforschung in der Krebstherapie zu beschleunigen, haben Forschende der Abteilung für biofunktionelle Materialsysteme unter der Leitung von Levkin eine integrierte Nanotröpfchen-Array-Plattform entwickelt. «Die Plattform vereint die bisher voneinander getrennten Prozesse für die

Entwicklung neuer Krebsmedikamente auf einem einzigen Chip – in einem einzigen miniaturisierten Workflow», so Levkin. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es gelungen, die Experimente um den Faktor 1000 vom Mikroliter- in

«Innerhalb von nur 7 Tagen konnten wir 325 Verbindungen herstellen. Davon zeigten 46 eine vergleichbare Wirksamkeit wie der etablierte Wirkstoff Mirdametinib –ein vielversprechender Schritt in Richtung neuer Krebstherapien.»

Pavel Levkin

Institut für Biologische und Chemische Systeme, Karlsruher Instituts für Technologie

den Nanoliterbereich zu skalieren. «Mit unserem Direct-to-Biology-Ansatz werden die synthetisierten Moleküle ohne zusätzliche Präparation direkt biologisch getestet. Dadurch können wir bei der Synthese und beim Screening mit nur 200 Nanolitern pro Tropfen – vergleichbar mit dem Volumen eines Sandkorns – und 300 Zellen pro Test den Zeit- und Ressourcenaufwand drastisch reduzieren», sagt Levkin. Die Forschenden synthetisierten und testeten verschiedene potenzielle MEK-Inhibitoren (Mitogen-aktivierte ProteinkinaseKinase-Inhibitoren) – also Wirkstoffe, die das Enzym MEK blockieren, welches das Wachstum unterschiedlicher Krebsarten wie Haut- oder Dickdarmkrebs fördert. Zu den bereits bekannten MEK-Inhibitoren zählt der Wirkstoff Mirdametinib, mit dem sich spezifische inoperable Tumore behandeln lassen. Anhand dessen molekularer Struktur stellte die Forschungsgruppe schrittweise die potenziellen Inhibitoren her. «Innerhalb von nur 7 Tagen konnten wir 325 Verbindungen herstellen. Davon zeigten 46 eine vergleichbare Wirksamkeit wie der etablierte Wirkstoff Mirdametinib –ein vielversprechender Schritt in Richtung neuer Krebstherapien», sagt Levkin.

Zellbasierte Tests im Miniaturformat

Beim biologischen Testen überprüften die Forschenden die Aktivität der hergestellten Moleküle mithilfe von Zellen. «Dabei haben wir die Überlebensfähigkeit der Dickdarmkrebs-Zelllinie HT-29 untersucht, die anfällig für MEK-Inhibitoren ist», berichtet Liana Bauer, Doktorandin am IBCS und Erstautorin der veröffentlichten Studie.

Mithilfe des neuen Arrays war es möglich, alle 325 Produkte in dreifacher Ausführung, also 975 einzelne Proben, direkt auf dem Chip zu analysieren.

Zur Charakterisierung der Moleküle nutzte das Team die Maldi-MSI-Methode (MatrixAssisted Laser Desorption/Ionization– Mass Spectrometry Imaging). Diese Technik ermöglicht es, die chemische Zusammensetzung von Proben zu analysieren und ihre räumliche Verteilung bildlich darzustellen –

ähnlich wie ein molekulares Röntgenbild. Die Analyse erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Massenspektrometrie und Optische Spektroskopie der Technischen Hochschule Mannheim in der Arbeitsgruppe von Professor Carsten Hopf. Mithilfe des neuen Arrays war es möglich, alle 325 Produkte in dreifacher Ausführung, also 975 einzelne Proben, direkt auf dem Chip zu analysieren. «Wir konnten zeigen, dass diese Methode auch im extrem kleinen Massstab mit Nanotröpfchen funktioniert», führt Bauer aus.

Die Forschungsgruppe sieht in der neuen Plattform einen wegweisenden Fortschritt für die hochdurchsatzfähige Wirkstoffforschung. Sie verbindet Synthese, biologisches Testen sowie Analyse und macht so leistungsstarke Screening-Technologien auch für akademische Labore und kleine Biotech-Unternehmen zugänglich. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie publiziert.

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Grippeviren im Vergleich

Manche Erreger sind gefährlicher als andere

Schwere Infektionen mit Influenza-A-Viren sind durch eine überschiessende Immunantwort, den sogenannten Zytokinsturm, geprägt. Bisher war unklar, warum manche Virusstämme diesen Sturm auslösen, andere jedoch nicht. Eine Studie ist der Gefahr dieser Viren jetzt auf die Spur gekommen.

Forschende des Paul-Ehrlich-Instituts untersuchten verschiedene Influenza-A-Virusstämme und deren Wirkung auf unterschiedliche menschliche Immunzellen. «Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass nicht nur die Immunzellen, die bisher immer im Fokus bei der Produktion von Typ-I-Interferon standen, sondern auch andere Zellen des Immunsystems ausschlaggebend dafür sein könnten, ob eine Influenza-Infektion eine überschiessende Antwort des Immunsystems auslöst. Dieses Wissen ist wichtig, um das Risiko gefährlicher Virusvarianten besser einschätzen zu können», fasst Prof. Zoe Waibler, Vizepräsidentin des Paul-Ehrlich-Instituts, die Studie zusammen.

Abwehrreaktion schädigt

Gewebe stärker als Virus selbst Grippeviren gehören weltweit zu den wichtigsten Erregern von Atemwegserkrankungen. Während die meisten Infektionen relativ mild verlaufen, können bestimmte Virusvarianten schwere Lungenentzündungen auslösen, die bis zum akuten Lungenversagen führen. Besonders gefährlich sind dabei hochpathogene Grippeviren, die häufig von Vögeln auf den Menschen überspringen und mit deutlich höheren Sterblichkeitsraten verbunden sind. Eine entscheidende Rolle spielt dabei das Immunsystem: Manche Virusstämme bringen den Körper dazu, übermässig viele Botenstoffe – sogenannte Zytokine – auszuschütten. Kommt es zu solch einem Zytokinsturm, schädigt die Abwehrreaktion am Ende das eigene Gewebe stärker als das Virus selbst. Warum aber lösen manche Grippeviren solch überschiessende Reaktionen aus, während andere kaum schwere Verläufe verursachen? Um dies besser zu verstehen, hat eine Immunologie-Forschungsgruppe am Paul-Ehrlich-Institut gemein -

Physiologische Reaktion (links normal, rechts mit Sturm): Bei einem Zytokinsturm verursacht das Immunsystem eine unkontrollierte und übermässige Freisetzung von entzündungshemmendem Signalmolekül. (Bild: Shutterstock)

sam mit Virologen der Universitätsklinik Freiburg 11 verschiedene Influenza-A-Virusstämme – sowohl übliche saisonale Grippeviren als auch hochpathogene Vogelgrippeviren – untersucht. Sie prüften, wie die Grippeviren unterschiedliche Immunzellen infizieren und zur Ausschüttung von Botenstoffen anregen.

Das Forschungsziel: die Mechanismen hinter milden und schweren Krankheitsverläufen zu entschlüsseln und langfristig Ansätze für bessere Schutz- und Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln.

Schwere Verläufe: Schlüsselrolle bestimmter Immunzellen

Bei den Untersuchungen zeigte sich, dass bestimmte Immunzellen, die sogenannten plasmazytoiden dendritischen Zellen, bei Grippeinfektionen grosse Mengen des wichtigen antiviralen Botenstoffs Interferon- α (IFN- α) produzieren – und zwar unabhängig vom Virusstamm. Das bedeutet, dass diese Immunzellen grundsätzlich stark auf Grippeviren reagieren, ohne dass das Virus sich in ihnen vermehren muss.

Warum verursachen dann nicht alle Viren dieselbe Schwere der Erkrankung? Die For-

schungsgruppe fand heraus, dass andere Immunzellen, wie myeloide dendritische Zellen und verschiedene Arten von Makrophagen, bei Infektionen mit hochpathogenen Grippeviren infiziert werden und selbst grosse Mengen IFN- α herstellen können. Die Virusvermehrung in diesen Immunzellen scheint ein wichtiger Faktor für die Produktion von Typ-I-Interferon und die Entstehung einer überschiessenden Immunantwort (Zytokinsturm) zu sein.

Diese Ergebnisse liefern damit einen Erklärungsansatz, warum manche Grippeviren so viel gefährlicher sein könnten als andere: Es ist vor allem ihre Fähigkeit, sich in bestimmten Immunzellen zu vermehren und dadurch eine extrem starke Immunreaktion auszulösen, die zu schweren Entzündungen und Gesundheitsschäden führt. Dieses Wissen kann helfen, gezielter Therapien zu entwickeln und Risikogruppen besser zu identifizieren. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Emerging Microbes & Infections publiziert.

www.pei.de

Das Labor der Zukunft

Ilmac Basel 2025 – Welcome by Design

Das Chemie-, Pharma- oder Biotech-Labor der Zukunft arbeitet in Verbindung mit Robotik vollautomatisiert. Mitarbeiter helfen im Team mit Cobots (kollaborativen Robotern) beim Einschleusen von analytischen Proben oder Edukten für Reaktionen. Den richtigen Pfad dahin erkundeten die Besucherinnen und Besucher an der Ilmac Basel.

In das Labor der Zukunft sieht jeder durch die komplett verglasten Wände gern hinein. In einem farblich dezent akzentuierten Raum öffnen und schliessen sich alle Abzüge automatisch zur rechten Zeit, holen sich Greifroboter von den Medienwänden die richtigen Reagenzien, und eine Arbeitsinsel weiter bewegt ein Shaker schon auf einer Universalplattform über hundert 500 Milliliter Erlenmeyerkolben – ohne dass eine Menschenhand eingegriffen hätte. Es kommt auch zu weniger Fehlern; so gibt es keine Fehlbeladung von Zentrifugen mehr, der betreffende Roboter weiss Bescheid. Das ganze Labor scheint dem Betrachter zuzurufen: Ich warte auf eine Frage oder eine Aufgabenstellung. Wenige werden sich nach den gezwungenermassen ergonomisch ungünstigen Bewegungsabläufen, zum Beispiel beim manuellen Öffnen von Abzügen, zurücksehnen. Auch hätte man die vielen Laboraufgaben von heute ohne die rar gewordenen Fachkräfte wohl gar nicht bewältigt.

Das Labor der Zukunft arbeitet weitgehend autonom hinter transparenten Scheiben. (Bild: Depositphotos)

Die Aufgabenstellungen für die Mitarbeiter werden komplexer und spannender. Denn wer von vielen Routinearbeiten entlastet ist, kann in Ruhe weiterdenken, neue Strategien für die Entwicklung von Wirkstoffen

oder Werkstoffen ersinnen, auch einmal überraschende Experimente dazu vorschlagen. Diese Überlegungen gelangen schliesslich von ausserhalb über Mausklicks und Datenleitungen in das Labor der Zukunft.

So könnte es aussehen. Oder etwas anders.

Die dafür benötigten, natürlich nicht humanoiden Roboter und Automatisierungslösungen inklusive Software und Schnittstellenprogrammierung fand der Besucher vom 16. bis zum 18. September auf der Ilmac Basel 2025. Hier entwickelte jeder in intensiven Gesprächen Konzepte, wie sein eigenes Labor der Zukunft in einer Weise Gestalt annehmen könnte, dass es ihm beim Eintreten zuzurufen scheint: «Willkommen!» – ein «Welcome byDesign» Labor.

www.ilmac.ch

Der Mensch arbeitet mit kollaborativen Robotern zusammen; diese Cobots sind allerdings in der Regel nicht-humanoider Natur. (Bild: Shutterstock)

Ammoniak aus Wasser und Stickstoff mithilfe von grünem Strom herstellen

Klimafreundlicherer Weg zum Stickstoffdünger

Die Menschheit hat einen unstillbaren Hunger nach Ammoniak: Aus diesem Stoff wird Dünger gemacht, der wiederum in der modernen Landwirtschaft verwendet wird. Bislang ist das Haber-Bosch-Verfahren das Mittel der Wahl, um der schier unerschöpflichen Lufthülle Stickstoff zu entziehen und in Form von Ammoniak zu binden. Dieser Weg braucht jedoch extrem viel Methangas und Energie. Forschende haben jetzt eine klimafreundlichere Alternative entdeckt, mit der sich Ammoniak aus regenerativen Energiequellen herstellen lässt.

Wie im Garten Eden: Getreide, Rüben und Kartoffeln sollen möglichst üppig spriessen, damit die Teller gut gefüllt sind. Dafür sorgt regelmässige Düngung – vor allem mit Stickstoff. Ein Nährelementquell, der scheinbar nie versiegt. Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelten Fritz Haber und Carl Bosch ein Verfahren, das Stickstoff aus der schier unerschöpflichen Luft gewinnt. Für diese Leistung gab es 1918 den Nobelpreis für Chemie. Mit einem eisenhaltigen Katalysator, sehr hohem Druck und Temperaturen von bis zu 500 Grad Celsius bindet das Haber-BoschVerfahren Stickstoff aus der Luft an Wasserstoff, wodurch Ammoniak entsteht. Nur am Rande: Auch einige Pflanzen beherrschen die Kunst, mit winzigen Bakterien in ihren Wurzeln Luftstickstoff zu binden und für ihr Wachstum verfügbar zu machen. Allerdings schaffen dies die grünen Gewächse klimaneutral, der Mensch bislang nicht. «Das Haber-Bosch-Verfahren ist extrem energieaufwendig», sagt Prof. Dr. Nikolay Kornienko vom Institut für Anorganische Chemie der Universität Bonn. Grundlage für die Ammoniak-Gewinnung sind ganz überwiegend fossile Energieträger – entsprechend gross ist der Ausstoss am Treibhausgasen. «Um das Ziel einer nachhaltigen und klimaneutralen Gesellschaft zu erreichen, ist die Suche nach alternativen Ammoniak-Synthese-Prozessen prioritär», sagt Kornienko, der auch Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich «Matter» der Universität Bonn ist.

Stickstoffdünger aus Sonne und Wind

Alternative Methoden? Daran wird schon länger experimentiert. Ziel ist es, die Haber-Bosch-Ammoniaksynthese durch ein

Reaktorschema, bei dem Wasser direkt als Wasserstoffquelle genutzt wird, um mit Hilfe von elektrischem Strom Ammoniak zu erzeugen. (Bild: Nikolay Kornienko)

Verfahren zu ersetzen, das mit regenerativer Energie etwa aus Sonne und Wind arbeitet. Der erforderliche Wasserstoff stammt dann nicht mehr aus dem Methangas, sondern wird direkt aus der elektrischen Spaltung von Wasser (H2O) in

Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gewonnen. Klingt einfach? Ist es aber nicht. Wer Ammoniak mithilfe von Wind und Sonne in grossem Massstab produzieren will, muss in den chemischen Reaktionswegen etliche Klippen umschiffen.

Ausserdem relevant: Gepulste Elektrolyse Neben dem energieintensiven Haber-Bosch-Verfahren belasten auch Düngemittelrückstände Böden und Gewässer. Zudem trägt Distickstoffmonoxid, ein Nebenprodukt der Stickstoffchemie, erheblich zum Klimawandel bei: Sein Treibhauspotenzial ist rund 300-mal höher als das von Kohlendioxid. Die gepulste Elektrolyse könnte hier eine nachhaltige Alternative bieten. Das neuartige Verfahren nutzt überschüssigen Stickstoff aus Luft und Wasser als Ausgangsstoff und ermöglicht so die energieeffiziente Herstellung wertvoller Verbindungen wie Ammoniak und Harnstoff. Forschende an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben deshalb hierzu alle verfügbaren Studien zusammengetragen, um eine Grundlage für künftige Arbeiten zu schaffen.

www.uni-mainz.de

Ammoniak beeinträchtigt empfindliche Ökosysteme

Ammoniak trägt in der Schweiz von allen reaktiven Stickstoffverbindungen anteilsmässig am meisten zur Stickstoffbelastung in empfindlichen Ökosystemen bei. Damit ist NH3 wesentlich für die Überdüngung und Versauerung solcher Systeme verantwortlich. Zu diesen empfindlichen Ökosystemen gehören u. a. Wälder, Hoch- und Flachmoore, artenreiche Naturwiesen und Heidelandschaften. NH3 trägt aber auch zur Bildung von sekundärem Feinstaub bei. Feinstaub hat grosse negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Der Handlungsbedarf zur Minderung der NH3-Belastung in der Schweiz ist gross, weshalb die Belastungssituation und deren Entwicklung immissionsseitig vom Bafu bzw. der Forschungsstelle für Umweltbeobachtung (www.fubag.ch) überwacht wird. Gemäss dem «Messbericht Ammoniak-Immissionsmessungen in der Schweiz 2000 bis 2024» wurden die höchsten Konzentrationen und stärksten jahreszeitlichen Schwankungen in Gebieten mit intensiver Tierproduktion gemessen, wo die Jahresmittel Werte von 6–12 μg m -3 erreichten.

ChemieXtra

«Die Lithium-vermittelte Stickstoffreduktionsreaktion (LiNRR) gilt als der robusteste Weg zur Elektrifizierung der AmmoniakSynthese», sagt Hossein Bemana, der Hauptautor der Studie. In diesem System werden Lithium-Ionen (Li+) elektrochemisch zu einer Lithium-Metallschicht reduziert. Dieses Lithiummetall kann dann mit Stickstoffgas (N2) reagieren und eine Lithium-Stickstoff-Verbindung bilden. Wenn eine Wasserstoffquelle vorhanden ist, wird die Lithium-Stickstoff-Verbindung in Ammoniak (NH3) und gelöste Lithium-Ionen umgewandelt. Dann geht es wieder von vorne los, und der Prozess kann von neuem beginnen. Soweit die Theorie. «Generell sehen wir dieses System vorerst als Modell an, da mehrere praktische Schwierigkeiten bestehen», sagt Kornienko. Weil eine hohe Spannung erforderlich ist, um Lithiumionen zu metallischem Lithium zu reduzieren, ist der Energiewir-

kungsgrad auf etwa 25 Prozent begrenzt. Ausserdem muss das System in einer luftund wasserfreien Umgebung arbeiten, da Lithiummetall sehr reaktiv ist. Eine weitere Herausforderung ist, dass ähnlich wie in Batterien auf der Lithiumschicht eine poröse Festelektrolyt-Grenzschicht (Solid Electrolyte Interphase, abgekürzt: SEI) wächst. Diese Schicht muss den Durchgang von Stickstoffgas und Wasserstoff als Reaktanten zum Lithium ermöglichen.

Das Falsche wird geopfert

Im Idealfall würde der Wasserstoff direkt aus der Spaltung von Wasser stammen. Doch werden in diesem System in der Regel Alkohole als Wasserstoffquelle verwendet. Teils zersetzt sich auch das Lösungsmittel und dient dann selbst als Wasserstoffquelle. «Dies macht das System unpraktisch, da mehrere Alkoholoder Lösungsmittelmoleküle geopfert

In der Tierproduktion verursacht die Haltung von Rindern die höchsten Ammoniak-Emissionen. Relevant sind dabei die Emissionen von Gülle und

werden müssen, um ein Ammonium herzustellen», sagt der Chemiker. Jedoch haben die Forschenden einen Weg gefunden, wie sich der Wasserstoff direkt aus der Spaltung von Wasser gewinnen und auf Stickstoff übertragen lässt. Sie haben eine Palladiumfolie (Pd) als Elektrode und gleichzeitig als Membran verwendet. «Palladium kann als Membran dienen, weil es Wasserstoffatome durchzulässt», berichtet Kornienko. Im Experiment trennte die Pd-Folie eine wasserfreie Reaktionsumgebung, in der die LiNRR-Reaktionen ablaufen, von einer Reaktionsumgebung auf Wasserbasis. «Am Ende konnten wir Wasserstoffatome elektrochemisch direkt aus dem Wasser entnehmen und auf das reaktive Lithium/Lithium-Stickstoff-Material übertragen, um Ammoniak herzustellen», sagt der Chemiker.

Dass dies wirklich so funktioniert wie gewünscht, haben die Forschenden mit Infrarotspektroskopie und Massenspektrometrie nachgewiesen. Sie verwendeten ein schweres Isotop des Wassersstoffs (Deuterium = D) als Wasserquelle und stellten damit ND3 statt NH3 her. Umgekehrt markierten die Forschenden alle Moleküle im LiNRR-Kompartiment mit D anstelle von H – wie gewünscht entstand in diesem Fall NH3 und nicht wie zuvor ND3

Weiter Weg zu wirtschaftlich rentabler Herstellung

Hossein Bemana und Nikolay Kornienko haben zu diesem Verfahren bereits ein Patent angemeldet. Das Forschungsteam verwendete für seine Experimente zur Erzeugung von Ammoniak (NH3) nur elektrischen Strom. Allerdings ist es noch ein weiter Weg, bis sich der gewünschte Stickstoffdünger aus erneuerbaren Energiequellen wirtschaftlich rentabel herstellen lässt. Hierfür müssten die Wissenschaftler etwa die 1000-fache Ausbeute im Vergleich zu ihren aktuellen Experimenten erreichen. «Wir befinden uns noch in der Anfangsphase», sagt der Chemiker. «Generell muss an den Reaktionsgeschwindigkeiten und der Selektivität des Systems – der Steuerung der Elektronen zum gewünschten Ziel – geforscht werden.» Die Forschungsgruppe hat seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications vorgestellt.

www.uni-bonn.de

Mist. (Bild: Adpic)

MENSCHEN VERSCHLIMMBESSERN KI-ENTSCHEIDUNGEN

Gemäss einem Positionspapier der TU Berlin treffen Mensch-KI-Teams oft schlechtere Entscheidungen als die KI allein. Das zeigt sich in der Radiologie, Sicherheitstechnik oder Prozessüberwachung. Je zuverlässiger die Systeme, desto grösser die Gefahr, dass Menschen die korrekten Empfehlungen der KI überstimmen oder ignorieren. Dabei stechen 2 Ursachen heraus. Menschen wollen ihrer Rolle als Entscheidungsträger gerecht werden (wer nur abnickt, fühlt sich überflüssig und will eingreifen) und die Zuverlässigkeit moderner KI wird unterschätzt.

Das Problem: Der «AI Act» der EU erfordert «wirksame menschliche Aufsicht» für Hochrisikoanwendungen. Die Lösung: KI-Systeme sollten ihre Stärken und Schwächen kommunizieren und lernen, wo der Mensch stark ist – und ihm in diesen Fällen die Entscheidung überlassen.

www.tu.berlin

NUR WENIGE

Das Hepatitis-A-Virus (HAV) ist einer der Hauptverursacher viraler Hepatitis. Um einer Ansteckung vorzubeugen, können bei hohen Infektionszahlen Oberflächen desinfiziert werden. Forschende an der Ruhr-Universität Bochum haben 9 verschiedene Flächendesinfektionsmittel gegen HAV getestet. Das Ergebnis: Nur 2 Produkte auf Aldehydbasis waren in der Lage, HAV wirksam zu inaktivieren.

www.ruhr-uni-bochum.de

«ABNEHMSPRITZEN»

HELFEN, DOCH STUDIEN

FEHLEN

3 neue Cochrane-Reviews zeigen: Die als «Abnehmspritzen» bekannten Wirkstoffe Tirzepatid, Semaglutid und Liraglutid führen bei Menschen mit schwerem Übergewicht zu einer medizinisch bedeutsamen Gewichtsabnahme, solange die Therapie beibehalten wird. Allerdings wurden fast alle der randomisiert kontrollierten Studien, die in den 3 Cochrane-Reviews ausgewertet wurden, von den Herstellern der Präparate finanziert und durchgeführt. Diese potenziellen Interessenkonflikte schränken die Vertrauenswürdigkeit der Ergebnisse ein. Die Autorinnen und Autoren fordern mehr unabhängige Forschung.

www.cochrane.de

SLIPEINLAGEN BEUGEN BAKTERIELLER VAGINOSE VOR

Weltweit hat knapp ein Drittel der Frauen in der fruchtbaren Lebensphase eine bakterielle Vaginose, bei der das Mikrobiom der Vagina aus dem Gleichgewicht gerät. Dies kann Infektionen, Abszesse an den Eierstöcken oder Eileitern sowie Frühgeburten auslösen. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit für eine Unfruchtbarkeit und das Risiko, sich mit einer Geschlechtskrankheit oder HIV anzustecken. Jetzt haben die Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf die Grundlagen für die Entwicklung einer Slipeinlage geschaffen, welche die Gesunderhaltung des vaginalen Milieus unterstützt und einer bakteriellen Vaginose vorbeugt. Beim Tragen der Einlage entsteht aus freigesetztem Lactid Milchsäure (Lactat). So wird der pH-Wert im Scheidenmilieu auf ein «gesundes», leicht saures Niveau gesenkt.

www.ditf.de

Wirkstoffbeladenes Textil vor der pH-Messung. (Bild: DITF)

GRIPPEINFEKTIONEN SELBST ERSCHMECKEN

Grippeviren mit einem Kaugummi oder Lutscher schnell und einfach nachweisen: Ein neues DiagnostikWerkzeug besteht aus dem Sensormolekül Thymol – einem Naturstoff, der unter anderem in Thymian vorkommt – und einem virusspezifischen Zuckerbaustein. Kommt es mit aktiven Grippeviren in Kontakt, setzen diese das Thymol frei, und im Mund entsteht ein klar erkennbarer Geschmack. Damit wird die natürliche Sensorik des Menschen zur Früherkennung von Infektionen genutzt.

Darüber hinaus verfolgen die Forschenden ein Fernziel: die InfluenzaVerbreitung in Echtzeit zu verfolgen. Künftig könnten Nutzerinnen und Nutzer auf freiwilliger Basis ihre positiven Testergebnisse via Smartphone-App festhalten. Diese Daten könnten ein OnlineLagebild ermöglichen, um die Ausbreitung von Influenzaviren in Echtzeit zu verfolgen.

www.uni-wuerzburg.de www.flareon-biotech.com

KEIME WEGLEUCHTEN

Licht an – Bakterien tot. So einfach könnte das Desinfizieren von Oberflächen sein. Damit aus dieser Idee eine wirksame Waffe im Kampf gegen Antibiotika-resistente Pathogene wird, entwickeln Forschende an der Empa eine Beschichtung, deren keimtötende Wirkung mittels Infrarotlicht aktivierbar ist. Zudem ist die Kunststoffschicht hautverträglich und umweltfreundlich. Eine erste Anwendung wird derzeit für die Zahnmedizin umgesetzt. www.empa.ch

SENSOR IDENTIFIZIERT

GASE MIT «BLITZER»SYSTEM

Von der Atemanalyse bis zur Sprengstofferkennung sind zuverlässige «elektronische Nasen» erforderlich. Doch es mangelt bislang an verlässlicher und präziser Technologie. Forschende der KU Leuven haben jetzt eine Sensorplattform entwickelt, die metallorganische Gerüste (MOFs) nutzt: Materialien mit einem Netzwerk aus Nanoporen, die alle genau die gleiche Grösse haben – und wie «molekulare Radarkameras» wirken.

Wenn sich Gasmoleküle bei leicht erhöhter Temperatur durch die Poren bewegen, tun sie dies je nach ihrer Struktur mit unterschiedlichen, spezifischen Geschwindigkeiten. Dabei wirkt die Geschwindigkeit wie ein Fingerabdruck. Durch die Messung der Geschwindigkeit können die Forschenden zwischen verschiedenen Gasen unterscheiden, selbst unter schwierigen Bedingungen (unter denen herkömmliche Sensoren versagen). Dies eröffnet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten von der Früherkennung von Diabetes über Leckagen in der Chemieindustrie bis hin zur Frischeüberwachung von Obst und Gemüse.

www.kuleuven.be

Mikrobenjäger: Forschende vom «Nanomaterials in Health»Labor in St. Gallen. (Bild: Empa)

Funktion des Grippe-Sensors: 1. Infizierte oder erkrankte Person kaut Kaugummi; 2. Enzyme der Viren setzen die darin enthaltenen Geschmacksstoffe frei; 3. Person nimmt Stoffe wahr und erkennt Infektion. (Bild: Christoph Mett)

Klimawandel und Kältetechnik

Höhere Anforderungen an Kälteanlagen

Der Klimawandel hat schon jetzt konkrete Auswirkungen auf die Kältetechnik – für Hersteller von Kälteanlagen und auch für Betreiber. Denn ein wichtiger Faktor für die Auslegung der Anlagen ist die maximale Umgebungstemperatur, die als Folge des Klimawandels weiter steigen wird. Was bedeutet das konkret aus Sicht der Anwender? Welcher Handlungsbedarf besteht, und wie gestalten Sie ihre Kälteversorgung zukunftssicher?

Thomas Imenkämper

Die höchste zu erwartende Umgebungstemperatur ist ein entscheidender Faktor bei der Auslegung von Industrie-Kälteanlagen und auch von Kaltwassersätzen und Rückkühlanlagen. Diese Temperatur bestimmt letztlich die Anlagenhöchstleistung. Wird sie zu niedrig angesetzt, kann die Kälteanlage in Hitzeperioden nicht ausreichend Kälte bereitstellen.

Dass dieser Faktor steigen wird, steht für die Klimaforschung ausser Frage. Wie hoch die Steigerungen konkret sein werden, hängt von der realen Erderwärmung ab und damit auch von den Bemühungen um die Reduzierung der CO2-Emissionen. Ein mögliches Szenario sieht so aus: Um das Jahr 2050 wird es im Südwesten Deutschlands an 80 Tagen Temperaturen von über 25 ° C geben. In den Jahren 1971 bis 2000 waren es im Schnitt nur 30 Tage. In Stuttgart wird es an 70 Tagen heisser als 30 ° C sein, und die Spitzenwerte werden bei kaum vorstellbaren (und bislang noch nie erreichten) 45 ° C liegen.

Die Auslegungstemperatur prüfen

Da die Zieltemperatur der Kälte, die eine Anlage zum Beispiel für den Spritzgiessprozess oder die Pharmaproduktion erzeugen soll, unverändert bleibt, müssen die Anlagen in Zukunft eine grössere Temperaturdifferenz überbrücken und eine höhere Kälteleistung erzeugen bzw. erbringen. Der Anwender sollte somit prüfen, ob seine Anlage für das zu erwartende Temperaturniveau ausgelegt ist.

Propan-Kältemaschine von L&R. (Bilder: L&R Kältetechnik)

Ist das nicht der Fall, kann der Temperaturbereich eventuell durch Vergrössern der Wärmetauscher oder durch Integration zusätzlicher Wärmetauscher in den Kältekreislauf erweitert werden. Ob das möglich und mit welchem Aufwand es

verbunden ist, hängt von den individuellen Gegebenheiten ab.

Aber auch wenn die Anlage selbst bei einer Aussentemperatur von 45 ° C die gewünschte Kältemenge problemlos bereitstellen kann, gibt es Handlungsbedarf. Denn die Anlage wird in Zukunft, bei höheren Umgebungstemperaturen, mehr beansprucht. Die Folgen sind höherer Energieverbrauch und höhere CO2-Emissionen. Ausserdem werden die Energiekosten, vorsichtig ausgedrückt, perspektivisch eher steigen als fallen, und durch die CO2Bepreisung sind weitere Kosten zu erwarten. Das sollte insbesondere bei der Projektierung neuer Anlagen berücksichtigt werden. Denn mit der höheren Leistung, die Kälteanlagen künftig erbringen müssen, steigt die Bedeutung und auch die Wirksamkeit von energiesparenden Konstruktionsmassnahmen. Freikühler.

Ziel: Höchste Effizienz in allen Temperaturlagen

Eine zukunftssichere Kältemaschine muss somit auf die zu erwartenden hohen Aussentemperaturen ausgelegt und mit den entsprechenden Techniken ausgerüstet sein. Dazu gehören auch geeignete Kältemittel, das heisst Niederdruckkältemittel und natürliche Kältemittel.

Allerdings treten die aussergewöhnlich hohen Temperaturen, für die eine Kälteanlage ausgelegt sein muss, ja nun in extremen Wetterlagen, sprich Hitzeperioden auf. In allen anderen Temperaturbereichen muss die Anlage aber ebenfalls energieeffizient arbeiten. Das ist dann gegeben, wenn sie gut regelbar ist und ihre Leistung an die jeweilige Aussentemperatur anpasst. Das wird durch bewährte Regelungs- und Energieeinspartechniken gewährleistet:

Ein Freikühler (Winterentlastung) erzeugt die für die Rückkühlung des Kühlwassers benötigte Kälte bei mittleren und niedrigen Umgebungstemperaturen zum Nulltarif aus der Umgebung

– Eine (in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur) gleitende Kondensationstemperaturregelung (etwas wie die von L&R entwickelte «VariKon») kann den Energieverbrauch bei mittleren und niedrigen Aussentemperaturen erheblich senken

– Eine weitere empfehlenswerte Massnahme, die sich in einem vertretbaren Zeitraum amortisiert, ist der Einsatz von drehzahlgeregelten, bedarfsabhängig gesteuerten Pumpen und Kompressoren

Diese von L&R genutzten Energiespartechniken sorgen dafür, dass im Vergleich mit einer «normalen» bis zu 80 Prozent der Antriebsenergie eingespart werden können. Eine solche, in allen Temperaturlagen effiziente Kühlanlage ist dann sogar bis zu 45 Prozent förderfähig.

L&R kann für jede Anlage und für jede dieser Massnahmen die Kosten sowie die zu erwartenden Energieeinsparungen berechnen. Damit ist der Amortisationszeitraum transparent, und der Anwender kann entscheiden, ob er diese Massnahme bei seiner neuen Kälteanlage umsetzen bzw. integrieren möchte.

Neuanlagen: Innovative Technologien prüfen

Neben diesen bewährten effizienzsteigernden Massnahmen gibt es auch neue Technologien, mit denen die Effizienz von Kälteanlagen gesteigert werden kann. Hierzu zwei Beispiele:

– Adiabatische PAD-Freikühler können auch bei hohen Aussentemperaturen eine Kühlung aus der Umgebung gewährleisten

– Wärmepumpen im Rückkühlkreis ermöglichen eine Wiederverwendung der Wärme, die in den Prozess eingebracht wird (mit beiden Technologien hat L&R umfassende und durchweg positive Erfahrungen gesammelt)

In jedem Fall gilt für die Betreiber von Kälteanlagen die Empfehlung, sich bzw. ihre Anlagen auf die prognostizierten höheren Spitzen-Umgebungstemperaturen einzustellen. L&R hat jedenfalls die Auslegungstemperatur schon mehrfach angepasst, auf der Basis der Langfrist-Klimavorhersagen des Deutschen Wetterdienstes.

Zukunftssicher mit natürlichen Kältemitteln

Ein weiterer Zukunftsaspekt, der bei der Planung neuer Kälteanlagen und auch bei der Bewertung vorhandener Anlagen zu berücksichtigen ist, betrifft das verwendete Kältemittel. Die F-Gase-Verordnung regelt den schrittweisen Ausstieg aus dem Gebrauch von klimaschädigenden HFKWKältemittel, die in vielen älteren Anlagen eingesetzt werden. Bei Anlagen mit diesen Kältemitteln darf der Anwender ab einem definierten Zeitraum – in Abhängigkeit unter anderem von der Füllmenge – nicht

Drehzahlgeregelte Pumpen.

mehr in den Kältekreislauf eingreifen und beispielsweise Kältemittel nachfüllen.

Die Lebensdauer dieser Anlagen ist somit begrenzt. Alternativen stehen zur Verfügung: Mit natürlichen Kältemitteln wie Propan, die ein extrem geringes «Global Warming Potential» aufweisen, lassen sich sehr energieeffiziente und zukunftssichere Kälteanlagen projektieren.

www.lr-kaelte.de

Erhältlich bei der APTOMET AG AbMärz2026auch alsEx/ATEXVersion

The new hand-held loop calibrator UPS4E by UPS4E

Der neue tragbare Stromschleifen-Kalibrator

- Im Taschenformat

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Kälteanlage mit natürlichem Kältemittel (R 290), im Container verbaut.

Der integrierte Einsatz mehrerer fortschrittlicher Technologien bietet Unternehmen im Bereich Engineering 4.0 einen wesentlichen Wettbewerbsvorteil. (Bilder: VTU)

Zukunftstechnologien im Pharmaanlagenbau: Engineering 4.0

Moderne Tools für komplexe Projekte

Die Engineering-Branche befindet sich in einem rasanten Entwicklungsprozess, der durch die Einführung fortschrittlicher Technologien beschleunigt wird. Insbesondere im Bereich der pharmazeutischen Anlagenbauprojekte spielen innovative Ansätze wie BIM (Building Information Modelling), Drohnentechnologie, 3-D-Laserscanner und Virtual Reality eine immer bedeutendere Rolle.

zienz und Genauigkeit der gesamten Planung erheblich gesteigert werden.

Building Information Modelling (BIM) umfasst die Erstellung von Informationsmodellen, die sowohl grafische wie auch nichtgrafische Daten in einer gemeinsamen Datenumgebung (Common Data Environment: CDE) zusammenführen. Diese Umgebung fungiert als zentraler Speicher für alle digitalen Projektinformationen, die im Verlauf des Projekts kontinuierlich erweitert und detailliert werden. Das Hinzufügen von validierten Datendimensionen ermöglicht ein tiefgreifendes Verständnis des Bauvorhabens, einschliesslich der Lieferdetails, Kostenschätzungen und Wartungsanforderungen. Dieses Verständnis erlaubt dem Planungsteam, potenzielle Herausforderungen frühzeitig zu erkennen und proaktiv Lösungen zu entwickeln, wodurch die Effi-

1 Division Manager Operational Expert, VTU Group

BIM-Evolution:

von 3-D zu 6-D

Das weit verbreitete 3-D-BIM-Modell umfasst grafische und nicht-grafische Informationen und bildet die Grundlage für viele Planungs- und Ausführungsprozesse. Die Weiterentwicklung hin zu 4-D-BIM fügt dem Modell zusätzlich die zeitliche Dimension hinzu, wodurch detaillierte Planungsabläufe und deren Visualisierung ermöglicht werden. Dies hilft dabei, die phasenweise Entwicklung des Projekts präzise darzustellen und besser zu steuern. Durch den Einsatz von 4-D-BIM erstellen Projektmanager realistische Zeitpläne, die den tatsächlichen Bauablauf widerspiegeln und potenzielle Zeitverzögerungen frühzeitig identifizieren.

Mit 5-D-BIM wird das Modell um präzise Kosteninformationen erweitert, welche Investitions-, Betriebs- und Instandhaltungskosten umfassen. Diese detaillierten Da -

ten ermöglichen eine umfassende Verfolgung der Aufwendungen und vereinfachen die Budgetüberwachung. Sie bieten auch die Grundlage für eine detaillierte Kostenanalyse, um Einsparpotenziale zu identifizieren und strategische Entscheidungen zur Optimierung zu treffen. Regelmässige Kostenberichte und Anpassungen werden dadurch deutlich vereinfacht, was Budgetüberschreitungen vorbeugt und zur Effizienzsteigerung beiträgt.

Eine weitere Stufe, das 6-D-BIM, integriert umfassende Informationen für das Facility Management und den Betrieb von Anlagen. Dies umfasst Daten wie Herstellerangaben, Installationsdetails, Wartungspläne und Konfigurationsinformationen. Durch diese Erweiterung können Facility Manager eine proaktive Wartungsstrategie entwickeln und langfristige Betriebskosten präziser planen. Das führt zu einer verbesserten Verwaltung und Optimierung der Betriebsressourcen und trägt zur Verlängerung der Lebensdauer der Anlage bei.

Konrad Schaefer ¹

Drohnen: Effizienz und Präzision

Drohnen haben sich als unverzichtbare Werkzeuge im Bauwesen etabliert. Ihr Einsatz ermöglicht eine umfassende und präzise Dokumentation aller Aktivitäten auf der Baustelle. Sie tragen zur Reduzierung von Planungs- und Kontrollkosten bei, erhöhen die Effizienz der Projektüberwachung und verbessern die Genauigkeit der Datenerfassung. Drohnen sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, darunter RGB-, Multispektral-, Wärmebild- und Lidar-Sensoren, die detaillierte Luftbilddaten schnell und zuverlässig erfassen. Diese hochauflösenden, georeferenzierten Bilder sind besonders wertvoll für die Inspektion schwer zugänglicher Bereiche oder zur Überwachung umfangreicher Flächen wie Vegetationsreihen, Strassen und Bahnanlagen.

Durch den Einsatz von PhotogrammetrieSoftware können diese Luftbilder in präzise 2-D-Karten, Höhenprofile und 3-DModelle umgewandelt werden. Diese Modelle liefern nicht nur genaue Informationen über Entfernungen, Oberflächen und Volumina, sondern auch über die Beschaffenheit und den Zustand der erfassten Bereiche. Das unterstützt die detaillierte Analyse und Planung und ermöglicht eine präzise Überwachung des Baufortschritts sowie eine zeitnahe Identifizierung von möglichen Problemen.

3-D-Laserscanner für präzise Datenerfassung

3-D-Laserscanner erfreuen sich aufgrund ihrer schnellen Erfassungszeit, ihrer hohen Genauigkeit und ihrer Benutzerfreundlichkeit immer grösserer Beliebtheit. Diese Geräte nutzen häufig stereoskopisches Sehen und Triangulation, um präzise 3-DModelle von Objekten zu erstellen. Der Scanner projiziert Laserlinien auf das Zielobjekt, und die Verformung dieser Linien wird von Kameras erfasst, um die räumliche Position der Objekte genau zu bestimmen. Das Ergebnis ist eine Punktwolke oder ein Netz, das die Oberfläche des gescannten Objekts detailliert abbildet. Diese Technologie ermöglicht eine umfassende und präzise Datenerfassung innerhalb kürzester Zeit und bietet eine unvergleichliche Detailgenauigkeit für die Modellierung und Analyse von Bauprojekten.

Moderne Technologien ermöglichen eine beschleunigte und effizientere Umsetzung von Investitionsprojekten und setzen neue Massstäbe in der Planungs- und Ausführungsphase.

VR und Datenbrillen für Planung und Schulung Virtual Reality (VR) hat sich als bedeutendes Werkzeug in der Architektur und Bauplanung etabliert. VR-Präsentationen ermöglichen es, Projekte in einer realitätsnahen 360°-Ansicht darzustellen, was den Beteiligten ein tiefes Verständnis für Raum und Design vermittelt. Diese immersive Darstellung erleichtert nicht nur die Besprechung von Details, sondern auch die Durchführung umfassender Risikoanalysen und fördert eine fundierte Entscheidungsfindung. VR dient zudem als leistungsfähiges Schulungsinstrument, das eine ansprechende, sichere und effektive Lernumgebung bietet und traditionelle Schulungsmethoden erheblich verbessert. Intelligente Datenbrillen erweitern dieses Spektrum, indem sie es ermöglichen, freihändig zu arbeiten und gleichzeitig mit Ingenieuren an entfernten Standorten zu kommunizieren. Diese Brillen erlauben den Nutzern, ein Bild in Echtzeit zu sehen und Anweisungen sowie Feedback direkt auszutauschen. Sie unterstützen nicht nur die Durchführung technischer Aufgaben, sondern auch das Aufnehmen von Fotos und Videos zur Dokumentation. Diese Funktionalitäten tragen erheblich dazu bei, den Kommunikationsfluss zu verbessern und die Effizienz von Arbeitsabläufen zu erhöhen.

Synergie der Technologien als Wettbewerbsvorteil

Der integrierte Einsatz mehrerer dieser fortschrittlichen Technologien bietet Unternehmen im Bereich Engineering 4.0 einen

wesentlichen Wettbewerbsvorteil. Ein konkretes Beispiel aus der Pharmaindustrie zeigt im nächsten Absatz, wie ein Projekt von der Kombination dieser Technologien profitieren kann.

Bei der Erweiterung einer Produktionsanlage wurde von Beginn an ein 5-D-BIM-Modell verwendet. Dieses Modell umfasste sowohl das bestehende wie auch das neue Gebäude, Parkplätze, interne Verkehrswege und Innenräume, einschliesslich aller technischen Details und der Zeit- sowie Kostenauswirkungen. Zur Unterstützung des Projekts wurden zusätzlich Drohnenvideos erstellt, die wertvolle visuelle Informationen lieferten. Diese Aufzeichnungen ermöglichten dem Technikteam und der Projektleitung, schneller fundierte Entscheidungen zu treffen und eine präzisere Steuerung des Bauablaufs zu gewährleisten. Probleme wie potenzielle Kollisionen oder Platzmangel konnten frühzeitig identifiziert und proaktiv behoben werden, was zu erheblichen Ressourceneinsparungen und einer Optimierung des gesamten Projektverlaufs führte. Dies illustriert die Bedeutung einer integrierten Nutzung moderner Technologien zur Effizienzsteigerung und zur Kostenkontrolle in komplexen Bauprojekten.

VTU nutzt umfassende Fachkenntnisse in den Bereichen Prozesssimulation, Planung, Industrieanlagenbau sowie Validierung und Computer System Validation (CSV) und setzt auf moderne Arbeitsmethoden wie BIM.

www.vtu.com

Leistungsstark und nachhaltig dank patentiertem Design

Filterpatrone mit konischer Form senkt Kosten

Mit mehreren nach ISO 10121 zertifizierten Labors und Prüfeinrichtungen auf der ganzen Welt konnten spezialisierte Forschende für Strömungsdynamik und Medienadsorption die Form der «CamCarb»-Filterpatrone optimieren. Dadurch konnte der Druckabfall minimiert und die Medienausnutzung nachhaltig maximiert werden.

Ihre konische Form ermöglicht eine hohe Abscheideleistung bei geringem Druckverlust. Das patentierte Design maximiert die Ausnutzung des Adsorptionsmittels, was zu einem insgesamt leichteren Filter mit längerer Lebensdauer im Vergleich zur vorherigen Generation führt. Diese einzigartige Kombination führt zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten.

Herausforderungen in sensiblen

Industrien

In der industrialisierten Welt wächst die Besorgnis über die Bedrohung durch molekulare und gasförmige Schadstoffe. Es ist inzwischen allgemein anerkannt, dass die Luft, die wir täglich einatmen, häufig durch unsichtbare chemische Schadstoffe verunreinigt ist.

Industrielle Prozesse, Fahrzeuge und Energieerzeugungsanlagen emittieren Chemikalien, die unsere Umwelt kontinuierlich belasten. In Geschäfts- und Freizeitgebäuden sind Menschen zudem Gasen aus Prozessen, Möbeln, Bürogeräten und Baumaterialien ausgesetzt. Chemikalien können austreten und sowohl in der Nähe als auch in grosser Entfernung zur Quelle die Umwelt schädigen. Sie schädigen nicht nur die menschliche Gesundheit und die Umwelt, sondern können auch scheinbar inerte Objekte wie Artefakte in Museen, Archiven und Bibliotheken irreversibel beschädigen.

Strenge regulatorische Anforderungen und Produktqualität

Es hat sich gezeigt, dass die molekulare Luftverschmutzung die Ausbeute empfindlicher Herstellungsprozesse, beispielsweise in der Mikroelektronik, erheblich beeinträchtigt. In dieser Branche können bereits Konzentrationen bestimmter Gase von wenigen Teilen pro Milliarde (ppb) zu kostspieligen Produktausfällen führen. Ebenso

Leckagefrei installiert: Die konische Filterpatrone findet ihren Platz in vielen in Zuluft-, Umluft- und Abluftsystemen, insbesondere in Luftreinigern mit einem Molekularfiltermodul oder in einem CamCube-Filtergehäuse.

können molekulare Schadstoffkonzentrationen im geringen ppb-Bereich im LifeScience-Umfeld eine Produktfreigabe verhindern und somit zu hohen Verlusten beim Produzenten führen.

Geringere

Gesamtbetriebskosten

Die Gesamtbetriebskosten eines Filters umfassen alle Kosten, die während der Nutzungsdauer entstehen. Diese setzen sich aus den Anschaffungskosten, dem Energieverbrauch, dem Wartungsaufwand und den Entsorgungskosten zusammen. Durch die optimierte Medienausnutzung, den geringeren Druckverlust und die längere Standzeit des CamCarb XG werden der Energieverbrauch um bis zu 35 % gesenkt, der Wartungsaufwand reduziert und Abfall vermieden. Damit fallen die Gesamtkosten am niedrigsten an. Die technologische Innovation rund um die Filterpatrone bringt herausragende Vorteile mit sich. Diese betreffen sowohl

ihre geometrische Form als auch die Installation und die Leistung.

Patentiertes konisches Design

Das einzigartige Design des CamCarb XG ermöglicht eine hohe Medienausnutzung und eine lange Lebensdauer bei korrosiven, geruchsbelästigenden und irritierenden gasförmigen Verunreinigungen. CamCarb XG ist ein vielseitiger, ergonomischer, kosteneffizienter und korrosionsbeständiger Filter für Zuluft-, Umluft- und Abluftsysteme in industriellen, gewerblichen und öffentlichen Bereichen.

– Die Druckdifferenz wird durch eine stabile laminare Strömung am Auslass verringert – Hohe Medienausnutzung, geringeres Gewicht und verbesserte Filterleistung – Robuste Konstruktion, korrosionsbeständig und veraschbar

– Kein Klebstoff in der Konstruktion, keine Beeinträchtigung der Medien und vernachlässigbare Ausgasung

Die Anwendungsgebiete für die Filterpatrone CamCarb XG sind vielfältig – vom Restaurant bis zur Mikrochipproduktion. (Bilder: Camfil)

– Befüllbar mit einer Vielzahl von Molekularfiltermedien für unterschiedliche Anwendungen

Einfache Installation

CamCarb XG kann in Zuluft-, Umluft- und Abluftsystemen installiert werden. Durch den Einbau in den einzigartigen Einbaurahmen von Camfil werden alle möglichen Leckagen eliminiert und ein hocheffizienter Betrieb gewährleistet.

CamCarb XG kann auch in Luftreinigern mit einem Molekularfiltermodul oder in einem CamCube-Filtergehäuse installiert werden. Die zweistufige Filtration ist optional mit einer Montageschiene für 48 mm Partikelvor- oder -nachfilter erhältlich. Die Gehäuse werden in Komfort- und Industrieanwendungen eingesetzt.

Leistungsstarke

Molekularfiltration

Um die kostengünstigste Molekularfiltrationslösung zu entwickeln, muss das am besten geeignete Medium für die zu entfernenden Gase ausgewählt werden. Zu den gängigsten Molekularfiltermedien zählen Aktivkohle – imprägniert sowie nicht imprägniert – und aktiviertes Aluminiumoxid.

Um einen hohen Wirkungsgrad über einen langen Zeitraum zu gewährleisten und niedrige Lebenszykluskosten (LCC) bzw. Gesamtbetriebskosten zu erzielen, ist es

wichtig, eine ausreichende Menge des Mediums im Filter zu verwenden. Die Medien werden in einer hochmodernen, speziell konzipierten Anlage unter strengen Qualitätssicherungsverfahren hergestellt, in der die neuesten Prozesssteuerungstechnologien zum Einsatz kommen. Auch die Leistungstests werden im einzigartigen, zertifizierten Molekularfiltrations-Testlabor von Camfil durchgeführt. Dabei werden alle Medien gemäss den in ISO 10121-1:2014 festgelegten Testverfahren getestet. Die in den Normen beschriebenen Testbedingungen spiegeln die tatsächlichen Betriebsbedingungen genau wider.

Kundennutzen und Wettbewerbsvorteile

Die Lebensdauer der CamCarb-XG-Filterpatronen kann mit der einzigartigen Molekularfiltrationssoftware MCCLD (Molecular Contamination Control Lifetime Determination) von Camfil simuliert werden. Mithilfe dieser Analyse der Filterstandzeit können die Leistungen von Molekularfiltern unter realen Bedingungen sehr genau abgeschätzt werden.

Um die Lebensdauer der Filtermedien zu ermitteln, wird empfohlen, diese in regelmässigen Abständen mithilfe der ISO 10121 zu testen. Der Test liefert Informationen über die noch vorhandene Abscheideleistung des Mediums. Anhand dieser

Informationen kann die Nutzung der Medien optimiert und der Austausch der Medien frühzeitig geplant werden, bevor die Gesamtleistung des Systems nachlässt.

Fazit

Der CamCarb XG von Camfil ist eine innovative, leistungsstarke und flexible Lösung in der Molekularfiltration. Dank seines patentierten Designs, der vielseitigen Medienauswahl und der herausragenden Energieeffizienz ist er ein echter Gamechanger für Unternehmen in den genannten Branchen. Wer seine Produktionsstandards auf ein neues Level heben möchte, setzt daher auf den CamCarb XG – für höchste Luftreinheit, verbesserte Produktqualität und nachhaltige Betriebskosteneinsparungen.

Bereit, den Unterschied zu erleben?

Der Tipp für den Einstieg: noch heute Camfil kontaktieren und mehr darüber erfahren, wie der CamCarb XG die Luftqualität optimiert, Betriebskosten senkt und dabei hilft, strenge regulatorische Anforderungen zu erfüllen.

Camfil AG CH-6314 Unterägeri info.ch@camfil.com www.camfil.com/de-ch

Wie ein Messkoffer Pinch-Analysen beschleunigt

Messen neu gedacht

Mit dem neuen «PINCH-Messkoffer» wird die Datenerhebung für Energieeffizienzanalysen grundlegend vereinfacht: Statt aufwendiger, verkabelter Messaufbauten ermöglicht das System eine kabellose Übertragung der Messgrössen – bei gleichzeitig höherer Datenqualität und schnellerer Auswertung direkt vor Ort oder remote. Der Artikel zeigt, wie das System den Aufwand für thermische Messungen drastisch reduziert und so neue Standards für Effizienz und Präzision in der Datenakquise setzt.

Mario Berchtold,

Adrian Lauber, Elisa Frink, Donald Olsen, Beat Wellig ¹

Christoph Zumbühl 2

Die Pinch-Analyse (PA) ist ein etabliertes Werkzeug zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Dekarbonisierung von Industriebetrieben. 60 bis 80 Prozent des Aufwands einer Pinch-Analyse entfallen auf die Analyse des Istzustands. Die Datenerhebung, insbesondere die Messung von Temperaturen, Volumenströmen und thermischen Leistungen, hat dabei eine hohe Wichtigkeit. Herkömmliche Messmethoden sind allerdings aufwendig und verursachen erhöhte Projektkosten.

Genau hier setzt das BFE-geförderten Projekt «PINCH-Messkoffer» an. Der entwickelte Messkoffer ermöglicht nicht nur eine einfache, kabellose Erfassung der relevanten Messgrössen, sondern auch die direkte verschlüsselte Übertragung in eine Daten-Cloud sowie eine benutzerfreundliche Online-Visualisierung. Damit wird der Aufwand (und damit auch die Kosten) für Einrichtung, Überwachung und Auswertung thermischer Leistungsmessungen erheblich reduziert.

Systemübersicht

Beim PINCH-Messkoffer handelt es sich um einen modularen, mehrstufigen Systemaufbau (siehe Abb. 1). Die verschiedenen Sensoren (für Oberflächentemperatur/Volumenstrom) generieren jeweils alle 10 Sekunden einen Messwert und senden die Messwerte in einem Intervall von 30 Sekun-

1 HSLU, Institut für Maschinentechnik

2 HSLU, Institut für Elektrotechnik

Abb. 1: Systemübersicht PINCH-Messkoffer mit Daten-Cloud.

den mit einer ESPnow-Verbindung an das PINCHgateway. Dort werden die Daten in einer lokalen Datenbank gespeichert. Die Einstellungen für eine Messung werden mittels Web-GUI konfiguriert. Sobald die Messung gestartet wurde, synchronisiert das PINCHgateway seine lokale Datenbank in

einem Intervall von 5 Minuten mit der Cloud-Datenbank. Die erfassten Daten werden in Grafana visualisiert und können dort ausgewertet werden.

Die Sendeeinheiten der Oberflächentemperatursensoren sind mit Batterien ausgerüstet, welche eine Nutzungsdauer von 3

Abb. 2: PINCH-Messkoffer Transportbox.

bis 4 Monaten, je nach Aussenbedingungen, gewährleisten. Die Oberflächentemperatursensoren sind von –40 bis 180 ° C einsetzbar und haben in Innenräumen eine Reichweite zum Gateway von 30 Metern. Durch die eigens entwickelte Messkette sowie eine verbesserte Montage konnte die Messabweichung zwischen zwei Sensoren auf maximal ± 0,3 Kelvin reduziert werden. Das System ist intuitiv aufgebaut und kann von einer geschulten Fachperson in weniger als einer Stunde einsatzbereit installiert werden. Dank der integrierten Online-Visualisierung lassen sich unmittelbar erste Messergebnisse auswerten, sodass Kurzzeitmessungen effizient innerhalb eines Tages möglich sind.

Übersicht PINCH-Messkoffer

Mit dem System können zeitlich hochauflösende Daten in hoher Qualität generiert werden. Die einzelnen Sensoren sind in einer individuell bestückbaren Transportkiste untergebracht (siehe Abb. 2). Aktuell ist der PINCH-Messkoffer mit 10 «PT100»-Oberflächentemperatursensoren und 2 Sensoren für den Anschluss an ein Fluxus «F601»-Volumenstrommessgerät ausgerüstet. Mit einem Messkoffer können somit 4 thermische Leistungen und 20 Oberflächentemperaturen gemessen werden. Zusätzlich sind zwei PINCHgateways enthalten, damit weiter entfernte Messstellen abgedeckt werden können. Zur Verbindung mit dem Internet ist ein Industriemobilfunk-Router enthalten, welcher eine Verbindung zum Mobilfunknetz sicherstellt.

Auswertung Messdaten

Die Auswertung der Messdaten kann direkt vor Ort oder remote durchgeführt werden. Durch die Synchronisation der Datenbank im 5-Minuten-Takt können veränderte Anlagenparameter mit kurzer Zeitverzögerung live ausgewertet werden. Des weiteren werden Meteo-Daten von 75 Meteo-Schweiz-Stationen mit allen verfügbaren Parametern in der Online-Visualisierung zur Verfügung gestellt. Die Online-Visualisierung ermöglicht eine schnelle Auswertung der Daten durch die automatisierte Sortierung von Temperaturen, Volumenströmen und Wärmeleistungen. Die Daten werden per Default als Rohdaten in Zeitreihen dargestellt. Die Einstellungen in den Visualisierungen kann individuell konfiguriert werden.

Praxisbeispiel

Die Forschungsgruppe Energy Integration & Optimization führt aktuelle eine Pinch-Analyse bei einem grossen Chemieunternehmen durch. Eine beispielhafte Messkampagne wurde am Kühlwasser einer Rektifikationskolonne durchgeführt. Die Rohdaten aus den Messungen wurden mit der Online-Visualisierung ausgewertet und sind in Abbildung 3 dargestellt. Die Messungen wurden am Morgen eingerichtet und konnten direkt nach der Einrichtung mit den Anlagenparametern verglichen werden. Durch die kurze Zeitverzögerung in der Synchronisation musste nur während eines Tages gemessen werden. Die Daten waren am Abend vor dem Abbau der Messungen bereits validiert und brachten einen relevanten Vorteil bei der Pinch-Analyse. Damit konnten die Prozessanforderungen genauer und praxisorientierter definiert werden. Durch die Messungen konnten die Annahmen aus der theoretischen Modellierung der Prozesse bestätigt werden, was

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die Risiken bei der Umsetzungen der Effizienzsteigerungs-Massnahmen minimiert hat.

Schulung

Der Pinch-Labor-Prüfstand (Abb. 4) dient zur anschaulichen Vermittlung der PinchMethode anhand eines Aufbaus mit 2 Wärmeübertragern und wird zudem für die Einführung und Schulung des PINCHMesskoffer-Systems genutzt. Es können verschiedene Konfigurationen von Messgeräteanordnungen getestet werden, wie sie in der praktischen Anwendung typischerweise auftreten.

Der PINCH-Messkoffer konnte bereits in 6 Industrieanlagen für insgesamt 190 Tage und in einem Wohngebäude für über 200 Tage erfolgreich getestet werden. Dies bestätigt, dass der PINCH-Messkoffer zuverlässig und praxistauglich eingesetzt werden kann. Durch den modularen Aufbau und die einfache Wiederverwendbarkeit der Sensoren konnte der Aufwand für die Inbetriebnahme typischer Messkampagnen im Vergleich zum alten System halbiert werden. Dies macht den PINCHMesskoffer insbesondere für temporäre Analysen in Bestandsanlagen wirtschaftlich attraktiv.

Der PINCH-Messkoffer wird künftig im Kompetenzzentrum für Thermische Energiesysteme und Verfahrenstechnik an der Hochschule Luzern für Messungen bei Pinch-Analysen eingesetzt. Aktuell befindet sich eine Vermietungsplattform im Aufbau, welche es Ingenieurbüros und

Firmen ab Herbst 2026 ermöglichen wird, den PINCH-Messkoffer zu mieten. Auch finden stetige Weiterentwicklungen und Erweiterungen des Systems statt, damit in Zukunft weitere Messgrössen erfasst werden können. Durch die Zusammenarbeit mit dem Institut für Elektrotechnik können weitere Kompetenzen der Hochschule Luzern genutzt werden. Zusätzlich wird ein Fokus auf die Reichweitenvergrösserung der Sensoren gelegt, damit das System noch flexibler eingesetzt werden kann.

Damit leistet der PINCH-Messkoffer einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung der industriellen Energieanalyse und stärkt die

Wettbewerbsfähigkeit energieintensiver Betriebe im Rahmen der schweizerischen Energiestrategie 2050.

Hochschule Luzern Technik & Architektur Institut für Maschinen- und Energietechnik IME Mario Berchtold +41 41 349 38 48 mario.berchtold@hslu.ch www.hslu.ch

Abb. 3: Visualisierung mit Grafana.

Abb. 4: Anwendungsbeispiel PINCH-Labor-Prüfstand an der Hochschule Luzern, Technik & Architektur, in Horw. (Bilder und Grafiken: HSLU)

Eine Revolution in der HochdurchsatzScreeningAutomatisierung

Die SBS 300 | 300 R Robotic Zentrifuge

In der modernen Labortechnik stehen Forscher und Wissenschaftler vor der Herausforderung, komplexe Experimente effizient und reproduzierbar durchzuführen. Mit der automatisierten Zentrifuge SBS 300 | 300 R Robotic hat Hettich eine Lösung entwickelt, die neue Massstäbe im Hochdurchsatz-Screening setzt. Die Frontloading-Zentrifuge wurde speziell für den Einsatz mit Mikrotiterplatten konzipiert und lässt sich sowohl über die XY-Achsen als auch über die Z-Achse beladen. Damit eignet sie sich ideal für die Integration in kollaborative Robotersysteme. Ihr kompaktes Design eröffnet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten in der Laborautomation, während die robuste Konstruktion für maximale Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sorgt.

Die SBS 300 Robotic ist ein wahres Meisterwerk technologischer Exzellenz. Mit einer maximalen Drehzahl von 6300 U/min und einer maximalen relativen Zentrifugalkraft (RCF) von 4615 ist sie in der Lage, selbst die anspruchsvollsten Experimente mit Leichtigkeit zu bewältigen. Ihre Fähigkeit, bis zu zwei Mikrotiterplatten gleichzeitig aufzunehmen, eröffnet eine Fülle von Möglichkeiten für Forscher in verschiedensten Disziplinen. Ob in der Pharmazie, der Biotechnologie, der Lebensmittelanalytik oder der Umweltwissenschaft – die SBS 300 Robotic bietet die Leistung und Vielseitigkeit, die für bahnbrechende Entdeckungen erforderlich sind.

Modularität und Flexibilität

Ein weiteres herausragendes Merkmal der SBS 300 Robotic ist ihre Modularität und Flexibilität. Dank ihres kompakten Designs kann sie frontal über die xy-Achsen sowie über die z-Achse beladen werden, was sie besonders gut für den Einsatz in kollaborativen Robotersystemen geeignet macht. Die Be- und Endladeluke ermöglicht sowohl die Front- als auch die Top-Beladung, wodurch sie sich nahtlos in verschiedene Arbeitsabläufe integrieren lässt. Darüber hinaus bietet die Zentrifuge einen Fast- und einen Slow-Positionierungsmodus sowie eine bemerkenswerte Positionierungsgenauigkeit von ± 0,5 ° Toleranz, was zuverlässige und konsistente Ergebnisse gewährleistet.

Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit im Fokus

Die Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit stehen bei der SBS 300 Robotic an erster

Technologische Exzellenz und Leistung: die Hettich-Zentrifuge SBS 300 Robotic. (Bilder: Hettich AG)

Stelle. Ihr robustes Metallgehäuse und -deckel sowie der Edelstahlkessel gewährleisten nicht nur Langlebigkeit, sondern auch Sicherheit während des Betriebs. Die Lukenöffnungszeit von weniger als 6 Sekunden ermöglicht einen reibungslosen Arbeitsablauf, während die interne Luftkühlung für eine angenehme Arbeitsumgebung sorgt. Mit einem Maximalgeräuschpegel von 68 dB(A) bietet die Zentrifuge eine ruhige und komfortable Arbeitsumgebung für Forscher und Laborpersonal.

Vielseitige Anwendungs

möglichkeiten

Die Einsatzmöglichkeiten der SBS 300 Robotic sind nahezu unbegrenzt. In der Life Science-Branche wird sie häufig für das High-Throughput Screening (HTS), in der Pharma- und Pflanzenschutzforschung, Lebensmittel- und Zellanalytik sowie das Screening von Bioreaktionen eingesetzt. Mit der externen, separaten Kühleinheit MAGIO MX-2500F von JULABO lässt sich die SBS 300 R Robotic zuverlässig auf

Wahlweise Front- oder Top-Beladung: Die Zentrifuge SBS 300 Robotic zeigt sich flexibel und offen für alle Möglichkeiten.

Temperaturen von bis zu 4 ° C kühlen. Dadurch können empfindliche Proben geschützt werden, was diese automatisierte Zentrifuge zu einem unverzichtbaren Werkzeug für anspruchsvolle Anwendungen macht. In der Industrie findet sie ihre Anwendung überall dort, wo Proben für die spätere Analyse im MikrotiterplattenFormat vorbereitet werden müssen.

Ein Meilenstein in der Labortechnik

Die automatisierte Hettich SBS 300 Robotic Zentrifuge ist zweifellos ein Meilen -

stein in der Welt der Labortechnik. Mit ihrer beeindruckenden Leistung, ihrer Modularität und Flexibilität sowie ihrer herausragenden Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit setzt sie einen neuen Standard für automatisierte Zentrifugen. Ob in der Life Science Forschung, der Industrie oder anderen Anwendungsbereichen –die SBS 300 Robotic bietet die Leistung, Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit, die Forscher und Wissenschaftler benötigen, um ihre Experimente erfolgreich durchzuführen und bahnbrechende Entdeckungen zu machen.

Die Robotic Family von Hettich – ein grosses und breites Portfolio an automatisierten Zentrifugen.

Kundenservice und Support

Die Hettich AG, ansässig am Zürichsee in Bäch SZ, produziert und vertreibt Laborgeräte seit 1977. Unsere Geräte sind insbesondere in Arztpraxen, Spital- und Privatlaboren, Universitäten, in der forschenden und entwickelnden Industrie sowie bei Blutbanken in Betrieb. Für Vertrieb und Service in der Westschweiz steht Ihnen ein Ansprechpartner vor Ort zur Verfügung. Unsere Produktspezialisten beraten Sie gerne telefonisch oder auch persönlich vor Ort. Neben der Produktion und dem Vertrieb ist die Stärke der Hettich AG ihr Service-Team. Mit viel Know-how und Erfahrung warten wir Ihre Geräte und bieten Kundendienst-Abonnemente sowie Qualifizierungen an. Wir vertreiben schweizweit die Produkte der nachfolgenden Partnerunternehmen / Lieferanten: Andreas Hettich GmbH, Hettich Benelux B.V., Memmert GmbH & Co. KG, B Medical Systems, Helmer Scientific, delta T GmbH. Wir sind ISO:9001 sowie ISO:13485 zertifiziert.

Hettich AG

Seestrasse 204

CH-8806 Bäch

Tel. +41 44 786 80 20 sales@hettich.ch www.hettich.ch

Konzentrationen wie an stark befahrenen Strassen

Abrieb mit bedenklichen Chemikalien

Kletterschuhe enthalten bedenkliche Chemikalien, die über den Abrieb der Sohlen in die Lunge der Sportler gelangen können. Forschende der Universität Wien und der EPFL Lausanne haben nachgewiesen, dass sich in der Luft von Kletterhallen hohe Konzentrationen potenziell gesundheitsgefährdender Chemikalien befinden.

In einer Kletterhalle hängt eine Vielzahl an Gerüchen in der Luft: Schweiss, Staub vom Magnesiumcarbonat – und ein Hauch von Gummi. Jetzt hat eine Forschungsgruppe herausgefunden, dass der Gummiabrieb von Kletterschuhen in die Lungen der Sportler gelangen kann. Die Schuhe enthalten ähnliche Gummimischungen wie Autoreifen – inklusive jener Zusatzstoffe (Additive), die in Verdacht stehen, Mensch und Umwelt zu schädigen. «Die Sohlen von Kletterschuhen sind Hochleistungsprodukte, genau wie Autoreifen», erklärt Anya Sherman, Erstautorin der Studie und Umweltwissenschafterin am Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft (CeMESS) der Universität Wien. «Additive sind spezifische Chemikalien, die diese Materialien widerstandsfähiger und haltbarer machen, sie sind wesentlich für deren Funktion.»

Sherman klettert selbst gerne – als Ausgleich zu ihrer Arbeit im Labor und am Computer. Bei einer Konferenz lernte sie Thibault Masset von der EPFL Lausanne kennen, der an ähnlichen Themen forscht und ebenfalls gerne klettert. Die beiden Forschenden hatten die Idee, das Gummi ihrer eigenen Kletterschuhe mit den wissenschaftlichen Methoden zu untersuchen, die sie für die Analyse von Autoreifen verwenden. «Wir kannten die schwarzen Rückstände auf den Griffen in Kletterhallen, den Abrieb der Schuhsohlen. Kletterer wischen diesen für besseren Halt weg und wirbeln in dadurch in die Luft», fügt Sherman hinzu.

Problematischer Gummistabilisator 6PPD

Ausgestattet mit einem sogenannten Impinger, einem Partikelmessgerät, das die Aufnahme von Partikeln über die

menschliche Atmung nachahmt, sammelte Sherman Luftproben in 5 Kletterhallen in Wien. Der Impinger zieht Luft mit 60 Litern pro Minute ein und trennt die Partikel so, wie sie auch in die menschliche Lunge gelangen würden. Weitere Staubproben für die Studie stammen in Zusammenarbeit mit der EPFL Lausanne aus Boulderhallen in Frankreich, Spanien und der Schweiz.

«Die Belastung in der Luft der Hallen war höher, als wir erwartet hatten», sagt Studienleiter Thilo Hofmann, Umweltwissenschafter an der Universität Wien. Wo viele Menschen auf engem Raum klettern, war die Konzentration an Gummiabrieb besonders hoch. «Die Werte, die wir gemessen haben, gehören zu den höchsten, die bisher weltweit je dokumentiert wurden, ver-

gleichbar mit mehrspurigen Strassen in Megastädten.»

Das Team fand in 30 untersuchten Schuhpaaren teilweise dieselben Chemikalien wie in Autoreifen: Unter den 15 aus Gummi gefundenen Additiven befand sich auch 6PPD, ein Gummistabilisator, dessen Umwandlungsprodukt mit Lachssterben in Gewässern in Verbindung gebracht wird (siehe Fachartikel ChemieXtra 7-824).

Unerwünschter

Cocktail in Sohlen

Was das für die menschliche Gesundheit bedeutet, ist noch unklar. Trotzdem unterstreicht Hofmann: «Diese Stoffe gehören nicht in die Atemluft. Es ist sinnvoll zu handeln, schon bevor wir alle Risiken genau kennen, gerade mit Blick auf empfindliche Gruppen wie Kinder.»

Sherman betont auch, dass die Betreiber der untersuchten Boulderhallen ein hohes Interesse zeigen, die Luftqualität in ihren Hallen zu verbessern. «Die konstruktive Zusammenarbeit soll dazu führen, eine möglichst gesunde Umgebung zu schaffen, beispielweise durch bessere Lüftung, Reinigung, das Vermeiden von Stosszeiten und den Einkauf von Kletterschuhen, die weniger Additive enthalten.»

«Essenziell ist ein Umstieg auf schadstoffärmere Sohlenmaterialien», so Hofmann. Die Hersteller seien sich derzeit der Problematik zu wenig bewusst. In ihren Sohlen, deren Gummi sie zukaufen, befindet sich ein Cocktail an unerwünschten Chemikalien. Die Forschung werde nun weiter klären, wie sich die Stoffe auf den menschlichen Körper auswirken. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Environmental Science and Technology Air veröffentlicht.

www.univie.ac.at

Anya Sherman untersucht mit einem Partikelmessgerät die Atemluft in einer Kletterhalle. (Bild: Universität Wien)

Die meisten Pestizide gelangen sowohl über Abwasserreinigungsanlagen als auch über andere Eintragswege – wie etwa Auswaschung über den Regen – in Fliessgewässer. (Bild: Shutterstock)

Pestizide in Schweizer Bächen und Flüssen

Es bleibt noch viel zu tun

3 Studien mit einem umfassenden Screening von über 250 Pestiziden zeigen, welche davon in Gewässern vorkommen und welche die Gewässerorganismen am stärksten gefährden. Aus welchen Anwendungen stammen besonders risikorelevante Pestizide? Über welche Eintragswege gelangen sie in die Gewässer? Die Akteure liefern damit eine wichtige Grundlage, um die Belastung der Gewässer durch diese Stoffe gezielt zu reduzieren.

In zahlreichen Fliessgewässern der Schweiz kommen Pestizide in Konzentrationen vor, die für Gewässerorganismen schädlich sind. Sie werden je nach Wirkstoff als Pflanzenschutzmittel, als Biozid zum Schutz von Menschen und Materialien oder als Tierarzneimittel eingesetzt. Einzelne Wirkstoffe (v.a. Insektizide) werden auch für mehrere dieser Anwendungen genutzt. Obwohl man über den Eintrag von Pestiziden, insbesondere von Pflanzenschutzmitteln aus der Landwirtschaft, bereits vieles weiss, bestehen noch Wissenslücken. Deshalb haben das Wasserforschungsinstitut Eawag, die VSA-Plattform Wasserqualität und das Oekotoxzentrum in drei verschiedenen Studien die Gewässerbelastung mit Pestiziden und deren Ursachen unter die Lupe genommen.

Fliessgewässer-Monitoring erfasst Pestizid-Risiken

Ein Ziel der Untersuchungen war herauszufinden, welche Pestizide in Schweizer Fliessgewässern in Konzentrationen vorkommen, die Gewässerorganismen gefährden. So sollte überprüft werden, ob tatsächlich alle risikorelevanten Pestizide im nationalen Fliessgewässermonitoring für Mikroverunreinigungen («Nawa Trend MV») erfasst werden, welches aktuell 73 Pestizide in 38 Gewässern ganzjährig untersucht. Dafür wurden in einer Spezialmesskampagne («Nawa Spez 2023») von März bis November 2023 in fünf ausgewählten Fliessgewässern jeweils 14-TagesMischproben entnommen und auf ein breites Spektrum an 253 Pestiziden untersucht.

Die Resultate zeigen, dass das nationale Monitoring jene Pestizide, die Gewässerrisiken verursachen, gut abdeckt. Von den 253 untersuchten Pestiziden wurden 135 in den fünf Fliessgewässern nachgewiesen, 23 davon in Konzentrationen, die ein Risiko für Gewässerorganismen darstellen. Die meisten dieser Substanzen, die für das Risiko verantwortlich sind, sind Insektizide, vor allem Pyrethroide und Fipronil, während Herbizide eher eine untergeordnete Rolle spielen. Es wurden aber auch Pestizide nachgewiesen, die im nationalen Fliessgewässer-Monitoring für Mikroverunreinigungen nicht untersucht werden und für die das Risiko für Gewässerorganismen vom Oekotoxzentrum im Rahmen der Studie nicht abschliessend beurteilt werden konnte. Sie sollten daher noch besser untersucht werden.

VSA Plattform Wasserqualität

Die Plattform Wasserqualität des VSA beschäftigt sich mit den Herausforderungen im Schweizer Gewässerschutz. Die Fachkompetenz liegt bei Fragen der Oberflächengewässerbelastung mit Mikroverunreinigungen und beim ökologischen Gewässerzustand. Die Plattform unterstützt und fördert den Austausch zwischen Forschung, Privatwirtschaft und Behörden.

https://waterquality.ch

Vielfältige Eintragswege in Gewässer

Um den Eintrag von Pestiziden in die Gewässer reduzieren zu können, muss man wissen, aus welchen Anwendungen sie stammen und über welche Eintragswege sie in die Gewässer gelangen. Im Einzugsgebiet der fünf Fliessgewässer, die in der Spezialmesskampagne unter die Lupe genommen wurden, gibt es jeweils eine Abwasserreinigungsanlage ohne Reinigungsstufe zur Entfernung von Mikroverunreinigungen. In deren Ablauf wurden ebenfalls Proben genommen, um zu quantifizieren, welcher Anteil der Pestizide über Abwasserreinigungsanlagen in die untersuchten Gewässer eingetragen wird.

Ausserdem wurde für die 10 Pestizide, welche aktuell in den Fliessgewässern die grössten Risiken für Gewässerorganismen verursachen, die fünfjährige Datenreihe

des nationalen Fliessgewässer-Monitorings ausgewertet. Zudem wurden die seit diesem Jahr vorliegenden, teilweise aber noch unvollständigen Angaben zu den Verkaufsmengen ausgewählter Biozide und Tierarzneimittel herangezogen. Dadurch konnten die Anwendungen und Eintragswege eingegrenzt werden, welche für diese besonders risikorelevanten Pestizide entscheidend sind.

Die Ergebnisse zeigen, dass Eintragswege von Pestiziden je nach Wirkstoff und Fliessgewässer sehr unterschiedlich sein können. Die meisten Pestizide werden sowohl über Abwasserreinigungsanlagen als auch über andere Eintragswege – wie etwa Auswaschung über den Regen – eingetragen, wobei sich die Eintragswege auch zwischen Gewässern unterscheiden können. Das stimmt auch für die besonders risikorelevanten Pyrethroid-Insektizide.

Bei einigen Pyrethroid-Insektiziden können nebst dem Einsatz als Pflanzenschutzmittel auch der Einsatz als Biozide im Aussenbereich und als Tierarzneimittel für die Gewässerbelastung relevant sein. So ist beispielsweise die Parasitenbekämpfung bei Nutztieren wahrscheinlich relevant für die Permethrin-Belastung in Gewässern. Lambda-Cyhalothrin stammt dagegen fast vollständig aus Pflanzenschutzmittelanwendungen.

Fipronil: Zecken- und Flohmittel wahrscheinlichste Quelle Ein Spezialfall ist Fipronil. Hier zeigen die Daten, dass es schweizweit kontinuierlich über Abwasserreinigungsanlagen in Gewässer eingetragen wird und dort zu hohen Risiken für Gewässerorganismen führt. In den nationalen Monitoring-Daten war es 2022 und 2023 das Pestizid mit den meisten Überschreitungen der ökotoxikologischen Qualitätskriterien. Die wahrscheinlichste Quelle für die Fipronil-Einträge sind Anwendungen als Zecken- und Flohmittel bei Katzen und Hunden. Der Wirkstoff kann an Händen, Tierhaaren sowie Textilien haften und so beim Waschen in die Abwasserreinigungsanlage und die Gewässer gelangen.

www.eawag.ch

www.oekotoxzentrum.ch

Neuartige Goldverbindung erzeugt

Gold gilt chemisch als äusserst reaktionsträge. Forschende am European XFEL bei Hamburg konnten jetzt allerdings zeigen, dass das Edelmetall unter extremen Bedingungen chemisch aktiv wird. Mit Hilfe des weltgrössten Röntgenlasers haben sie eine völlig neue Verbindung aus Gold und Wasserstoff herstellen können: festes Goldhydrid.

Unter extrem hohem Druck und Temperaturen bildete sich in Experimenten am European XFEL ein sogenanntes «Goldhydrid». Diese Entdeckung widerspricht der bisherigen Annahme, dass Gold kaum mit Wasserstoff reagiert, und eröffnet neue Perspektiven für die Chemie unter extremen Bedingungen.

Gold gilt als eines der reaktionsträgsten Metalle. Doch bei Drücken wie sie z.B. im Erdinneren herrschen – zeigt das Edelmetall andere Qualitäten. Forschende an der High-Energy-Density-Experimentierstation (HED) von European XFEL komprimierten Gold mit Hilfe

einer Diamantstempelzelle auf über 40 Gigapascal (GPa) und erhitzten es mit ultrakurzen Blitzen des European-XFELRöntgenlasers auf rund 2500 ° C. Unter diesen Bedingungen reagierte das Gold mit Wasserstoff, der aus eingebetteten Kohlenwasserstoffen freigesetzt wurde. Es bildete sich eine neuartige Gold-Wasserstoff-Verbindung.

«Wir konnten nachweisen, dass das Gitter der Goldatome oberhalb von 40 GPa eine hexagonal-dicht gepackte Anordnung bildet mit ungeordneten Wasserstoffatomen in den Zwischenräumen», erklärt Mungo Frost vom SLAC National Accelerator Laboratory. Die Goldhydrid genannte Verbindung besitzt die chemische Formel Au2H x , wobei der Wasserstoffgehalt x mit steigendem Druck zunimmt und zwischen Null und nahezu Eins liegt.

Bemerkenswert: Der Wasserstoff in der neu entdeckten Verbindung bewegt sich sehr leicht durch das feste Gitter der Goldatome. Diesen Zu -

Mittels Röntgenpulsen untersuchten Forschende, wie Gold mit Wasserstoff reagiert. (Künstlerische Darstellung: Greg Stewart/SLAC)

stand bezeichnet die Wissenschaft als «superionischen Zustand». Diese Eigenschaft wurde bisher hauptsächlich bei wasserstoffreichen Materialien beobachtet, ist in dieser Form bei goldhaltigen Verbindungen jedoch völlig neu.

Beim Abkühlen zerfällt das Goldhydrid wieder in normales, flächenzentriertes, kubisch strukturiertes Gold. Daher vermuten die Forschenden, dass das Goldhydrid nur unter Hochtemperatur-Bedingungen stabil bleibt. Weil Proben frü -

Labomatic geht an grossen HPLC-Player

her bislang wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wurden, bevor man sie analysierte, haben vergangene Experimente die Verbindung offensichtlich übersehen. Diese Entdeckung hat auch Auswirkungen auf Hochdruckexperimente, in denen Gold bisher als völlig inertes Material eingesetzt wurde. Künftige Forschung soll klären, ob ähnliche Effekte auch bei anderen Edelmetallen auftreten.

www.xfel.eu

Knauer, Berlin, und Labomatic, Möhlin, wollen die Zukunft der präparativen Chromatografie gemeinsam gestalten. (Bild: Knauer basierend auf pixabay.com/PublicDomainPictures/puzzle-316638)

Der Spezialist für präparative HPLC und Liquid Handling Labomatic aus Möhlin bei Basel ist von Knauer, einem der bekannten Namen der Branche, übernommen worden. Labomatic bietet alles rund um die präparative HPLC: Pumpensysteme, Probenaufgeber, Säulen, Detektoren und Fraktionssammler. Ausserdem ist das Unternehmen im Bereich Liquid Handling tätig. Insbesondere hat das Team aus der Schweiz es damit geschafft, die Probenvorbereitung in den «Präp-HPLC-Workflow» zu integrieren und damit zu automatisierten Komplettsystemen zu

gelangen. Zum Serviceangebot zählen unter anderem individuelle Konstruktionen (z.B. für Labore mit historisch bedingt komplexer Raumgeometrie) und Optimierungen bestehender Systeme. Bei der Knauer Wissenschaftliche Geräte GmbH handelt es sich um ein Familienunternehmen aus Berlin mit führender Position in den Bereichen Flüssigkeitschromatografie (HPLC/UHPLC), kontinuierliche Chromatografie (SMBC) und präparative Trennungen. Die geschäftsführende Gesell -

schafterin Alexandra Knauer kommentiert die Übernahme folgendermassen: «Diese Partnerschaft stärkt nicht nur unsere Position im internationalen HPLC-Markt, sondern erweitert unser Know-how und unsere Produktionskapazitäten erheblich.» Ein Beispiel für die zukünftige Arbeitsteilung: Knauer ist jetzt für den Vertrieb der Labomatic-Produkte ausserhalb der Schweiz zuständig.

www.knauer.net

Die internationale Konkurrenz holt auf

Gemäss dem jüngsten «Global Industry Competitiveness Index» (GICI) von BAK Economics gerät die Schweiz zunehmend unter Druck. Erstmals seit 5 Jahren muss sie ihren zweiten Platz im globalen Ranking abgeben und teilt sich jetzt den dritten Rang mit Dänemark.

Von der Vorreiterin zur Gejagten – das schreibt der Verband Scienceindustries zum aktuellen Stand der Schweizer Chemie- und Pharmaindustrie am 5. November in ihrem Communiqué. «Das Resultat des diesjährigen Global Industry Competitiveness Index 2025 ist ein Warnsignal für die Schweiz», sagt Dr. Annette Luther, Präsidentin von Scienceindustries. «Die Führungsrolle der Schweizer chemisch-pharmazeutischen Industrie ist nicht selbstverständlich, sondern muss immer wieder neu erkämpft werden.» Besonders besorgniserregend sei, dass die Schweiz bei Innovation und Digitalisierung an Boden verliere. «Es braucht jetzt eine Politik, die unsere Stärken – Innovationsgeist, Offenheit und Verlässlichkeit – stützt und nicht durch Überregulierung ausbremst», fordert Annette Luther.

Standortqualität bleibt stark, Innovationskraft schwindet Dr. Stephan Mumenthaler, Direktor von Scienceindustries, ergänzt: «Die USA und Irland ziehen davon, während Länder wie die Niederlande und das Vereinigte Königreich mit grossen Schritten aufholen. Die Schweiz bleibt zwar ein globaler Spitzenstandort, insbesondere bei Infrastruktur, Talenten und Stabilität. Aber dort, wo die Zukunft definiert wird – bei der Digitalisierung, hinken wir hinterher.»

Im GICI 2025 belegt der Schweizer Chemie- und Pharmastandort den dritten Rang und gehört in allen 4 Dimensionen der Wettbewerbsfähigkeit (Performance, Marktstellung und Leistungsfähigkeit, Innovation und Technologieführerschaft sowie Standortqualität) zu den besten 5 Ländern. Besonders hervorzuheben sind die hohe Qualität der Infrastruktur, die finanzielle Stabilität und die Verfügbarkeit hochqualifizierter Fachkräfte. Doch bei der digitalen Durchdringung und den regulatorischen Rahmenbedingungen verliert die Schweiz Terrain.

Der diesjährige GICI legt den Fokus auf Industriepolitik. Dabei wird deutlich, dass Länder wie die USA, China und Frankreich teils massiv auf staatliche Lenkungen privatwirtschaftlicher Anebote setzen: Von Sub -

ventionen über Lokalisationsanforderungen bis zu Verboten. «Die Schweiz bleibt bei klassischer Industriepolitik zurückhaltend, und das ist auch gut so», sagt Stephan Mumenthaler. Doch der Dynamik im internationalen Wettbewerb dürfe sie sich nicht verschliessen. «Ein Aufspringen auf den Zug klassischer Industriepolitik ist für die Schweiz nicht zielführend, aber gezielte Verbesserungen bei Markt- und Standortbedingungen sind unerlässlich.»

Die Schweiz steht an einem Wendepunkt

Am Jahresanlass von Scienceindustries wurde betont, dass die Schweizer Chemie- und Pharmaindustrie an einem Wendepunkt steht. Die Kombination aus erstarktem Protektionismus, politischen Reshoring-

Anstrengungen und wachsender globaler Unsicherheit machen es zwingend, jetzt zu handeln. Der Verband fordert dazu eine strategisch geschärfte Standortpolitik auf sechs Pfeilern: Besserer Marktzugang (1), Forschungs- und innovationsfreundliche Rahmenbedingungen (2), ein wirtschaftsfreundliches Unternehmensumfeld (3), Förderung von Fachkräften und Bildung (4), wettbewerbsfähige und sichere Versorgung und Infrastruktur (5) und ein konsequenter Regulierungsabbau (6). Zwar sei die Schweiz noch vorne mit dabei, doch der Vorsprung schmelze. Gemäss den Branchenvertretern sei jetzt der Moment, entschlossen zu handeln.

www.bak-economics.com www.scienceindustries.ch

Eine Politik, welche die Stärken der Schweiz – Innovationsgeist, Offenheit und Verlässlichkeit – stützt, wird gefordert. (Bild: Shutterstock)

Festkörper-Fehleranalysen-Erfolgskombination

Bei Fehleranalysen rund um Festkörper ergeben mehrere Verfahren zusammen den Schlüssel zur Beantwortung der verschiedensten Fragestellungen.

Es versteht sich dabei von selbst, dass zielgenaue Fehler- und Schadensanalysen das A und O sind, ob es sich nun um Problemstellungen in Forschung und Entwicklung,

in der Produktion oder bei Kundenreklamationen handelt. Bei Festkörpern tragen die Abbildung ihrer Morphologie, die Bestimmung der Elementzusammensetzung oder der chemisch-physikalischen Parameter zur Lösung des Problems bei. In der Festkörperanalytik kommt es auf die richtige Kombination an: Rasterelektronenmikroskopie mit Elementanalytik, Thermoanalytik (TG-MS/DSC), hochauflösende Pulverröntgendiffraktometrie (XRPD), Photoemissionsspektroskopie (XPS) und FTIR-Spektroskopie/FTIR-Mikroskopie.

Einfache Füllstandserkennung mit smartem Sensor

Füllstandserkennung spielt in vielen industriellen Anwendungen eine wichtige Rolle. Hier bewährt sich ausgereifte Frequenzhubtechnologie, wie sie Baumer mit dem CleverLevel bietet. Sie erkennt in platzsparender Bauform unterschiedlichste Medien. Um die Grenzstandüberwachung zu vereinfachen, hat Baumer eine intelligente Methode entwickelt. Der Füllstandsschalter CleverLevel ist die smarte Alternative für Anwendungen, bei denen heute noch die herkömmliche Schwinggabel zum Einsatz kommt. Durch die von Baumer perfektionierte Frequenzhubtechnologie und das besondere Sensordesign eliminiert der CleverLevel die Nachteile der

Schwinggabel und bietet in der Anwendung viele praktische Vorteile:

– Medienunabhängige Detektion – ein Sensor für alle Medien

– Unempfindlichkeit gegenüber Anhaftungen und Schäumen

– Temperaturrobustheit bis Prozesstemperatur 150 ° C (Umgebungstemperatur bis 85 ° C)

– Schichtentrennung über Schaltausgänge möglich

– kurze Eintauchlänge für kompakte Maschinen

– ATEX einschliesslich Zone 0

– Schnelle Reaktion in Vakuumbehältern

Vor allem die automatische Medienerkennung mit dem CleverLevel ohne Parametrierung erleichtert

Präzise Druckregelung für Reinstgase

Reinstgas-Druckregler verbinden Gasreinheit und Druckstabilität und schaffen auf diese Weise wesentliche Voraussetzungen für stabile Prozesse in Forschung, Industrie, Pharma- und Lebensmittelproduktion. Ausgelegt für Gase bis zur Reinheitsklasse 6.0 tragen sie wesentlich zur erforderlichen Hygiene und Reinheit in sensiblen Produktions-

umgebungen bei. Eine präzise Membransteuerung gewährleistet stabile Ausgangsdrücke – selbst bei schwankenden Versorgungsbedingungen.

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor ist über die Produktqualität hinaus auch die richtige Auslegung der Anwendung. Nur wenn der Druckregler exakt auf die jeweilige Prozessumgebung abgestimmt ist, lässt

Als Analytikdienstleister empfehlen sich auf diesem Gebiet Partner mit über 25-jähriger Erfahrung und einer Spezialisierung auf Festkörperanalytik. Ein solches Unternehmen führt Routineanalysen schnell und zuverlässig aus und arbeitet dabei in der Regel in Übereinstimmung mit den GMP-Richtlinien (Qualitätssiegel: GMP-Zertifizierung, dazu «FDA approved», Food and Drug Administration, USA).

Emott AG CH-8044 Gockhausen info@emott.ch www.emott.ch

die Arbeit enorm. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um Schüttgut, Pulver, Flüssigkeit oder Schaum handelt oder ob das Medium klebrig, zäh-, oder dünnflüssig ist. Mit dem platzsparenden CleverLevel lassen sich diese Aufgaben mit einer einzigen, einfach zu bedienenden Sensortechnologie lösen.

Baumer Electric AG CH-8501 Frauenfeld info@baumer.com www.baumer.com

sich eine dauerhaft sichere und stabile Funktion sicherstellen. Darum ist die Beratung so wichtig –von der Auswahl über die Auslegung bis zur Inbetriebnahme.

Zimmerli Messtechnik AG CH-4125 Riehen info@zimmerliag.com www.zimmerliag.com

Oranges Kieselgel ist gesünder als Blaugel

Ein oranges Kieselgel bietet für den Einsatz als Trockenmittel in Exsikkatoren, Trockentürmen, Verpackungen u.v.m. eine Performance wie das bekannte Blaugel und kommt ohne dessen gesundheitsschädlichen und wahrscheinlich krebserregenden Feuchtigkeitsindikator aus.

Das neue orange Kieselgel («Silica Gel Orange») bietet eine ebenso hohe Gesamtadsorptionskapazität

wie Blaugel, kombiniert mit einer starken Trocknungsleistung – jedoch schwermetallfrei und mit einem unbedenklichen, organischen Feuchtigkeitsindikator. Der deutlich sichtbare Farbumschlag von orange (trocken) zu farblos (beladen) erfolgt bereits bei einer Wasseraufnahme von etwa sechs Gewichtsprozent. Er dient als Indikator für den Feuchtigkeitsgrad und ermöglicht es, den richtigen Zeitpunkt für

Kompakte Kraftpakete – flexible Konfiguration

Leistungsstarke Kleinstmotoren mit einem Durchmesser von 14 Millimetern erweitern die Möglichkeiten für moderne, platzsparende Antriebslösungen.

Es handelt sich dabei sowohl um neuartige Motoren mit Kupfer-Graphit-Kommutierung als auch um edelmetallkommutierte Motoren, die bewährte Produktfamilien er-

gänzen. In Kombination mit einem passgenauen Getriebe und einem geeigneten Encoder entstehen durchmesserkonforme Komplettlösungen von hoher Effizienz und grosser Dynamik. Eine präzise Abstimmung der Komponenten lässt Entwickler und Ingenieure von Synergien profitieren.

Ein entscheidendes technisches Detail der neuen Kleinstmotoren: Die hexagonal angelegte Wicklung ermöglicht eine hohe Leistungsdichte auf kleinem Raum.

Auch lassen sich die Motoren individuell konfigurieren. Beispielsweise stehen neben verschiedenen

Austausch oder Regenerierung präzise zu bestimmen.

Darüber hinaus verfügt das orange Kieselgel über eine besonders hohe Aufnahmekapazität. Ausserdem ist es mehrfach verwendbar und sorgt für eine lange Einsatzdauer.

Roth AG CH-4144 Arlesheim info@carlroth.ch www.carlroth.ch

Lagerkonfigurationen flexible Spannungsvarianten sowie vielfältige elektrische Anschlussoptionen zur Verfügung. Die Vielzahl an Ausstattungsmöglichkeiten erlaubt den Einsatz in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen – zum Beispiel für High-End-Optical-Systems, Teleskope und Mikroskope sowie für medizinische Anwendungen wie beispielsweise in chirurgischen Robotern oder Infusionspumpen.

Faulhaber SA CH-6980 Croglio info@faulhaber.ch www.faulhaber.ch

Neue Differenzkalorimeter speziell für die chemische Produktentwicklung und Qualitätskontrolle liefern mit hohem Tempo reproduzierbare thermische Daten über ein breites Spektrum an Substanzen hinweg. Mit solchen DSC-Messungen lassen sich das Schmelzverhalten, die Kristallisation, Phasenübergänge und die spezifische Wärmekapazität vieler unterschiedlicher Chemikalien vermessen. Den sofortige Betrieb der Geräte, selbst durch ungeübte Anwender, ermöglicht die zugehörige Software-Suite. Automatisierte Kalibrierprüfungen, vorausgefüllte Messvorschläge und ein eigener Qualitätskontrollmodus reduzieren den manuellen Aufwand und steigern die Effizienz bei Routineprüfungen.

In chemischen Laboren, in denen ein kompakter Aufbau und eine einfache Instrumentenbedienung entscheidend sind, empfiehlt sich ein DSC-Gerät mit integriertem Luftkühlsystem auf der Basis der Peltier-Technologie. Dies erlaubt eine Kühlung bis –35 ° C, ganz ohne externe Kühlanlage, und schnelle Temperaturzyklen für einen hohen Probendurchsatz. Für Labore mit hohem Probenaufkommen lässt sich ein solches DSC-System optional mit einem Autosampler erweitern (z. B. 70 Probenpositionen und 8 Referenzen).

Anton Paar Switzerland AG CH-5400 Baden info.ch@anton-paar.com www.anton-paar.com

Gefahrstoff- und Gefahrgutlager Münchenstein/Basel

Auf einer Fläche von 3000 m² bietet die Felix Transport AG in Münchenstein bei Basel die sichere Lagerung von Gefahrstoffen und Gefahrgut nach höchsten Sicherheitsstandards an. Insgesamt stehen 1000 Palettenstellplätze für die Gefahrgutklassen 2 und 3 in einer Ex-Schutz-Zone sowie 1400 Palettenstellplätze für weitere Gefahrgutklassen (u. a. 4, 6.1, 8, 9) zur Verfügung.

Damit verbindet sich ein breites Dienstleistungsangebot, das unter anderem das Handling, die Kommissionierung und Inventur der Güter, ein modernes Lagerverwaltungssystem sowie die Anbindung an das Logistiknetz im Dreiländereck CH/DE/FR umfasst.

Neben der verkehrsgünstigen Lage profitieren Kunden von der sicheren und gesetzeskonformen Lagerung von Chemikalien, einer flexiblen Supply Chain durch zusätzliche

Kapazitäten sowie einem professionellen Handling durch geschulte Logistikexperten. Nach der Devise «Gefahrgutlogistik – alles aus einer Hand» übernimmt Felix Transport

Zertifiziert und PFAS-frei zur PFAS-Analyse

Für die exakte Analyse von perund polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) ist jetzt eine Vielzahl von zertifizierten und PFAS-freien Reagenzien verfügbar.

Die seit den 1940er Jahren bekannten PFAS stellen eine Stoffgruppe aus mehr als 4700 einzelnen Verbindungen dar, die in nahezu allen Bereichen des modernen Lebens eingesetzt werden. Sie werden auch als «Ewigkeitschemikalien» bezeichnet und sind aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit gegen natürlichen Abbau in Öko -

systemen persistent. Diese Bioakkumulation führt zu Kontaminationswerten über den Sicherheitsgrenzwerten und somit zu

Da chillt sogar der Anwender

Aktuelle Umlaufkühler vereinen eine starke Kühlleistung, eine intuitive Bedienung und ein ergonomisches Design, wobei der Anwender von vielen Details profitiert. Dazu zählen unter anderem ein ergonomisch geneigtes OLED-Display, eine leicht erreichbare Schnittstelle darunter sowie eine deutlich erkennbare, beleuchtete Füllstandsanzeige. All dies sorgt für eine komfortable, geradezu «gechillte» Bedienung und ermöglicht die platzsparende Aufstellung des Umlaufkühlers unter dem Labortisch.

AG auch Gefahrguttransporte innerhalb der Schweiz sowie im nahen Ausland mit ihrer 70 Lkw starken Flotte. Die Kombination aus Lagerung und Transport aus einer Hand garantiert maximale Effizienz und Zuverlässigkeit. Weitere Informationen: www.felixtransport.ch

Marcel Läubli

Leitung BU Logistik

Betriebsleitung

Tel. +41 61 766 10 02 mlaeubli@felixtransport.ch

Fabian Felix

Geschäftsführung

Tel. +41 61 766 10 03 ffelix@felixtransport.ch

chro-nischer Exposition des Menschen. Zu den gesundheitlichen Folgen zählen Entwicklungsstörungen (z. B. niedriges Geburtsgewicht durch Plazentatransfer), Immunsuppression, Krebs und endokrine Störungen durch Beeinträchtigung der Schilddrüsenfunktion.

Der bekannte Zusammenhang zwischen PFAS-Exposition und negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt erfordert eine genaue und präzise Quantifizierung dieser Substanzen. Nur so lässt sich das Verständnis für

Der Anwender wählt unter verschiedenen Varianten. Dabei achtet er auf die Leistung , auf den Arbeitstemperaturbereich und auf den Druckbereich. Die stärksten

Modelle bringen es beispielsweise auf Kälteleistungen von 1,2 bis 2,5 kW, arbeiten zwischen –20 ° C und +85 ° C und bei einem Pumpdruck von 3,5 bar.

individuelle Risiken und für die gesellschaftlichen Folgen der (Omni-) Präsenz von PFAS erweitern. Für die präzise Quantifizierung von PFAS bietet Sebio eine Vielzahl von hochwertigen zertifizierten PFASfreien Produkten seines Partners GVS an.

Sebio GmbH CH-4450 Sissach info@sebio.ch www.sebio.ch

Bei hohen Kälteleistungen ab 800 Watt sind energieeffiziente Komponenten wie drehzahlgeregelte Verdichter und Lüfter entscheidend für einen kostengünstigen und klimafreundlichen Betrieb. Und bei höheren Pumpendrücken (z. B. im 3,5-bar-Bereich) ist es gut, über einen integrierten Drucksensor zu verfügen. Über diesen erfolgt dann eine präzise Druckregelung.

Julabo GmbH D-77960 Seelbach info.de@julabo.com www.julabo.com

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Wir vertreiben und bieten Service für Zentrifugen der folgenden Marke:

Alles im Griff Passender Arbeitsschutz für jede Situation

Egal ob grobe Handgriffe oder Feinarbeit: Arbeitshandschuhe müssen sitzen und schützen. Bei Haberkorn finden Sie das passende Modell für jede Branche und jede Anforderung. Unsere Expertinnen und Experten beraten Sie individuell und bedarfsgerecht. Und auf Wunsch erfolgt die Versorgung direkt vor Ort: beispielsweise mit einem H-Save Ausgabeautomaten – der einfachen und flexiblen Lösung für dezentrale Entnahme.

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