ChemieXtra 12/2017

12 / 2017

Dezember 2017

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Der Wägeabzug

PRÄZISION UND SICHERHEIT IN DER FORSCHUNG Der Wägeabzug AKKURAT ermöglicht präzises und sicheres Arbeiten mit hochwirksamen Substanzen und bietet dabei ausgezeichnete Ergonomie und Komfort.

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EDITORIAL

135 Jahre Erfahrung und Kompetenz

Urban Mining

Die Experten an Ihrer Seite.

In der Kehrichtverwertung Zürcher Oberland (Kezo) in Hinwil wurden in einer neu entwickelten Anlage im vergangenen Jahr aus 60 000 Tonnen Schlacke über 7000 Tonnen Metalle (hauptsächlich Eisen, aber auch Aluminium, Kupfer, Blei, Zink, Edelmetalle usw.) gewon­ nen. Man könnte von Recycling sprechen; für diese Art von Rohstoffgewinnung wird aber seit geraumer Zeit auch der Begriff «Urban Mining» verwendet.

«Urban Mining (englisch für Bergbau im städtischen Bereich) bzw. Stadtschür­ fung bezeichnet die Tatsache, dass eine dicht besiedelte Stadt als riesige ‹Rohstoffmine› anzusehen ist. Dabei umfasst Urban Mining die Identifizierung anthropogener [durch den Menschen verursachter] Lagerstätten, die Quantifizierung der darin enthaltenen Sekundärrohstoffe, Wirtschaftlichkeits­ berechnungen vor dem Hintergrund der zu Verfügung stehenden technischen Rückgewinnungsvarianten und den derzeitig erzielbaren und zukünftig prognostizierten Erlösen, die wirtschaftliche Aufbereitung und Wiedergewinnung der identifizierten Wertstoffe sowie die integrale Bewirtschaftung anthropogener Lagerstätten. Hierbei wird der Mensch nicht nur als Verbraucher, sondern auch als Produzent wertvoller Ressourcen betrachtet.»

Die Gültigkeit dieser aus Wikipedia stammenden reichlich komplizierten Definition wird häufig auch auf Gebiete ausserhalb von Städten ausgeweitet.

So in der lesenswerten Broschüre «Urban Mining», herausgegeben vom deut­ schen Umweltbundesamt (Seite 4).

Im vorliegenden Heft sind drei weitere Artikel zu finden, die mit Urban Mining in Verbindung gebracht werden können. Deutsche und französische Forscher entwickeln sogenannte Biolaugungsverfahren, bei denen ausgewählte Mikro­ organismen unlösliche Erzminerale fast vollständig in wasserlösliche Salze

Life Science

umwandeln («Green Mining»). Wenn das Verfahren zur Gewinnung von Edelund Technologiemetallen aus Elektronikschrott oder Müllverbrennungsasche verwendet wird, ist dies ein weiteres Beispiel für das Urban Mining (Seite 7).

Im Abwasser und im Klärschlamm gehen in der Schweiz jährlich Gold und Silber im Wert von je 1,5 Millionen Franken verloren. Dies fanden Eawag-Forscher

Wir sind die Experten für Life Science,

heraus, die Abwässer und Klärschlämme von 64 Abwassereinigungsanlagen

Laborbedarf und Chemikalien. Lassen

untersucht haben. Fürs Urban Mining sind die Mengen zu gering (Seite 8).

Sie sich von einem breiten Sortiment,

Forscher aus vier Ländern untersuchen gemeinsam, wie mit Unterstützung von

hohen Qualitätsstandards und einer

Laserstrahlen wertvolle Metalle aus alten Mobiltelefonen und Leiterplatten

gründlichen Beratung durch unsere

gewonnen werden können – ein typisches Beispiel für Urban Mining (Seite 10).

erfahrenen Experten überzeugen.

Ich wünsche Ihnen ruhige und erholsame Festtage sowie einen guten Rutsch in ein erfolgreiches nächstes Jahr.

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

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FOKUS

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Schnellanalyse mit Labor im Taschenformat

Rohstoffquellen direkt vor der Haustür

Urban Mining bezeichnet die gezielte Rohstoffgewinnung im städtischen und kommunalen Raum.

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CHEMIE Eine neues Alkensyntheseprinzip

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Schweizer Forscher haben einen neuen Ansatz entdeckt, mit dem der Malariaparasit bei jedem Schritt in seinem Lebenszyklus blockiert werden kann.

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BIOWISSENSCHAFTEN

MEDIZIN Eine neue Waffe im Kampf gegen Malaria

An der Universität Wien wurde ein neuer Prozess zur Synthese von Alkenen aus Carbonylverbindungen entwickelt.

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LABOR

ERNÄHRUNG Furane in Lebensmitteln sind nicht unbedenklich

Die Verbraucherexposition gegenüber Furan und Methylfuranen in Lebensmitteln könnte möglicherweise zu langfristigen Leberschäden führen.

Salztolerante Pflanzen züchten

Die Pflanze Quinoa gedeiht gut auf versalzenen Böden. Sie könnte als Vorbild dienen, um andere Nutzpflanzen salztolerant zu machen.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 7. Jahrgang (2017) Druckauflage 12 000 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2016 11 696 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 480 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com

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

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NEWS

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VERANSTALTUNGEN

Vorstufe Triner Media + Print Schmiedgasse 7 CH-6431 Schwyz Telefon +41 (0)41 819 08 10 beratung@triner.ch www.triner.ch

Druck Binkert Buag AG Baslerstrasse 15 CH-5080 Laufenburg Telefon +41 (0)62 869 74 00 www.binkertbuag.ch

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Bild: Bildgigant/Fotolia

FOKUS

Die Einwohner Deutschlands sind umgeben von über 50 Milliarden Tonnen an wertvollen Materialien.

Urban Mining

Rohstoffquellen direkt vor der Haustür Deutschland ist Grossverbraucher von Rohstoffen, wird dabei aber gern als «rohstoffarm» bezeichnet. Tatsächlich ist das Land bei Erzen und vielen wichtigen Industriemineralien nahezu vollständig auf Importe angewiesen.

Hohe Preisschwankungen, fragwürdige Umwelt- und Sozialstandards sowie teilweise menschenunwürdige Abbaubedingungen sind die Kehrseiten unseres Konsums und Ressourcenhungers. Dabei sind wir umgeben von über 50 Milliarden Tonnen an wertvollen Materialien. Warum also nicht die riesigen Rohstoffquellen erschliessen, die wir uns selbst geschaffen haben? Urban Mining bezeichnet die gezielte Rohstoffgewinnung im städtischen und kommunalen Raum.

Nach wie vor fördert Deutschland grosse Mengen an Baustoffen aus Steinbrüchen und Kiesgruben. Allerdings ist das Land dicht besiedelt, und die Bereitschaft in der Bevölkerung, die negativen Umweltauswirkungen des Bergbaus sowie von Abgrabungen hinzunehmen, ist in den vergangenen Jahrzehnten spürbar zurückgegangen. In Zukunft sind kreative Ansätze gefragt, wie Deutschland mit den zu erwartenden Rohstoffengpässen und teuren Importen umgehen soll.

Urban Mining wird Teil einer solchen nationalen Strategie. Ein grosses Potenzial an Rohstoffen steckt nämlich in unseren Städten, in ungenutzten Bauwerken, Anlagen und Konsumprodukten. Insgesamt jedoch wird dieses Rohstoffpotenzial von der Gesellschaft noch kaum als solches 24

begriffen. Das Umweltbundesamt setzt sich für eine langfristig intensivere Nutzung dieser Rohstoffreserven ein und möchte attraktivere Rahmenbedingungen schaffen.

Urban Mining nutzt Bestand an langlebigen Gütern Urban Mining bezieht sich nicht allein auf die Nutzung der innerstädtischen Lager, sondern befasst sich vielmehr mit dem gesamten Bestand an langlebigen Gütern.

Darunter fallen beispielsweise Konsumgüter wie Elektrogeräte und Autos, aber auch Infrastrukturen, Gebäude, Ablagerungen und Deponien. Wir sind umgeben von einem vom Menschen gemachten Lager in Höhe von über 50 Milliarden Tonnen an

Materialien. Noch wächst dieses anthropogene Lager Jahr für Jahr um weitere zehn Tonnen pro Einwohner an.

In Hinblick auf einen zunehmenden internationalen Wettbewerb um die knappen Rohstoffe der Erde kann die Nutzung von Sekundärrohstoffen aus heimischen Quellen dazu beitragen, die natürlichen Ressourcen der Erde zu schonen und so die Lebensgrundlagen bestehender und zukünftiger Generationen zu sichern.

Besonders im Bereich der als versorgungskritisch eingestuften Edel- und Sondermetalle wie Platin, Silber, Cobalt und Neodym kommt diesem Punkt eine grosse Bedeutung zu, da viele Zukunftstechnologien in ihrer Funktionsweise vom Vorhandensein solcher Metalle abhängig sind. Zum anderen ergeben sich durch den Einsatz von 12/2017

FOKUS

Sekundärrohstoffen und die Aufbereitung im Inland wirtschaftliche Vorteile – für das produzierende Gewerbe durch Kosteneinsparungen im Materialbereich, für die Volkswirtschaft durch Erhöhung der inländischen Wertschöpfung. Die Recyclingwirtschaft ist schon jetzt ein potenzialträchtiger Innovationsmotor und Arbeitsmarkt.

Die grösste Masse des Rohstoffpotenzials umgibt uns in Form von Baustoffen wie Steinen, Kies, Beton und Erden in Bauwerken. Fast jede und jeder kennt den Anblick ungenutzter, ehemaliger Industrieflächen mit übrig gebliebenen Gebäudebeständen oder auch leerstehender Wohngebäude in

wirtschaftlich schrumpfenden ländlichen Gegenden. Eine bessere Ausnutzung und Zweitverwertung dieser Ressourcen könnte helfen, den Aufschluss neuer Steinbrüche oder Kiesgruben zu vermeiden.

Der grösste finanzielle Wert besteht in Form nicht mehr genutzter Metalle, beispielsweise Eisenträger, Stahlarmierungen oder Kupferleitungen aus ungenutzten Immobilien oder Brücken sowie Stahlschienen ehemaliger Eisenbahnstrecken. Auch Schrott ist wertvoll, der noch in der Frühzeit der Abfallwirtschaft auf Deponien vergraben wurde. Je nach Lage der Schrottpreise wurde dieses Potenzial auch in der Vergangenheit schon zur Herstellung neuer Metallwerkstoffe eingesetzt.

Bauschutt, Elektronikschrott und Materialkataster Das Umweltbundesamt sieht für die kommenden Jahre Spielraum insbesondere auf folgenden Feldern: Recyclinggestein Hochwertige, qualitätsgesicherte Sekundärbaustoffe könnten erzeugt werden, wenn Bauschutt bereits an der Abbruchstelle sortenrein erfasst wird und Gewinnung sowie Aufbereitung und Behandlung bis hin zum Wiedereinsatz der Sekundärmaterialien in der Produktion integriert betrachtet werden.

Die Broschüre «Urban Mining – Ressourcenschonung im Anthropozän» kann beim Deutschen Umweltbundesamt (www.umweltbundesamt.de) heruntergeladen werden.

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Elektronikschrott Eine effektivere Gewinnung von Edelsondermetallen aus zum Teil langlebigen Konsumgütern wie Mobiltelefonen und sonsti-

gen Elektrogeräten könnte die Abhängigkeit von teuren, versorgungskritischen Rohstoffimporten verringern. Ausserdem könnte eine vermehrte kontrollierte Aufbereitung innerhalb Deutschlands dazu beitragen, die unsäglichen Arbeitsbedingungen zu beenden, unter denen weltweit Elektronikschrott behandelt wird.

Materialkataster Einer höheren Recyclingquote steht häufig die Unkenntnis des Sekundärrohstoffvorkommens entgegen. Neubauten und auch Konsumgüter könnten in Zukunft sogenannte Materialpässe erhalten, auf deren Grundlage ein hochwertigeres Recycling möglich wird. Dies gilt insbesondere, wenn es sich um komplexe Stoffverbünde mit hohen Anforderungen an Sortier-, Trennund Recyclingtechniken handelt, die bereits heutzutage die Abfallwirtschaft vor grosse Herausforderungen stellen. Für den Bestand an schlummerndem Material lohnt sich für bestimmte Rohstofflager auch eine aktive Erfassung und Katasterisierung der verbauten Materialien.

Kontakt Umweltbundesamt Wörlitzer Platz 1 D-06844 Dessau-Rosslau Telefon +49 (0)340 2103 0 buergerservice@uba.de www.umweltbundesamt.de

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FOKUS

Fast vollständige Extraktion aus Schiefervorkommen

Kupfergewinnung durch Biolaugung Einem internationalen Forscherteam unter Beteiligung der Brain AG ist es gelungen, mithilfe von Mikroorga­ nismen im Kontext eines Biolaugungsverfahrens Kupfer fast vollständig aus heimischen Schiefervorkommen zu extrahieren. Die Leitung des deutsch­französischen Forschungsvorhabens zur Entwicklung umweltverträglicher, energie­ und rohstoffeffizienter Aufbereitungsprozesse für diese heimische Primärressource oblag dem Helmholtz­ Zentrum Dresden­Rossendorf (HZDR) und dem französischen Büro für Geologie­ und Bergbauforschung (Bureau de recherches géologiques et minières, BRGM).

Die im Biolaugungsprozess genutzten Bakterien wandeln im Extraktionsprozess zunächst unlösliche Erzminerale in wasserlösliche Salze um. Durch eine biologischchemische Ausfällung können im Anschluss bis zu 97 Prozent des gelösten Kupfers zurückgewonnen werden.

Brain brachte für das Forschungsprojekt spezielle Kompetenzen bei der Identifizierung von Carbonat-lösenden, metallresistenten Mikroorganismen auf Basis des proprietären BioArchivs ein. In diesem «Werkzeugkasten der Natur» befinden sich mehr als 53 000 Mikroorganismen. Brain stellte zudem besondere Expertisen im Bereich der physiologischen und genetischen Charakterisierung der Mikroorganismen zur Verfügung.

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Der Brain BioXtractor von innen.

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Bilder: Brain AG

FOKUS

Mikroskopische Aufnahme einer Mikroorganismen­Erz­Interaktion (Durchmesser des Erzes rund 200 µm); links: Phasenkontrast­Auf­ nahme einer Erzprobe; rechts: gleiche Erzprobe wie links nur mit dem Fluoreszenz­Lebendfarbstoff Syto­9 gefärbt. Lebende Mikroor­ ganismen sind als grün­fluoreszierende Punkte am Erzgestein haf­ tend zu sehen.

Green Mining und Urban Mining Guido Meurer, Mitglied der Brain-Geschäftsleitung und Unit Head Producer Strain Development, sagt: «Das erfolgreiche Forschungsprojekt unterstreicht die wachsende Bedeutung der Themengebiete Green Mining und Urban Mining, an denen wir intensiv forschen. Ein Fokus liegt auf der schonenden und effizienten Gewinnung von Edelmetallen wie Gold, Silber und anderen Technologiemetallen aus Erzen und Abfallströmen. Als Ausgangsmaterial arbeiten wir beispielsweise auch mit Elektronikschrott, Müllverbrennungsaschen und metallurgischen Schlacken.»

Neue Verfahren zur nachhaltigen Metallgewinnung sind ein zunehmend wichtiges Forschungs- und Entwicklungsfeld, insbesondere in rohstoffarmen Regionen wie Deutschland. Auch für Kupfer wird ein stark wachsender Bedarf vorhergesagt, um die weltweite Nachfrage zu decken und beispielsweise die Verbreitung von Elektroautos zu ermöglichen.

Biobasierte Lösungen Esther Gabor, Program Manager Green & Urban Mining bei Brain, sagt: «Es besteht eine wachsende Nachfrage nach Edelmetallen, denen eine Schlüsselfunktion in vielen Hightech-Anwendungen zukommt. Brain hat, basierend auf biotechnologischen Verfahren, verschiedene biobasierte Lösungen für das Green und Urban Mining im Sinne einer effizienten Kreislaufwirtschaft entwickelt.»

Eine kürzlich fertiggestellte Demonstrationsanlage, der Brain BioXtractor, bietet in diesem Sinne leistungsstarke und sichere biologische Prozesslösungen zur Edelmetallgewinnung aus Nebenund Abfallströmen sowie Primärressourcen. Die Anlage wird derzeit vorbereitet für die Begutachtung durch Unternehmen mit Interesse an einer Testphase zur gemeinsamen Entwicklung und Vermarktung oder Lizenzierung der Technologie.

Kontakt Brain AG Darmstädter Strasse 34–36 D-64673 Zwingenberg Telefon +49 (0)62 51/9331-0 public@brain-biotech.de www.brain-biotech.de

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LAB

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FOKUS

Drei Millionen Franken gehen als Edelmetalle bachab

Gold und Silber in Abwasser und Klärschlamm

Andri Bryner, Eawag

Recycling höchstens für Ausreisser sinnvoll Die Mittelwerte und hochgerechneten Tonnagen sagen wenig aus über die effektiv gefundenen Konzentrationen der Elemente. Sie variieren stark von Kläranlage zu Kläranlage, manchmal um den Faktor

Probenahme auf der Kläranlage Werdhölzli in Zürich.

100. So wurden zum Beispiel im Jura erhöhte Werte von Ruthenium, Rhodium und Gold gefunden (vermutlich aus der Uhrenindustrie) oder in Teilen von Graubünden und des Wallis erhöhte Arsengehalte (vermutlich geologischen Ursprungs). An einzelnen Orten im Tessin ist die Goldkonzentration im Klärschlamm so hoch, dass sich sogar eine Rückgewinnung lohnen könnte. Die Erklärung dürfte in der hohen Zahl von Goldraffinerien der Region liegen. Insgesamt lohnt sich eine Rückgewinnung von Elementen aus Abwasser

Bild: Eawag

Laufend werden in der Hightechindustrie oder der Medizin mehr Spurenelemente genutzt. Zum Beispiel das Übergangsmetall Tantal oder das Halbmetall Germanium in elektronischen Bauteilen, Niob und Titan in Legierungen und Beschichtungen oder Gadolinium als Röntgenkontrastmittel und für Leuchtfarben. Doch wo all diese Elemente hingelangen, wenn sie ihren Dienst einmal getan haben, ist noch kaum untersucht.

Vieles, wenn auch nicht alles, gelangt ins Abwasser. Eine Forschergruppe um die Umweltchemiker Bas Vriens und Michael Berg hat deshalb in Zusammenarbeit mit 64 Schweizer Kläranlagen erstmals systematisch untersucht, welche Elemente in welchen Mengen mit dem gereinigten Abwasser aus den Anlagen abfliessen oder mit dem Klärschlamm entsorgt werden.

Die Studie wurde vom Bundesamt für Umwelt Bafu in Auftrag gegeben.

Interessant ist die Umrechnung der Konzentrationen auf den täglichen Pro-KopfUmsatz der jeweiligen Elemente in der Schweizer Bevölkerung. Dieser reicht von wenigen Mikrogramm (zum Beispiel Gold, Indium, Lutetium) über einige Milligramm (Zink, Scandium, Yttrium, Niob, Gadolinium) bis zu mehreren Gramm (Phosphor, Eisen, Schwefel). Das scheint auf den ersten Blick wenig, doch hochgerechnet auf die Schweiz und das ganze Jahr kommen die Forscher auf beträchtliche Mengen: etwa 3000 kg Silber, 43 kg Gold, 1070 kg Gadolinium, 1500 kg Neodym oder 150 kg Ytterbium.

Bild: Elke Suess/Eawag

Jährlich gehen in der Schweiz Gold und Silber im Wert von je rund 1,5 Millionen Franken via Abwasser und Klärschlamm verloren. Das deckt eine Studie der Eawag, Dübendorf, auf. Eine Rückgewinnung lohnt sich bisher allerdings nicht. Für die Umwelt sind die Konzentrationen keine Gefahr. Doch die Arbeit förderte auch zu anderen Elementen im Abwasser Überraschendes zu Tage, etwa zu Seltenen Erden wie Gadolinium, Neodym und Ytterbium sowie dem Schwermetall Niob.

Mittlere Flüsse von 62 Elementen über das Abwasser pro Person und Tag in der Schweiz (Basis: 64 untersuchte Abwasserreinigungsanlagen).

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FOKUS

oder Klärschlamm zurzeit aus Sicht der Forscher jedoch kaum, weder finanziell noch mengenmässig. So entspricht etwa die gefundene Menge Aluminium nur 0,2 Prozent der jährlichen Importe, beim Kupfer sind es knapp vier Prozent.

Kläranlagen als Hotspots, aber nicht für alle Elemente Mehr als den Geldwert der Spurenelemente in den Abwässern interessierten die Forschenden grundlegend die Stoffflüsse und Massenbilanzen. Denn es handelt sich um die erste Studie, die diese für das Abwasser eines Industrielandes systematisch erfasst. Dazu untersuchten sie, welche Anteile des jeweiligen Elements das gereinigte Abwasser unterhalb von Kläranlagen zur Gesamtbelastung der Bäche und Flüsse beisteuert.

Während für Gadolinium 83 Prozent des Inputs via Kläranlagen in die Gewässer gelangen, liegt der Anteil bei Zink nur bei 24,

für Lithium bei 7 und für Arsen sogar lediglich bei 1 Prozent. Für den wichtigen Nährstoff Phosphor haben die Messungen der Studie frühere Berechnungen bestätigt: 50 Prozent der Phosphorfracht in den grossen Schweizer Flüssen gelangt über Kläranlagen in die Flüsse, entstammt folglich dem Abwasser.

Schliesslich nahmen die Wissenschaftler auch die Bedeutung der Elementkonzentrationen für die Umwelt unter die Lupe.

Studien in Deutschland berichteten von lokal kritischen Werten der seltenen Erden Lanthan und Samarium im Rhein. Das scheint in der Schweiz kein Thema zu sein: An den allermeisten Orten sind keine ökotoxikologisch relevanten oder gesetzlich festgelegten Grenzwerte überschritten. Einzig die Konzentrationen der Schwermetalle Kupfer und Zink lagen in den Abläufen oder Schlämmen an einigen Orten zu hoch. Allerdings, so betonen die Autorinnen und Autoren der Studie, sei von vielen «neuen» Elementen noch wenig

über ihre potenziell toxikologische Wirkung bekannt.

Originalpublikation Bas Vriens, Andreas Voegelin, Stephan J. Hug, Ralf Kaegi, Lenny H. E. Winkel, Andreas M. Buser, Michael Berg, «Quantification of Element Fluxes in Wastewaters: A Nationwide Survey in Switzerland», Environ Sci Technol. (2017) 51 [19]), 10943– 10953; DOI: 10.1021/acs.est.7b01731

Kontakte Dr. Michael Berg Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 5078 michael.berg@eawag.ch www.eawag.ch

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FOKUS

Neue Technologien fürs Urban Mining

Laser bergen wertvolle Werkstoffe Nicht mehr verwendete Elektronikgeräte automatisiert zerlegen und wertvolle Rohstoffe zurückgewinnen – ein wesentlicher Aspekt des Zukunftsthemas Urban Mining. Mit dem EU-Projekt «Adir – Next generation urban mining – Automated disassembly, separation and recovery of valuable materials from electronic equipment» nimmt die Fraunhofer-Gesellschaft ILT in Aachen hierbei international eine Vorreiterrolle ein. Neun Projektpartner aus vier Ländern erforschen in diesem Vorhaben bis 2019, wie strategisch bedeutende Wertstoffe aus alten Mobiltelefonen und Leiterplatten zurückgewonnen und weiterverwendet werden können.

Beim herkömmlichen Materialrecycling wird häufig auf Schüttgutströme zurückgegriffen, die mit Schredderprozessen und pyrometallurgischen Verfahren verarbeitet werden. Der Fokus liegt vor allem auf der Gewinnung von Edelmetallen, wie Kupfer, Gold und Silber. Andere seltene Werkstoffe können bei diesen Prozessen nicht gewonnen werden und gehen verloren. «Elemente wie Tantal, Wolfram oder Seltene Erden wie Neodym spielen auch zukünftig eine wichtige Rolle bei der industriellen Fertigung von Hightech-Elektronik», erklärt Projektkoordinator Reinhard Noll vom Fraunhofer ILT in Aachen. «Der ReverseProduction-Ansatz soll nun dafür sorgen, dass bislang nicht ausgeschöpfte Potentiale genutzt werden.»

Mit Lasertechnik nachhaltig wirtschaften

Bild: Fraunhofer ILT, Aachen

«Adir – Next generation urban mining – Automated disassembly, separation and recovery of valuable materials from electronic equipment» lotet die Machbarkeit neuer Technologien für die nächste Generation

des Urban Mining aus. Automatisierbare flexible Prozesse ermöglichen dabei ein modernes Recycling von Schätzen, die in der städtischen Umgebung zu finden sind, etwa defekte und ungenutzte Elektronikgeräte. Spezielle Maschinen für die automatisierte Zerlegung und Entstückung sollen in verschiedenen Bearbeitungsstufen Lasertechnik, Robotik, moderne Bildverarbeitung und Informationstechnologie miteinander verknüpfen. Laser eignen sich hier für diverse Aufgaben, zum Beispiel für die 3DMesstechnik, die Echtzeit-Identifizierung von Inhaltsstoffen oder für das berührungslose Freilegen und Entlöten elektronischer Bauelemente. Mit neuen Sortierfraktionen lassen sich hochwertige Stoffe in kurzen Bearbeitungszeiten gewinnen.

Nach der Anforderungsanalyse für die Materialhandhabung sowie Prüfung verschiedener Recyclingverfahren startete die Prozessentwicklung im Adir-Verbundvorhaben.

Die Wissenschaftler optimierten einzelne Verarbeitungsschritte zur Sortierung bestimmter Bauelemente und die Weiterprozessierung nach jeder Stufe zunächst im Labormassstab und entwickeln nun entspre-

Berührungsloses Freilegen und Entlöten von Platinen-Bauelementen mittels Laserstrahlung in einem Recyclingprozess des Adir-Projekts.

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chende Soft- und Hardwaremodule, die zu einer Maschine kombiniert werden können.

2018 werden die Projektpartner einen Demonstrator in einem Recyclingbetrieb aufbauen, mit dem eine experimentelle Validierung im industriellen Umfeld möglich ist – Effizienz steht dabei ebenso im Vordergrund wie ein hoher Grad an Verwertbarkeit.

Das Fraunhofer ILT initiierte im Februar 2016 das Begleitprojekt i-Recycle, mit dem bis 2019 ausgediente Mobiltelefone der Fraunhofer-Gesellschaft als Testobjekte für Adir gesammelt und für die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Verfügung gestellt werden.

Unabhängigkeit durch vereintes Know-how Neben Laser- und Automatisierungs-Prozessentwicklern zählen Experten für Metallrecycling zum Adir-Konsortium, das sich eine nachhaltige, praxistaugliche Rückgewinnung von Rohstoffen und Materialen aus nicht mehr verwendeter Elektronik zum Ziel gesetzt hat. «Strategisch geht es auch darum, die Ressourcenabhängigkeit der EU und kostenaufwendige Materialimporte zu verringern», so Projektleiter Cord Fricke-Begemann vom Fraunhofer ILT. Kontakt Dr. rer. nat. Cord Fricke-Begemann Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT Steinbachstrasse 15 D-52074 Aachen Telefon +49 (0)241 8906-196 cord.fricke-begemann@ilt.fraunhofer.de www.ilt.fraunhofer.de

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CHEMIE

Alternative zur Wittig-Reaktion

Eine neues Alkensyntheseprinzip Alkene gelten aufgrund ihrer reaktiven Doppelbindung als wichtige Ausgangsbasis für viele Grundstoffe der chemischen Industrie. Das Team um Nuno Maulide von der Fakultät für Chemie der Universität Wien hat einen neuen Prozess entwickelt, der die Synthese dieser chemischen Verbindungen verbessert. Im Gegensatz zu bisherigen Methoden nutzen die Chemiker erstmals dreigliedrige Ringe zur Produktion neuer Stoffe.

Herstellung aus Carbonylen

Bild: Maulide-Group

Eine der Grundreaktionen und damit auch Vorbild für weitere Methoden der Alkensynthese ist die Wittig-Reaktion: Aldehyde und Ketone, also Carbonyle, werden dabei in Alkene umgewandelt. «Diese Umwandlung ist eine der grundlegenden Reaktionen der organischen Chemie», erklärt Supaporn Niyomchon. Obwohl neben der Wittig-Reaktion bereits einige weitere Methoden der Synthese bestehen, ist diese Umwandlung noch nicht endgültig gelöst.

Die meisten etablierten Methoden haben mit der Produktion grosser Mengen an Ne-

benprodukten zu kämpfen oder sind nicht selektiv genug, um breite Anwendung zu finden.

«Wir haben eine neue Methode entwickelt, in der wir einen anderen Ansatz verfolgen – die Alkensynthese über ein dreigliedriges Zwischenprodukt», erläutert Paul Aillard. Die Gruppe um Maulide stellte fest, dass alle bekannten Alkensynthesen auf der Bildung von vier- oder fünfgliedrigen Zwischenprodukten beruhen.

«Wir haben uns also gefragt: Wieso gibt es keine Methode, die einen dreigliedrigen Ring verwendet? Unsere Methode zeigt einige herausstechende Merkmale und ist dabei in vielen Belangen komplementär zu allen bestehenden Methoden», sagt Maulide.

Der neue Prozess soll die Synthese von Alkenen ermöglichen, selbst wenn andere Methoden scheitern. «In unserer Arbeit zeigen wir etwa einen solchen Fall, wo alle andere bekannten Methoden das gewünschte Alken nicht herstellen können – unserer Methode gelingt das», so Maulide abschliessend.

Originalpublikation Supaporn Niyomchon, Alberto Oppedisano, Paul Aillard & Nuno Maulide, «A three-membered ring approach to carbonyl olefination», Nature Communications 8, Article number: 1091 (2017); DOI: 10.1038/s41467-017-01036-y

Kontakt Univ.-Prof. Dr. Nuno Maulide Universität Wien Institut für Organische Chemie Währinger Strasse 38 A-1090 Wien Telefon +43 (0)1-4277-521 55 nuno.maulide@univie.ac.at https://organicsynthesis.univie.ac.at

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DISCOVER NEW SOLUTIONS FOR LIQUID CHROMATOGRAPHY

Die Chemie der organischen Moleküle mit Doppelbindungen zeichnet sich durch extrem hohe Variabilität und ein grosses Anwendungsgebiet aus. «In diesem Jahrtausend sind insgesamt drei Nobelpreise für Chemie entweder für die Synthese oder die Verwendung von Alkenen vergeben worden», betont Nuno Maulide, Professor für Organische Synthese an der Universität Wien, die Bedeutung der Bindungen.

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Oben: bekannte Methoden für die Alkensynthese aus Carbonylverbindungen mittels 4- oder 5-gliedrigen Ringen. Unten: die Methode der Maulide-Gruppe durch einen 3-gliedrigen Ring.

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

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CHEMIE

Vitamin Ergothionein

Ein Antioxidans für sauerstofffreie Zonen?

Chemiker der Universität Basel konnten erstmals zeigen, dass anaerobe Bakterien das Vitamin Ergothionein ohne Sauerstoff produzieren können. Das legt nahe, dass Bakterien diese Verbindung bereits gebildet haben, bevor es Sauerstoff in der Erdatmosphäre gab. Rätselhaft bleibt damit die Funktion des Vitamins, dem bislang eine Rolle bei sauerstoffabhängigen Prozessen zugeschrieben wurde.

Ergothionein ist ein schwefelhaltiges Vitamin. Während es Bakterien und Pilze selbst produzieren können, müssen es höhere Organismen aus der Nahrung oder aus dem Boden aufnehmen. Vermutet wird, dass Ergothionein physiologisch für die Abwehr von oxidativem Stress in Zellen bedeutsam ist; die genaue Funktion ist jedoch nicht geklärt. Mangelerscheinungen sind bisher keine bekannt, was erklärt, warum das Vitamin lange übersehen wurde.

Um seine Funktion besser zu verstehen, erforscht die Gruppe um Florian Seebeck am Departement Chemie der Universität Basel die Abfolge der chemischen Reaktionen, mit denen Bakterien das Vitamin erzeugen.

Seit Längerem ist ein sauerstoffabhängiger Reaktionsweg bekannt, bei dem ein zentraler Schritt in der Bildung einer Kohlenstoff-Schwefel-Bindung mithilfe von in der Luft enthaltenem Sauerstoff besteht. Bisher wurden jedoch nur aerobe Organismen betrachtet, die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff benötigen.

Ohne Sauerstoff geht es auch Die Basler Chemiker haben nun das grüne Schwefelbakterium Chlorobium limicola untersucht, das ebenfalls Ergothionein produziert. C. limicola zählt zu den strikt anaeroben Bakterien, ist also auf ein sau-

Ergothionein.

erstofffreies Milieu angewiesen. Dabei haben die Forscher in anaeroben Bakterien einen neuartigen Biosyntheseweg entdeckt, bei dem die Bildung der Kohlenstoff-Schwefel-Bindung ohne Sauerstoff erfolgt.

Ist Ergothionein ein uraltes Molekül?

Ein Vergleich der Sequenzen von Enzymen des sauerstoffabhängigen bzw. -unabhängigen Biosynthesewegs weist darauf hin, das sich beide Wege evolutionär gesehen bereits früh in der Erdgeschichte auseinanderentwickelt haben. Ergothionein wurde womöglich schon vor rund drei Milliarden Jahren gebildet, also zu einer Zeit, als es noch gar keinen Sauerstoff in der Erdatmosphäre gab.

Die bisher vermutete physiologische Bedeutung bei der Abwehr von oxidativem Stress (also von reaktiven Sauerstoffver-

bindungen) erscheint dadurch in einem anderen Licht, und die Resultate legen nahe, dass Ergothioneine auch für das sauerstofffreie Leben wichtig sind.

«Unsere Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven, um die physiologische Funktion von Ergothionein bei Menschen und in menschlichen Pathogenen zu untersuchen und die zellulären Prozesse zu klären, an denen es beteiligt ist. Langfristig können sich daraus mögliche Ansatzpunkte für neue Therapien entwickeln», so Seebeck.

Originalpublikation Reto Burn, Laëtitia Mission, Marcel Meury und Florian P. Seebeck, «Anaerobic Origin of Ergothioneine» Angewandte Chemie 129, [41], 12682–12685 (2017); DOI: 10.1002/ange.201705932

Kontakt Prof. Dr. Florian Seebeck Universität Basel Departement Chemie Mattenstrasse 24a CH-4002 Basel Telefon +41 (0)61 207 11 43 florian.seebeck@unibas.ch www.chemie.unibas.ch

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12/2017

CHEMIE

Enzyme bei der Arbeit

Aufspaltung widerspenstiger Cellulose

Birgit Baustädter Im Normalfall verwenden Bioraffinerien – so wie es auch in natürlichen Abbauprozessen geschieht – einen Mix aus hydrolytisch aktiven, also Wasser benötigenden Enzymen für den Abbau von pflanzlichen Rohstoffen. Vor einiger Zeit entdeckte man oxidative Enzyme, die unter Zuhilfenahme von Sauerstoff arbeiten und gemeinsam mit den hydrolytischen Enzymen Cellulose bereits wesentlich besser spalten können.

Wie diese oxidativen Enzyme – genannt LPMO (lytic polysaccharide monooxygenase) – aber genau arbeiten, war nicht bekannt. An genau diesem Punkt setzten die Forscher der TU Graz an.

Für die aktuelle Studie wurde in einem ersten Schritt das schon länger bekannte hydrolytisch aktive Enzym Trichoderma reesei CBH I beobachtet. Es setzt sich an der Oberfläche eines Partikels fest, wandert die Polysaccharidketten entlang und spaltet Schritt für Schritt immer mehr kleine Teile davon ab.

In einem weiteren Schritt wurde beobachtet, wie sich das Verhalten der Enzyme veränderte, wenn LPMO beigemengt wurden. Hier konnten die Forscher nachweisen, dass die LPMO einerseits mehr Bindestellen für die hydrolytisch aktiven Enzyme an der Oberfläche erzeugen und andererseits die Enzymdynamik an der Oberfläche wesentlich zunahm.

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte

Cellulose besteht aus bis zu Zehntausenden -D-Glucosemolekülen.

Enzyme unter dem Rasterkraftmikroskop Mittels Rasterkraftmikroskopie konnten die Forscher erstmalig die Enzyme bei ihrer aufspaltenden Arbeit an der Oberfläche der Cellulosepartikel beobachten und einen direkten Nachweis ihrer Aktivität erbringen. Bereits seit mehreren Jahren arbeitet das Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik dafür eng mit dem Grazer Zentrum für Elektronenmikroskopie zusammen.

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Mit dieser Studie will man einerseits auf Grundlagenebene zum besseren Verständnis dieser Vorgänge beitragen und andererseits in einem weiteren Schritt die Herstellung von Biokraftstoffen vereinfachen. «Üblicherweise untersucht man in der Chemie lösliche Produkte, misst beispielsweise die Konzentration, um etwas über die Reaktion zu lernen. Das ist aber wie in diesem Fall bei einer Reaktion an der Oberfläche eines Festkörpers nicht praktikabel. Wir wollten den Schritt davor, also den Prozess der Celluloseaufspaltung, an der Oberfläche beobachten und dokumentieren», so Manuel Eibinger, Postdoktorand am Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik.

Bernd Nidetzky, Leiter des Instituts für Biotechnologie und Bioprozesstechnik der TU Graz: «Man könnte hier das Sprichwort bedienen: Ein Bild sagt mehr als tausend

Bild: Lunghammer/TU Graz

Kraftstoffe aus Biomasse werden immer wichtiger. Abgesehen von Biomethan können sie aber noch nicht effizient, kostengünstig und nachhaltig produziert werden, der technische und finanzielle Aufwand ist derzeit noch zu hoch. «Mitschuld» daran trägt Cellulose, ein Polysaccharid und Pflanzenbestandteil, der nicht wasserlöslich und damit schwer zu verarbeiten ist. TU Graz-Forscher beobachten Enzyme bei der Aufspaltung von Cellulose und wollen damit unter anderem die Produktion von Biokraftstoffen unterstützen.

Hydrolytische Enzyme spalten Cellulose besser auf und ebnen damit ein Stück den Weg zu konkurrenzfähigen Biokraftstoffen. Im Bild: Manuel Eibinger, PostDoc am Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik der TU Graz.

Worte. Wir wollten mit dieser Studie eine zeitlich aufgelöste Dokumentation der Vorgänge erstellen. Und das ist uns nun gelungen.»

Originalpublikation Manuel Eibinger, Jürgen Sattelkow, Thomas Ganner, Harald Plank & Bernd Nidetzky, «Single molecule study of oxidative enzymatic deconstruction of cellulose», Nature Communications 8, Article number: 894 (2017); DOI: 10.1038/s41467017-01028-y

Kontakt Univ.-Prof. Bernd Nidetzky Technische Universität Graz Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik Petersgasse 10-12/I A-8010 Graz Telefon +43 316 873 8400 bernd.nidetzky@tugraz.at www.biote.tugraz.at

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BIOWISSENSCHAFTEN

Quinoa als Vorbild

Salztolerante Pflanzen züchten Rainer Hedrich, Pflanzenwissenschaftler von der Universität Würzburg, ist auf der Suche nach salztoleranten Nutzpflanzen. Als Vorbild dient ihm Quinoa (Chenopodium quinoa), die in den Anden seit 7000 Jahren als Nahrungsmittel dient und gut auf versalzenen Böden gedeiht. Der Grund: Die Pflanze verfrachtet das überschüssige Salz einfach in spezielle Blasenzellen auf ihren Blättern.

Die Bodenerosion gilt als Problem, das die Ernährung der Menschheit gefährdet. Dazu gehört auch die Bodenversalzung, die vor allem in trockenen Regionen der Erde dort auftritt, wo Landwirte ihre Felder intensiv bewässern müssen: Im Wasser gelöste Salze wie Natrium und Chlorid werden im grossen Stil auf die Äcker gebracht und bleiben im Boden zurück, wenn das Wasser verdunstet ist. Das Salz schmälert die Erträge und kann die Böden auf lange Sicht sogar unfruchtbar machen.

«Die bisherigen Ansätze, salztolerante Pflanzen zu züchten, muss man als mehr oder weniger gescheitert betrachten», sagt Rainer Hedrich, Pflanzenwissenschaftler von der Universität Würzburg. Bislang sei versucht worden, Kulturpflanzen auf salzigen Böden wachsen zu lassen und dabei salztolerante

Bild: Jennifer Böhm

Robert Emmerich

Quinoablatt mit typischen Salzblasen. Rechts ist dargestellt, wie die Pflanze die gelösten Ionen Natrium und Chlorid erst in die Blase und dann in deren Vakuole transportiert. Der mittransportierte Zucker liefert die dafür nötige Energie.

Zuchtlinien zu identifizieren. Doch dieser Ansatz könne nicht funktionieren.

Der Grund: «Unsere Kulturpflanzen sind aus jahrelanger Zucht hervorgegangen. In dieser Zeit hat der Mensch fast alle negativen Umwelteinflüsse von ihnen ferngehalten, so dass sie viel von ihrer natürlichen Widerstandskraft verloren haben», erklärt Hedrich. «Kommen diese Elitelinien mit zu viel Salz in Kontakt, gehen sie meist ein.»

Die südamerikanische Pflanze nimmt Salz aus dem Boden auf und lagert es in blasenförmige Zellen auf ihrer Blattoberfläche ein. So bleiben ihre salzempfindlichen Stoffwechselvorgänge geschützt, die Pflanze kann selbst auf salzigen Böden gut wachsen.

Salztolerante Pflanzen als Vorbild

Dass die Blasenzellen tatsächlich für die Salztoleranz von Quinoa verantwortlich sind, haben die Forscher auf einfache Weise bewiesen: «Wenn man mit einem Pinsel nur leicht über ein Quinoablatt streicht, fallen die Blasenzellen ab», so Shabala. Derart von ihren Salzblasen befreite Pflanzen wachsen auf salzfreien Böden genauso gut wie nichtgepinselte Exemplare. Bei Belastung mit Kochsalz dagegen bleibt ihr Wachstum erheblich zurück.

Die runden bis ovalen Blasenzellen von Quinoa haben einen Durchmesser von fast einem halben Millimeter. Damit sind

Hedrich hat also mit Sergey Shabala (Universität Tasmanien) eine neue Strategie erarbeitet. Die Forscher setzen auf das Vorbild von Pflanzen, die von Natur aus salztolerant sind. Quinoa (Chenopodium quinoa) ist eine solche Pflanze. Sie kommt aus den Anden, wo sie seit 7000 Jahren als Nahrungsmittel genutzt wird. Die glutenfreien und vitaminreichen Samen der getreideähnlichen Gewächse haben es mittlerweile auch in die Regale europäischer Supermärkte geschafft.

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Ohne Blasenzellen leidet Quinoa unter Salz

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BIOWISSENSCHAFTEN

sie wahre Riesen im Pflanzenreich und meist schon mit blossem Auge zu erkennen. Ihr Speichervolumen ist bis zu 1000 Mal grösser als das einer normalen Zelle der Blattoberfläche.

Salzentsorgung wird mit Zucker bezahlt Um Einblick in das «Betriebssystem» von Quinoa und ihren Blasenzellen zu bekommen, hat die Arbeitsgruppe von Jian-Kang Zhu (Universität Shanghai) das Erbgut des Andengetreides entschlüsselt. Das Team von Hedrich hat dann die aktiven Gene von Blatt und Blasenzellen verglichen. Die nötigen bioinformatischen Analysen erledigten Fachleute von der Universität Shanghai und aus dem Team um Georg Haberer vom Helmholtz-Zentrum München.

Ergebnis: Schon ohne Salzbehandlung arbeiten in den Blasenzellen Gene, die bei anderen Pflanzenarten sonst nur bei Stress aktiv sind. Darunter befinden sich Transporter, die Natrium- und Chloridionen in die Blasenzelle transportieren. Nach einer Stimulation mit Salz werden weitere Gene aktiviert, die zur Aufrechterhaltung des Signalwegs des Stresshormons ABA gebraucht werden.

Die Speicherung des Salzes verbraucht Energie. Die gewinnen die Blasenzellen aus Zuckermolekülen, die sie eigens dafür aus dem Blatt importieren. «Die Blasenzellen bekommen die nötige Energie vom Blatt und revanchieren sich, indem sie dem Blatt das toxische Salz abnehmen», so Hedrich.

Salztoleranz in Nutzpflanzen einkreuzen Die neuen Erkenntnisse sollen auf lange Sicht für die Züchtung salztoleranter Pflanzen genutzt werden. «Der Anfang ist gemacht», sagt Hedrich. «In einer Kombination aus Entwicklungsgenetik und funktioneller Analyse der Salztransportproteine wollen wir nun die molekularen Mechanismen verstehen, über welche die Salztoleranz bei Quinoa entsteht und aufrechterhalten wird.»

Das Forschungsteam will von Quinoalinien lernen, die mit sehr vielen oder sehr wenigen Salzblasen ausgestattet sind. Dafür steht ihm ein grosser Fundus zur Verfügung: Bislang sind etwa 2000 Wild- und Zuchtformen der Andenpflanze bekannt. Am Ende könnte nicht nur die Züchtung noch salztoleranterer Quinoas stehen, sondern auch die Einkreuzung der Salztoleranzgene in verwandte Kulturpflanzen wie Zuckerrüben oder Spinat.

Originalpublikation Heng Zhang et al., «A high-quality genome assembly of quinoa provides insights into the molecular basis of salt bladder-based salinity tolerance and exceptional nutritional value», Cell Res. 2017 Oct 10; DOI: 10.1038/cr.2017.124 Kontakt Prof. Dr. Rainer Hedrich Universität Würzburg Biozentrum Sanderring 2, D-97070 Würzburg Telefon +49 (0)931 31-86100 hedrich@botanik.uni-wuerzburg.de www.uni-wuerzburg.de

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LABOR

Fluoreszenzchips per Tintenstrahldrucker bestückt

Schnellanalyse mit Labor im Taschenformat Befinden sich Krankheitserreger im Blut? Sind Toxine im Essen enthalten? Künftig sollen sich solche Fragen schnell und einfach zuhause über einen kleinen Fluoreszenzchip und das Smartphone beantworten lassen. Die nötigen Objekte – genauer gesagt Lampe und Detektor – könnten kostengünstig in grossen Mengen über einen Tintenstrahldrucker ausgedruckt werden. Auf der Messe Compamed vom 13. bis 16. November in Düsseldorf stellten Fraunhofer­Forscher das Verfahren vor.

külen als auch mit Fluoreszenzfarbstoffen zusammengebracht. Bei einem Chip, der Zöliakie aufdecken soll, passen ausschliesslich die Zöliakie-Krankheitsmarker an diese Anker – alle anderen Moleküle werden weitergeschwemmt. Die Fluoreszenzfarbstoffe hängen sich wiederum ganz oben an den «Turm» aus Anker und Krankheitsmarker, sie passen ebenfalls nur an die speziellen Krankheitsmarker.

Die gedruckte Lampe regt nun die Farbstoffe zum Leuchten an. Das heisst: «Sieht» der Fotodetektor Fluoreszenzlicht, ist der Krankheitsmarker vorhanden – das Kind leidet an Zöliakie. Ist es hingegen nicht von der Zöliakie betroffen, haften die Fluoreszenzfarbstoffe nicht an und werden herausgespült: Der Chip bleibt dunkel.

Labor im Taschenformat: Mithilfe der neu entwickelten druckbaren Fluoreszenzsenso­ ren vom Fraunhofer IOF sollen sich künftig schnell und einfach Krankheitsindikatoren im Blut nachweisen lassen.

Spezialtinte schichtweise aufgetragen

durch. Für das blaue Anregungslicht der Lampe ist der Detektor also blind.

Lampe und Fotodetektor aufgedruckt

Vier verschiedene Spezialtinten ermöglichen den Druck der Lampen und Detektoren. «Sowohl die Lampe als auch der Detektor bestehen im Wesentlichen aus vier Schichten: Unten eine Elektrode, dazwischen eine aktive Polymerschicht, darauf wieder eine Elektrode und als Viertes eine Filterschicht», sagt Kemper. Wird eine elektrische Spannung an die Elektroden der Lampe angelegt – also quasi der «Stecker» eingesteckt – leuchtet das Polymer und sendet Licht aus.

Allerdings kann der Detektor nicht erkennen, ob das Licht von der Lampe oder vom Farbstoff stammt. Hier kommen die Filter ins Spiel. Der Filter, der auf der Lampe sitzt, lässt nur das blaue Licht passieren. Die Fluoreszenzfarbstoffe dagegen leuchten gelb – der Filter auf dem Detektor lässt daher nur das gelbe Licht hin-

Entwickelt werden solche Chips von den Fraunhofer-Forschern gemeinsam mit Industriepartnern. Diese stellen die Chips her, auf denen sich kleine Kanäle befinden.

Die Fraunhofer-Forscher bestücken die Chips mit den nötigen Optiken. «Wir drucken eine Lampe sowie einen Fotodetektor auf – und zwar über herkömmliche, nur leicht modifizierte Tintenstrahldrucker», erläutert Falk Kemper, Wissenschaftler am IOF. Der Trick: Die Wissenschaftler nutzen Spezialtinte, die mit fluoreszierenden Polymeren oder Nanopartikeln versetzt ist.

Das Prinzip der Chips: Gibt die Mutter einen Tropfen Blut des Kindes hinauf, wird dieser durch winzige darauf befindliche Kanäle sowohl mit speziellen Ankermole21 6

Bild: Fraunhofer IOF

Nach fast jedem Essen spielt sich das Gleiche ab: Das Kind hält sich den Bauch und klagt über Schmerzen. Die Eltern sind mit ihrem Latein am Ende, das Arsenal an Hausmitteln ist erschöpft. Ob das Kind vielleicht unter Zöliakie leidet, also Gluten nicht verträgt?

Bisher lassen sich solche und ähnliche Fragen nur beim Facharzt klären. Künftig soll es aber bereits reichen, das Smartphone samt eines kleinen Wegwerfchips zu zücken, einen Tropfen Blut auf den Chip zu geben und das Ergebnis wenige Minuten darauf in einer App abzulesen – so die Vision der Forschern des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. Auch für andere Krankheiten soll es dann solche Chips geben, ebenso wie im Bereich der Lebensmittelsicherheit – also beispielsweise zum Nachweis spezieller Toxine.

Massentauglich und materialsparend Bislang ist für solche Fluoreszenzuntersuchungen ein vergleichsweise grosser und vor allem teurer Aufbau notwendig. «Mit dem Druck per Tintenstrahler entwickeln wir ein kostengünstiges Verfahren, um Fluoreszenzsensoren schnell und kostengünstig herzustellen. Zudem ist es materialsparend und ressourcenschonend, da wir das Material nur gezielt dort aufbringen, wo es auch gebraucht wird», fasst Kemper zusammen. Ein weiterer Vorteil: Die Chips lassen sich sowohl als Stückzahl eins kostengünstig drucken als auch in Massen über das Rolle-zu-Rolle-Verfahren. www.iof.fraunhofer.de 12/2017

Bilder: Fraunhofer LBF

LABOR

Materialien genau kennen: Das Fraunhofer LBF hat die systematischen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen für Funktionalisierte Polyolefine erforscht.

Einsatz von Wechselwirkungs-Flüssigkeitschromatografie HPLC

Bewertung der Wirksamkeit von Haftvermittlern Als Haftvermittler zwischen Polyolefinen und polaren Oberflächen besitzen funktionalisierte Polyolefine eine grosse wirtschaftliche Bedeutung. Trotz jahrzehntelanger Bemühungen fehlten bisher analytische Methoden, die eine schnelle Bewertung ihrer Wirksamkeit ermöglichen. Eine am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelt chromatografische Methode erlaubt es zum ersten Mal, systematische Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zu erarbeiten und sie ist nützlich für die Entwicklung effizienterer Funktionalisierungsprozesse.

Polyolefine sind aufgrund ihrer in weiten Grenzen einstellbaren Eigenschaften und der Herstellung aus kostengünstigen Rohstoffen die am häufigsten verwendeten synthetischen Polymere. Dennoch setzen ihre geringe Oberflächenenergie, ihre geringe Kompatibilität mit polaren Polymeren und ihre geringe Adhäsion an polaren Materialien ihrer Anwendbarkeit Grenzen.

Viele dieser Probleme lassen sich durch die Einführung polarer Funktionalitäten lösen, beispielsweise durch Pfropfen mit passenden polaren Monomeren. Bei gege-

Gerät zur Trennung von Polyolefinen mittels 2-dimensionaler Hochtemperatur-Flüssigchromatografie.

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bener Gesamtzusammensetzung bestimmen dann die Molmassenverteilung MMD (molar mass distribution) und die Verteilung der chemischen Zusammensetzung CCD (chemical composition distribution) die Anwendungseigenschaften.

Trennung von polaren und unpolaren Olefinen Die Verteilung der chemischen Zusammensetzung liess sich mit bisher etablierten Methoden nicht bestimmen. Wissenschaftler des Fraunhofer LBF entwickelten daher eine schnelle und selektive Methode für die Charakterisierung von funktionalisierten Polyolefinen mit einem auf Wechselwirkungs-Flüssigkeitschromatografie HPLC (high performance liquid chromatography) basierenden Ansatz. Erstmals konnten sie auf diese Weise funktionalisierte Polyolefi ne, beispielsweise Maleinanhydrid-gepfropftes Polypropylen (PP-gMA), in einen polaren und einen unpolaren Anteil trennen.

Der als Haftvermittler aktive (funktionalisierte) Anteil der Proben lässt sich damit schnell und einfach bestimmen und so die Effektivität des Pfropfprozesses nachvoll-

ziehen. Um auch Informationen zum Funktionalisierungsgrad von Polymerketten unterschiedlicher Länge (unterschiedlicher Molmasse) zu erhalten, also zur Beziehung zwischen MMD und CCD, entwickelten die LBF-Wissenschaftler den HPLC-Ansatz weiter. Eine Kopplung der HPLC mit der Gelpermeationschromatografie (GPC) erlaubte es, PP-g-MA-Proben nach ihrer chemischen Zusammensetzung und dann nach ihrer Molmasse zu trennen. Zum einen liess sich auf diesem Weg erstmals der tatsächlich aktive Gehalt an funktionalisiertem Polypropylen quantitativ bestimmen. Zum anderen konnte gezeigt werden, dass das funktionalisierte Material eine geringere Molmasse als die nichtfunktionalisierte Fraktion aufweist.

Kontakt Dr. rer. nat. Robert Brüll Fraunhofer LBF Schlossgartenstrasse 6 D-64289 Darmstadt Telefon +49 (0)6151 705-8639 www.lbf.fraunhofer.de

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LABOR

Sichere Medikamententests

Tierversuchsfreie Forschung

Ob gegen Infektionskrankheiten wie Ebola oder Aids oder gegen alters- und umweltbedingte Erkrankungen wie Alzheimer oder Krebs – neue Medikamente sind weltweit gefragt. Die Produktion potenzieller Wirkstoffe ist zwar einfacher geworden, die anschliessenden klinischen Studien sind jedoch langwierig und teuer. Darüber hinaus gehen Tests neuer Medikamente am Menschen mit Risiken einher.

Deshalb werden neue Wirkstoffe zuvor in konventionellen 2-D-Zellkulturen und Tierversuchen getestet, charakterisiert und validiert. Resultate aus 2-D-Zellkulturen sind allerdings oft zweifelhaft, da die Zellen im menschlichen Körper in einer 3-D-Architektur wachsen und mit ihrer Umgebung sowie anderen Zelltypen wechselwirken. Tierversuche sind zeit- und kostenaufwendig und lassen sich aufgrund des unterschiedlichen genetischen Hintergrunds nicht ohne Weiteres auf den Menschen übertragen.

Miniaturisierte Organe auf einen Chip Forscher entwickeln daher sogenannte Organ-on-a-Chip-Systeme: Aus Zellen von gesunden Menschen und Patienten werden miniaturisierte Organe mit 3-D-Drucktechniken auf einen Chip aufgebracht. Die Forschungsgruppe von Ute Schepers am Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) des KIT hat ein solches System entwickelt, das sich durch ein naturgetreu nachgebildetes Blutgefässsystem mit runden, porösen Kanälen auszeichnet.

In der Ausgründung vasQlab des KIT entwickelt Schepers den vasQchip mit Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen weiter – unter ihnen die Doktorandin Va21 8

Bild: Laila Tkotz, KIT

Miniaturisierte Organe auf einem Chip ermöglichen, Arzneimittel vor der Anwendung am Menschen zu testen.

Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat die Forschungsgruppe von Ute Schepers ein solches Organ-ona-Chip-System mit naturgetreu nachgebildeten Blutgefässen entwickelt. Die Doktorandin Vanessa Kappings, die an der Weiterentwicklung des vasQchip beteiligt ist, hat nun den Lush Prize 2017 zur Förderung tierversuchsfreier Testmethoden in der Kategorie Nachwuchsforscher gewonnen und erhält 12 000 Euro für ihr Projekt.

Vanessa Kappings bei der Arbeit mit dem vasQChip, der miniaturisierte Organe und naturgetreu nachgebildete Blutgefässe vereint.

nessa Kappings, die am KIT Chemische Biologie studiert hat und auf dem Gebiet des Tissue Engineering, das heisst der künstlichen Herstellung biologischer Gewebe, tätig ist.

Auf dem vasQchip gelangen die zu testenden Wirkstoffe über die künstlichen Blutbahnen in die miniaturisierten Organe.

Deren Reaktion lässt sich automatisiert auswerten. So lassen sich Wirkung und Verträglichkeit eines Wirkstoffs bereits in der präklinischen Phase untersuchen, ohne Experimente am Tier oder am Menschen durchzuführen. Die Miniaturisierung ermöglicht die Parallelisierung und Automatisierung Tausender Tests auf kleinstem Raum.

Derzeit arbeitet das Team an der Entwicklung von durchbluteten Haut-, Leber-, Darm- und Hirnmodellen sowie Tumormodellen und an der Kombination verschiedener miniaturisierter Organe auf einem Chip. «Unser Ziel ist, der Pharmaindustrie und auch der Kosmetikindustrie geeignetere Alternativen zu Tierversuchen zu liefern und sie von den Vorteilen zu überzeugen: präzisere Vorhersagbarkeit der Wirkung auf den Menschen, geringere Kosten sowie Schonung von Mensch und Tier», erklärt Kappings. Die Doktorandin widmet sich zurzeit vor allem der Entwicklung von verschiedenen Tumormodellen. www.kit.edu 12/2017

MEDIZIN

Erfolgreicher Angriff auf Plasmodien

Eine neue Waffe im Kampf gegen Malaria Malaria ist eine parasitäre Tropenkrankheit, die durch den Stich weiblicher Anopheles-Mücken übertragen wird.

Forscher der Universitäten Genf und Bern haben einen neuen Ansatz entdeckt, mit dem der Malariaparasit bei jedem Schritt in seinem Lebenszyklus blockiert werden kann. Die Erkenntnisse sind nicht nur im Kampf gegen Malaria relevant, sondern auch in der Bekämpfung anderer Parasiten.

Der Malariaerreger, Plasmodium falciparum, ist in vielen tropischen Ländern verbreitet und tötet jährlich mehr als 500 000 Menschen, davon sind etwa 80 Prozent Kinder unter fünf Jahren.

Obwohl es schon lange medikamentöse Behandlungen gegen Malaria gibt, waren die Erfolge im Kampf gegen die Krankheit bislang eher gering. Mit der Identifizierung von zwei Proteasen – Enzymen, die Proteine spalten können – und die für das Überleben und die Verbreitung des Parasiten lebenswichtig sind, sowie eines Moleküls, das den Parasiten hemmen kann, haben Forscher der Universitäten Bern und Genf Hoffnung im Kampf gegen Malaria geweckt. Ihre Entdeckung könnte zur Entwicklung neuer Medikamente führen, die nicht nur das Parasitenwachstum im

Menschen hemmen, sondern auch die Übertragung vom Menschen zum Moskito und umgekehrt.

Schwierige Bekämpfung Malaria verursacht typische Fieberschübe, aber auch sehr schwere Komplikationen, die vor allem in Kleinkindern zum Tod führen können, deren Immunsystem noch nicht für den Kampf gegen den Parasiten gerüstet ist.

Die verfügbaren Medikamente konnten aus zwei Gründen bisher die Krankheit weltweit nicht effizient eindämmen: zum einen weil sich Resistenzen gegen die Medikamente entwickeln, und zum anderen weil sich ihre Wirkung auf eine bestimmte Entwicklungsphase des Parasiten beschränkt, ohne aber die Übertragung der Krankheit zu hemmen.

Zudem entwickeln Menschen in den tropischen Übertragungsgebieten eine SemiImmunität: Wenn sie sich mit dem Parasiten infizieren, sind bei ihnen die Symptome der Erkrankung sehr viel schwächer.

Wenn sie jedoch wieder von einem Moskito gestochen werden, können sie zum Überträger werden – selbst wenn sie Malariamedikamente einnehmen. So unterstützen diese Träger die rasche Ausbreitung der Infektionskrankheit.

Um die Krankheit auszurotten, ist es deshalb unumgänglich, nicht nur den Parasiten in seiner schnell wachsenden Form im Blut zu bekämpfen, sondern auch in seinen Formen davor: nämlich bereits die Formen, die für die Übertragung an Moskitos verantwortlich sind, sowie die Formen in der Leber, da sich der Parasit zunächst in der Leber einnistet, bevor er in die Blutzellen eindringen kann.

Bild: Universität Bern

Eine Parasitenfalle

Lebenszyklus von Plasmodien im menschlichen Wirt und Stelle, an der die «Parasitenfalle» wirkt.

12/2017

Unter der Leitung von Dominique Soldati-Favre, Mikrobiologin an der Medizinischen Fakultät der Universität Genf, entdeckte ein Forscherteam bei Plasmodien, einzelligen Parasiten, neue Angriffspunkte.

Diese sind obligatorisch intrazellulär, das heisst sie können nur überleben und sich ausbreiten, wenn sie Wirtszellen befallen und diese wieder verlassen.

«Bei genauerer Betrachtung von sogenannten Aspartatproteasen haben wir herausgefunden, dass zwei dieser Enzyme für den Parasitenbefall und den Austritt aus infizierten Wirtszellen entscheidend sind. Hemmt man sie, bleibt der Parasit in der Wirtszelle gefangen und geht zugrunde», erklärt Soldati-Favre.

Proteasen fungieren als molekulare Scheren und zerschneiden Proteine, etwa um 1 39

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sie zu aktivieren. Eine der beiden Proteasen, die von den Genfer Wissenschaftlern identifi ziert wurde, hilft dem Parasiten beim Eindringen in die Wirtszelle und bei seiner Freisetzung aus der Wirtszelle. Die zweite wirkt dagegen auf Adhäsine, die beim Anhaften an die Oberfläche der Wirtszelle helfen und für die Invasion notwendig sind. Beide Proteasen sind daher Schlüsselelemente für das Überleben und die Verbreitung der Plasmodien.

«Plasmodien durchlaufen einen komplizierten Lebenszyklus und treffen auf verschiedene Wirtszellen, sei es im Blut, in der Leber oder auch im Mückendarm. Erstaunlicherweise nutzt der Parasit für den Befall und den Austritt aus diesen Zellen jeweils dieselben beiden Aspartatproteasen», sagt Volker Heussler, Professor am Institut für Zellbiologie der Universität Bern. «Indem wir den Parasiten in mehreren Stadien gleichzeitig angreifen können, hoffen wir nicht nur, die Infektion des Menschen bekämpfen zu können, sondern auch die Übertragung auf Moskitos zu blockieren, was für die Kontrolle der Krankheit unabdingbar ist.»

Schlagkräftiger Inhibitor ohne Resistenzbildung Zu Hemmstoffen für andere Aspartatproteasen des Parasiten wurden bereits Studien durchgeführt. Dieser Weg wurde aber nicht weiterverfolgt, weil das therapeutische Potenzial zu gering war. Nach den heutigen Erkenntnissen des Teams um Soldati-Favre sind diese Inhibitoren aber plötzlich wieder interessant: «Tatsächlich fanden wir ein Molekül, das sehr effizient beide von uns identifizierten Parasitenproteasen hemmt», sagt Mathieu Brochet, Professor an der medizinischen Fakultät der Universität Genf. «Bei unseren Versuchen konnten wir keine Resistenzbildung der Parasiten gegen diese Proteaseinhibitoren feststellen», fügt Soldati-Favre hinzu. «Damit umgehen wir womöglich eine der grössten Herausforderungen im Kampf gegen die Malaria. Da der Inhibitor gleichzeitig zwei Enzyme hemmt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass beide gleichzeitig eine Resistenz entwickeln, statistisch gesehen extrem gering.»

Diese Forschungsergebnisse zeigen also eine Achillesferse von Plasmodien auf. Unterstützt durch die Carigest Stiftung, den

Bild: thithawa/fotolia

MEDIZIN

Moskito auf menschlicher Haut, Blut saugend.

Schweizer Nationalfonds und das biopharmazeutische Unternehmen Actelion, könnte damit ein Wendepunkt im Kampf gegen Malaria erreicht worden sein. Voraussetzung dafür ist laut den Forschern, dass die Erkenntnisse dieser Studie in einem therapeutischen Ansatz umgesetzt werden, welcher an die am stärksten von Malaria betroffenen Länder angepasst ist.

Die Ergebnisse sind auch für die generelle Parasitenbekämpfung relevant: Plasmodien gehören zum Stamm der Apicomplexa, die insgesamt ein grosses Wirtsspektrum haben, einschliesslich des Menschen und verschiedener Nutz- und Haustiere. Der in der Arbeit beschriebene Mechanismus scheint bei anderen pathogenen Apicomplexa-Parasiten ebenfalls wirksam zu sein, wie in einer Studie mit dem Erreger der Toxoplasmose, Toxoplasma gondii, gezeigt wurde.

Originalpublikationen [1] Paco Pino et al., «A multistage antimalarial targets the plasmepsins IX and X essential for invasion and egress», Science 358 [6362], 522–528; DOI: 10.1126/ science.aaf8675 [2] Sunil Kumar Dogga et al., «A drug gable secretory protein maturase of Toxoplasma essential for invasion and egress», eLife 2017;6:e27480; DOI: 10.7554/eLife.

27480 Kontakt Prof. Dr. Volker Heussler Universität Bern Institut für Zellbiologie (IZB) Baltzerstrasse 4 CH-3012 Bern Telefon +41 (0)31 631 46 50 volker.heussler@izb.unibe.ch www.izb.unibe.ch

12/2017

Bild: Fotolia/fabiomax

ERNÄHRUNG

Furane in Kaffee (und anderen Lebensmitteln) führen möglicherweise zu langfristigen Leberschäden.

Kleinkinder besonders exponiert

Furane in Lebensmitteln sind nicht unbedenklich Die Verbraucherexposition gegenüber Furan und Methylfuranen in Lebensmitteln könnte möglicherweise zu langfristigen Leberschäden führen. Die am stärksten exponierte Personengruppe sind Kleinkinder, die Furan insbesondere durch den Verzehr von Fertignahrung in Gläschen oder Dosen ausgesetzt sind. Hauptursache für die Exposition anderer Bevölkerungsgruppen ist, je nach Alter und Essgewohnheiten, der Verzehr von Lebensmitteln auf Getreidebasis und Kaffee.

Furan sowie die verwandten Verbindungen 2- und 3-Methylfuran sind chemische Kontaminanten, die sich natürlicherweise in bestimmten Lebensmitteln bilden, wenn diese bei der Verarbeitung, einschliesslich Kochen, erhitzt werden. Diese Stoffe sind seit jeher in gekochten bzw. erhitzten Lebensmitteln zu finden.

Mögliche Gesundheitsrisiken

Bild: Kur t Hermann

Für die vorliegende Bewertung überprüfte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA ) die Furanwerte in Lebensmitteln und nahm eine Abschätzung der

Verbraucherexposition vor. Helle Knutsen, Vorsitzende des Sachverständigengremiums für Kontaminanten in der Lebensmittelkette, erklärt: «Ausgehend von Tierversuchen gelangten wir zu dem Schluss, dass Leberschäden und Leberkrebs die kritischsten gesundheitlichen Auswirkungen sind.»

Knutsen fügt hinzu: «Wie genau Furan Krebs bei Tieren verursachen kann, ist noch nicht vollständig erforscht. Da das Gremium nicht ausschliessen konnte, dass dies auf eine direkte Interaktion mit der DNA zurückzuführen ist, waren wir nicht in der Lage, einen sicheren Grenzwert – eine tolerierbare tägliche Aufnahmemenge – zu

2-Methylfuran, Furan und 3-Methylfuran – ein überschätztes Gesundheitsrisiko?

12/2017

bestimmen. Stattdessen berechneten wir einen ‹Margin of Exposure›.

Wie der Gemeinsame FAO/WHO-Expertenausschuss für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) kamen wir zu dem Schluss, dass das Ausmass der Exposition gegenüber Furan in Lebensmitteln Anlass zu gesundheitlichen Bedenken gibt.»

Am stärksten exponierte Verbraucher Während der durchschnittliche Verzehr von Furan enthaltenden Lebensmitteln für die Mehrzahl der Verbraucher lediglich geringe gesundheitliche Bedenken hervorruft, übersteigt die Exposition bei Verbrauchern, die grosse Mengen an betreffenden Lebensmitteln zu sich nehmen, bis zu dreimal das Niveau, das man als gesundheitlich wenig bedenklich bezeichnen würde.

Die ernährungsbedingte Exposition erhöht sich, wenn zudem 2- und 3-Methylfuran 2 31

ERNÄHRUNG

berücksichtigt werden; so können die Konzentrationen von 2-Methylfuran in Kaffee viermal höher sein als die von Furan.

Bezüglich der Toxizität von Furan und Methylfuranen sowie der Exposition gegenüber diesen Stoffen bestehen noch einige Wissenslücken. Zieht man diese Unsicherheiten in Betracht, ist es allerdings wahrscheinlicher, dass die Sachverständigen der EFSA das Gesundheitsrisiko überschätzen als dass sie es unterschätzen.

Reduzierung der Furanexposition Furane bilden sich aus vielen Substanzen, die natürlicherweise in Lebensmitteln vorkommen, darunter Vitamin C, Kohlenhydrate, Aminosäuren, ungesättigte Fettsäuren und Carotinoide. Die Koch- bzw.

Verarbeitungsbedingungen helfen zu bestimmen, wie viel Furan jeweils entsteht

und wieder verloren geht (hauptsächlich durch Verdunstung) und wie viel in Lebensmitteln enthalten ist, wenn sie verzehrt werden.

Knutsen erklärt: «Unser Gutachten geht darauf ein, wie bestimmte Kochgewohnheiten die Exposition gegenüber Furan und Methylfuranen verringern könnten, wenn man bedenkt, dass Verbraucher diesen Stoffen in einer Vielzahl von Lebensmitteln ausgesetzt sind.»

Zum Beispiel kann aufgrund der Flüchtigkeit von Furan das Erwärmen von Fertigmahlzeiten für Säuglinge und Kleinkinder in einem Heisswasserbad ohne Deckel die Exposition um etwa 15 bis 30 Prozent reduzieren.

Verschiedene Zubereitungsmethoden für Kaffee führen zu unterschiedlichen Verlusten der Furankonzentration. Die Verluste bei gekochtem/türkischem Kaffee sind 3bis 4-mal grösser als bei Filterkaffee und Espresso.

Die Furankonzentration in Toast nimmt mit der Röstzeit und dem Grad der Bräunung zu, wobei Toast vergleichsweise weniger zur Gesamtexposition gegenüber Furan beiträgt.

Wie geht es weiter?

Die wissenschaftliche Beratung der EFSA wird den Entscheidungsträgern auf EUund nationaler Ebene helfen zu entscheiden, ob weitere Massnahmen erforderlich sind.

Originalpublikation «Risks for public health related to the presence of furan and methylfurans in food», EFSA Journal (2017) 15, [10], 5005; DOI: 10.2903/j.efsa.2017.5005

www.efsa.europa.eu/de

Leitmesse für Granulat-, Pulver- und Schüttguttechnologien in der Schweiz

(ehemals: Schüttgut Basel)

Registrieren Sie sich kostenlos auf: www.solids-zurich.ch

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06.11.2017 13:09:22

12/2017

ERNÄHRUNG

43 Gramm pro Tag genügen

Walnüsse senken nachweislich Cholesterin Dass naturbelassene Walnüsse einen positiven Effekt auf den Fettstoffwechsel haben, ist wissenschaftlich erwiesen: Eine Studie unter der Leitung von Klaus Parhofer hat bereits im Jahr 2014 gezeigt, dass regelmässiger Walnussverzehr zu einem Abfall des Non-HDL-Cholesterins («schlechtes» Cholesterin) um sieben Prozent führt.

Nun haben die Ernährungswissenschaftler am LMU-Klinikum in München in einer Folgestudie untersucht, ob der positive Effekt davon abhängt, was die Patienten in der Ernährung weglassen, wenn sie Walnüsse konsumieren.

Die Ergebnisse der prospektiven, randomisierten Walnuss-Studie bestätigen den positiven gesundheitlichen Effekt der Walnuss: 43 Gramm der Baumnuss pro Tag verbessern den Fettstoffwechsel und senken das schlechte Cholesterin nachweislich um rund fünf Prozent. «Und das unabhängig davon, ob man bei der Ernährung Fette oder Kohlenhydrate anstelle der Walnüsse weglässt», erklärt Klaus Parhofer, Oberarzt in der Medizinischen Klinik und Poliklinik IV am Klinikum der Universität München. «Somit können wir mit unserer Studie nachweisen, dass alleinig der Nussverzehr der ausschlaggebende Faktor für den positiven Effekt auf den Cholesterinspiegel ist.»

Versuchsdauer: Acht Wochen

Bild: Pixabay

Doktorandin Charlotte Bamberger betreute in der Studie etwa 200 gesunde Frauen und Männer im Alter von durchschnittlich

63 Jahren. Die Probanden (alle Nichtraucher) wurden in drei Gruppen unterteilt, die innerhalb eines Zeitraums von acht Wochen jeden Tag 43 Gramm Walnüsse verzehrten: Eine Gruppe sollte dabei vor allem auf Kohlenhydrate verzichten, einer zweiten wurde empfohlen vor allem auf Fette zu verzichten und einer dritten eine Kombination aus beidem. In der ebenso langen Periode gab es für eine Kontrollgruppe keine Nüsse, um Vergleichswerte zu haben.

«Interessanterweise haben sich die Probanden auch nur begrenzt an die ihnen vorgegebene Diät gehalten», sagt Parhofer.

«Aber selbst dann, wenn man sich die Personen anschaut, die unsere Empfehlungen konsequent umgesetzt haben, sieht man keinen Unterschied bezüglich der Verbesserung des Cholesterinspiegels. Es spielt also keine Rolle, ob man Fette oder Kohlenhydrate reduziert, während man täglich eine Handvoll Walnüsse isst.»

Walnüsse verbessern den Fettstoffwechsel nachweislich.

12/2017

Kein Einfluss auf den Fettstoffwechsel In einem zweiten Ansatz hat das Team um Parhofer untersucht, ob es einen Unterschied macht, ob die Nüsse mit der Hauptmahlzeit (beispielsweise als Bestandteil eines Salats) oder als Snack konsumiert werden. Hier zeigte sich ebenfalls kein Unterschied auf den Fettstoffwechsel.

Derzeit werden weitere Untersuchungen ausgewertet, die Aufschluss darüber geben sollen, ob und wie sich der Walnussverzehr auf die Bakterienzusammensetzung der Darmflora auswirkt.

Originalpublikation Charlotte Bamberger, Andreas Rossmeier, Katharina Lechner, Liya Wu, Elisa Waldmann, Renée G. Stark, Julia Altenhofer, Kerstin Henze and Klaus G. Parhofer, «A Walnut-Enriched Diet Reduces Lipids in Healthy Caucasian Subjects, Independent of Recommended Macronutrient Replacement and Time Point of Consumption: A Prospective, Randomized, Controlled Trial», Nutrients (2017), 9 [10], 1097; DOI: 10.3390/nu9101097

Kontakt Prof. Dr. Klaus G. Parhofer Klinikum der Universität München Medizinische Klinik und Poliklinik IV Marchioninistrasse 15 D-81377 München Telefon +49 (0)89 4400 73010 klaus.parhofer@med.uni-muenchen.de www.klinikum.uni-muenchen.de

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NEWS

E RZE – IN KÜRZ Ü K N I – E Z R Ü K IN KÜRZE – IN

■ Clariant hat die Genehmigung des Verwaltungsrates für die Investition in eine neue kommerzielle Grossanlage zur Produktion von CelluloseEthanol aus Pflanzenreststoffen unter Anwendung von Clariants sunliquid-Technologie erhalten. Die neue Anlage mit einer jährlichen Produktionskapazität von 50 000 Tonnen wird im Südwesten Rumäniens errichtet. www.clariant.com

■ Alex Gasser wurde zum 1. November 2017 neuer Geschäftsführer der schweizerischen Vertriebsgesellschaft von Endress + Hauser. Karl Meier wird nach mehr als 18 Jahren auf dieser Position zum 31. Dezember 2017 auf eigenen Wunsch in den Ruhestand treten. Gasser arbeitet seit 2014 als Vertriebsleiter bei der Endress + Hauser (Schweiz) AG. www.endress.com

■ Bilfinger und der Schweizer Pharmahersteller Siegfried AG weiten Ihre bestehende Zusammenarbeit aus, durch die am Siegfried-Hauptsitz in Zofingen die Instandhaltungskosten gesenkt und die Anlagenverfügbarkeit gesteigert wurden. An den Standorten Evionnaz (Schweiz), Saint-Vulbas (Frankreich) und Minden (Deutschland) werden durch die Reorganisation die Abläufe und Strukturen nachhaltig optimiert. Die neuen Aufträge haben ein Volumen von rund 117 Millionen Franken. www.is­ch.bilfinger.com

■ Roche wurde zum ersten Mal als eines der weltweit führenden Unternehmen für ihre Massnahmen zum nachhaltigen Umgang mit Wasser ausgezeichnet und in die diesjährige «Water A-List» von CDP aufgenommen. CDP ist eine internationale gemeinnützige Organisation, die sich für die Offenlegung von Umweltinformationen einsetzt. Im Namen von mehr als 800 institutionellen Investoren mit Vermögensanlagen von über 100 Billionen US-Dollar fordert CDP Unternehmen dazu auf, ihre Massnahmen im Umgang mit der zunehmenden Wasserknappheit offenzulegen. www.roche.com

■ Mit der Übergabe der Ratifi kationsurkunde am 6. Oktober 2017 in New York wurde die Schweiz offiziell Mitglied des Klimaübereinkommens von Paris. Für die Schweiz trat es am 5. November 2017, in Kraft.

Es sieht unter anderem die Begrenzung der globalen Erwärmung auf deutlich unter 2 °C gegenüber vorindustriellen Werten vor. www.admin.ch

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■ Die meisten Menschen, die in europäischen Städten leben, sind von schlechter Luftqualität betroffen.

Neue Schätzungen der European Environment Agency (EEA) kommen zu dem Ergebnis, dass in der EU Feinstaub zu 400 000 vorzeitigen Todesfällen jährlich führt. Die grössten

Erzeuger von Luftschadstoffen in Europa sind Strassenverkehr, Landwirtschaft, Kraftwerke, Industrie und Haushalte.

Der neue «Air quality in Europe — 2017 report» der EEA basiert auf offiziellen Daten von mehr als 2500 Messstationen in ganz Europa aus dem Jahr 2015. www.eea.europa.eu ■ Ein neues Konsortium von 14 Partnern aus sieben Ländern will unter Führung des Werkstoffherstellers Covestro erforschen, wie Hüttengase aus der Stahlindustrie besonders effizient und nachhaltig zur Produktion von Kunststoffen verwendet werden können. www.covestro.com ■ BASF hat eine hochmoderne Produktionsanlage für biokatalysiertes Acrylamid im Chemie-Industriepark in Nanjing, China, eröffnet. Mit der Investition in die eigene BioACMAnlage stärkt das Unternehmen seinen Produktionsverbund, um eine zuverlässige und qualitativ hochwertige Produktion von Polyacrylamid für die Kunden in Asien-Pazifik, insbesondere in China, sicherzustellen. Die Anlage verfügt über eine jährliche Kapazität von mehr als 50 000 Tonnen biokatalysiertem Acrylamid. www.basf.com ■ Die Wacker Chemie AG erweitert in China ihre Produktionskapazitäten für Silicon- und Polymerprodukte sowie ihre

Forschung- und Entwicklung und baut so ihre Marktposition in der Region weiter aus. Konkret erweitert das Unternehmen seine Festsiliconkautschuk-Herstellung in Zhangjiagang sowie seine Kapazitäten für Vinylacetat-Ethylen (VAE)Copolymerdispersionen in Nanjing. Auch das Technical Center in Shanghai wird ausgebaut. Für die Erweiterungen sind Investitionen von insgesamt 20 Millionen Euro vorgesehen. www.wacker.com ■ Wissenschaftler aus dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) haben ein Verfahren zum Galvanisieren von ABS-Kunststoffen entwickelt, das auf den Einsatz von gefährlichen Chrom-VIVerbindungen verzichtet und auch keine anderen Beizverfahren nötig macht. Das im Labormassstab erfolgreich getestete Verfahren lässt sich relativ leicht in existierende Produktionslinien integrieren. www.ipfdd.de ■ Lonza wird im 4. Quartal 2017 das Lonza Collaborative Innovation Center (CIC) im neuen Life Science Park am Stadtrand von Haifa in Betrieb nehmen. Im knapp 1000 Quadratmeter grossen Zentrum werden 15 bis 20 Mitarbeiter beschäftigt werden. Mit der Lancierung des CIC will Lonza die Forschungs- und Entwicklungsprojekte des Pharma- und Biotech-Segment beschleunigen. www.lonza.com

12/2017

NEWS

Ernennungen am Biozentrum der Universität Basel

Bild: Uni Basel/Peter Schnetz

Bild: Uni Basel/Thomas Hubbuch

Alexander F. Schier wird ab 2018 neuer Leiter des Biozentrums der Universität Basel. Der Universitätsrat hat den an der Harvard-Universität arbeitenden Forscher zum neuen Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie berufen. Gleichzeitig wurde Susan Mango am Biozentrum zur Professorin für Zell- und Entwicklungsbiologie gewählt.

Geboren 1964 in Basel und aufgewachsen in Birsfelden und Oberwil BL, studierte Alexander F. Schier Zellbiologie am Biozentrum der Universität Basel, wo er 1992 bei Walter J. Gehring promoAlexander F. Schier. viert wurde.

Als Postdoc forschte er darauf am Massachusetts General Hospital und an der Harvard University in Cambridge (USA). 1996 wurde er Assistenzprofessor am Entwicklungsgenetik-Programm des Skirball Instituts und der Abteilung für Zellbiologie der New York University School of Medicine, bis er 2005 als Professor an der Abteilung für Molekulare und Zellbiologie an die Harvard University zurückkehrte.

Schier ist international anerkannt für seine Pionierarbeiten zur Entwicklung der Wirbeltiere anhand des Zebrafischs als Modellorganismus. Sein Interesse gilt auch den Mechanismen des Schlafs und des allgemeinen Verhaltens.

Susan Mango wurde als US-Staatsbürgerin im Jahr 1961 in New York City geboren und erwarb nach dem Studium an der Harvard University ihren Doktortitel (PhD) an der Princeton UniversiSusan Mango. ty. Als Postdoktorandin forschte sie an der University of Wisconsin-Madison/Howard Hughes Me12/2017

dical Institute und war darauf H.A. and Edna Benning Professor of Oncological Sciences an der Universität Utah in Salt Lake City.

Ihre Forschungsarbeiten befassen sich mit den Mechanismen der Organbildung anhand des Fadenwurms C. elegans als Modellorganismus. Dabei kombiniert ihre

Forschungsgruppe die Molekulargenetik, die Genomik und zellbiologische Ansätze, um die Organogenese in allen Aspekten zu erforschen.

Quelle: Pressemeldungen der Universität Basel (bearbeitet)

Thinking Forward.

GPC/SEC Theorie oder Praxis?

Wenn wir eines können, dann beides.

PSS analysiert für Sie alle typischen Makromoleküle und entwickelt Produkte von Anwendern für Anwender. Bei uns finden Sie alles, was Sie für die Charakterisierung Ihrer Produkte benötigen, von GPC/SEC- und LC/2D-Anlagen über Serviceanalytik und Consulting, Methodenentwicklung und Qualifizierung bis hin zu Schulungen und Trainings.

Und all das mit persönlichem und direktem Support von PSS-Experten, die täglich mit unseren Produkten arbeiten. Kann es bessere Tester für die Praxis geben?

GPC/SEC – Wir bringen’s voran

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Die passende GPC/SEC-Lösung gibt’s bei PSS unter:

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NEWS

Der Gewinner wird zur Preisverleihung anlässlich des 10-jährigen Jubiläums der Metrohm Schweiz AG zu den Tagen der offenen Tür am 1./2. Juni 2018 eingeladen. Darüber hinaus werden aus allen nationalen Preisträgern die drei Besten ins Headquarters nach Herisau eingeladen.

Anmeldung www.metrohm.com/de-ch/ myca Kontakt Dr. Markus Gude Marketing Metrom Schweiz AG Areal Bleiche West CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)79 669 8636 markus.gude@metrohm.ch

Bild: Metrohm

Vor 75 Jahren legte Bertold Suhner, ein junger und brillanter Ingenieur, den Grundstein für das innovative Unternehmen, das Metrohm heute ist.

Metrohm würdigt diesen Innovationsgeist und animiert junge Forscher und junge Forscherinnen, der Welt ihre Ideen zu präsentieren und den Metrohm Young Chemist Award zu gewinnen. Der «Metrohm Young Chemist Award 2018» wird in allen Ländern mit einer lokalen Metrohm-Vertretung ausgeschrieben.

Bewerber erhalte so die Chance, bis zu 7500 CHF sowie 4 VIP-Tickets für das St. Gallen OpenAir zu gewinnen. Einsendeschluss für den Abstract der wissenschaftlichen Arbeit ist der 30. März 2018.

Der Metrohm Young Chemist Award.

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Artensterben – auch in der Schweiz

Bild. Wikipedia

Metrohm Young Chemist Award 2018

Ausgestorben: Das Niedriges Veilchen Viola pumila wurde in der Schweiz letztmals 1943 in Prangin (Waadt) gesehen.

Pflanzen, Tiere und Pilze sterben nicht nur im Regenwald aus, sondern auch bei uns. In der kürzlich erschienenen Ausgabe des Magazins Hotspot «Auf den Spuren des Artensterbens» macht das Forum Biodiversität Schweiz der Akademie der Naturwissenschaften das Ausmass und die Mechanismen des Aussterbens in der Schweiz sichtbar.

Das Heft 36 der Zeitschrift des Forums Biodiversität Schweiz kann unter https://naturwissenschaften.ch heruntergeladen werden.

Aussterben passiert nicht von heute auf morgen; vielmehr bahnt es sich langsam an. Zuerst gibt es immer weniger Individuen einer Art, dann verschwinden einzelne Populationen, das Verbreitungsgebiet wird löchriger – und irgendwann geht die Art endgültig verloren.

Mit jedem Aussterben endet ein einzigartiger Zweig des in Milliarden Jahren entstandenen Baums des Lebens – was damit verloren geht, ist irreversibel und lässt sich auch mit neusten technischen Methoden nicht wiederherstellen.

Im neusten Hotspot «Auf den Spuren des Artensterbens» präsentieren Wissenschaftler und Biodiversitätsfachleute die neusten Erkenntnisse zum Ausmass und zu den Mechanismen des Aussterbens in der Schweiz. https://naturwissenschaften.ch

12/2017

VER ANSTALTUNGEN

maintenance Schweiz 2018 und Solids Zurich

Instandhaltung: wichtiger Wettbewerbsvorteil

«Mit der elften Ausgabe der maintenance Schweiz stellen wir weiterhin eine erfreuliche Entwicklung fest. Es zeigt sich, dass die Messe für industrielle Instandhaltung einen festen Platz im Messekalender der Aussteller und Besucher hat», sagt David Henz, Messeleiter der maintenance Schweiz und SOLIDS Zurich bei Easyfairs Schweiz.

Gleichzeitig findet die Solids (ehemals Schüttgut Basel) erstmals in Zürich statt.

Die Solids Zurich deckt alles rund um Granulat-, Pulver und Schüttguttechnologien ab.

«Das neue Messeduo weckt Neugier und schafft ideale Synergien bei den Besuchenden», ist Messeleiter David Henz überzeugt.

Knapp drei Monate vor dem Start sind die beiden Messen auf Kurs. Unter den Ausstellern sind wichtige Keyplayer der beiden Branchen wie beispielsweise Alpiq, ABB, Belimo Automation, Blaser Swisslube, Bürkert Contromatic, Endress+Hauser, Kaeser Kompressoren, SEW Eurodrive, Siemens sowie Suva anzutreffen.

Breite Unterstützung Die beiden Messen maintenance Schweiz und Solids Zurich geniessen in der Branche einen grossen Rückhalt. Dies zeigt sich auch in der wachsenden Unterstützung durch Branchenverbände. Für die beiden kommenden Messen sind folgende Verbände mit an Bord: fmpro, SVLW, ProKlima, SVC, arv Baustoffrecycling Schweiz, FSKB sowie IND EX e.V.

Erstklassige Fachvorträge in den beiden ScienceCenter Auch im kommenden Jahr wird es in den beiden ScienceCenter wieder spannende Fachvorträge aus Wissenschaft und Wirtschaft geben. Auf der maintenance 12/2017

Bild: EasyFairs

Gut gewartete Anlagen gelten in der globalisierten und digitalen Wirtschaft als unverzichtbaren Wettbewerbs­ vorteil und Erfolgsfaktor, so auch in der Schüttgutindustrie. Über aktuelle Entwicklungen in der Instandhaltungs­ und der Schüttgutbranche diskutieren Fachleute an der maintenance Schweiz 2018 und der parallel stattfin­ denden Solids Zurich am 7. und 8. Februar 2018.

Interessierte Fachbesucher.

Schweiz geben die Suva, die Swisscom, SBB, die die Schweizerische Normierungsvereinigung und weitere spannende Einblicke in die Instandhaltung. Auf der Solids Zurich halten unter anderem Laurent Audergon von arv Baustoffrecycling, Laurence Nicolay von der HES-SO Valais-Wallis sowie Sigfrido Tognini von IEP Technologies Kurzreferate rund um das Thema Schüttgut und Explosionsschutz.

Die maintenance Schweiz 2018 und Solids Zurich auf einen Blick • Termin: Mittwoch und Donnerstag, 7. und 8. Februar 2018 • Ort: Messe Zürich, Halle 3 (maintenance Schweiz) und Halle 4 (Solids Zurich), Zürich-Oerlikon • Öffnungszeiten: Mittwoch, 7. Februar 2018: 9–17 Uhr; Donnerstag, 8. Februar 2018: 9–16 Uhr • Veranstalter: Easyfairs Switzerland GmbH, St. Jakobs-Strasse 170a, CH-4132 Muttenz • www.maintenance-schweiz.ch • www.solids-zurich.ch

Gratis-Ticket per Online-Anmeldung sichern Die reguläre Zweitageskarte für die maintenance Schweiz 2018 und die Solids Zurich kostet 30 Franken. Besucher können beide Fachmessen allerdings kostenlos besuchen, wenn sie sich vorab online anmelden. Der Code für das Gratisticket lautet: 3123. Die Registrierung ist möglich über die Messe-Webseiten www.solidszurich.ch oder www.maintenance-schweiz.ch.

Kontakt Stefan Meier Easyfairs Switzerland GmbH Marketing Project Leader St. Jakobs-Strasse 170a CH-4132 Muttenz Telefon +41 (0)61 228 10 06 Telefax +41 (0)61 228 10 09 Stefan.Meier@easyfairs.com www.easyfairs.com

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TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen JANUAR 2018

FEBRUAR 2018

17.01.

Workshop: Abweichungsmanagement in der Pharma Ort: Rheinfelden Veranstalter: Swiss Cleanroom Concept GmbH Kreuzweg 4, CH-4312 Magden info@swisscleanroomconcept.ch www.swisscleanroomconcept.ch

17.–19-01.

Fachkurs: Sonderabfall Ort: Buchs Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62 837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

17.–19.01.

Kurs: Interpretation von Massenspektren Ort: Dübendorf Veranstalter: Schweizerische Chemischen Gesellschaft (SCG) Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 52 00 infodas@eawag.ch, http://kurse.scg.ch

18.01.

23.01.

24.–25.01.

Grundkurs: Dampf und Kondensat Ort: Suhr Veranstalter: Franz Gysi AG Bachstrasse 34, CH-5034 Suhr Telefon +41 (0)62 855 00 00 zentrale@fgysi.ch, https://fgysi.ch/schulungscenter Kurs: Montageschulung nach EN 1591-4 Ort: Suhr Veranstalter: Franz Gysi AG Bachstrasse 34, CH-5034 Suhr Telefon +41 (0)62 855 00 00 zentrale@fgysi.ch, https://fgysi.ch/schulungscenter Intensivseminar für Reinraum Quereinsteiger Ort: Rheinfelden Veranstalter: Swiss Cleanroom Concept GmbH Kreuzweg 4, CH-4312 Magden info@swisscleanroomconcept.ch www.swisscleanroomconcept.ch

06.02.

Kurs: Basis: GMP Ort: Olten Veranstalter: PMC-support Winkelweg 3, CH-5034 Suhr Telefon +41 (0)44 450 19 20 info@pmc-support.ch, www.pmc-support.ch

06.–07.02.

Seminar: Mikrobiologie für Einsteiger – Einführung in die pharmazeutische Mikrobiologie Ort: Basel Veranstalter: Concept Heideberg GmbH P.O. Box 10 17 64, D-69007 Heidelberg Telefon +49 (0)6221/84 44-0 info@concept-heidelberg.de www.gmp-navigator.com

07.–08.02.

Messe: Solids Zurich 2018 Ort: Zürich Veranstalter: Easyfairs Switzerland GmbH St. Jakobs-Strasse 170 a, CH-4132 Muttenz schweiz@easyfairs.com, www.easyfairs.com

07.–08.02.

Messe: maintenance Schweiz Ort: Zürich Veranstalter: Easyfairs Switzerland GmbH St. Jakobs-Strasse 170 a, CH-4132 Muttenz schweiz@easyfairs.com, www.easyfairs.com

21.–23.02./ 26.02.

Lehrgang: Ausbildung zum Gefahrgutbeauftragten Ort: Buchs Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62 837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

23.02.

Kurs: Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhrchen: Grundlagen und Anwendungen Ort: Dübendorf Veranstalter: Empa-Akademie Überlandstrasse 129 8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 11 11 empa-akademie@empa.ch, www.empa.ch

Der Verlag, die Redaktion sowie der Verband SCV bedanken

sich bei ihren Kunden, Lesern und Mitgliedern für die Unterstützung

im vergangenen Jahr und freuen sich auf ein erfolgreiches, gemeinsames neues Jahr.

Für die bevorstehenden Festtage wünschen wir viele schöne

und besinnliche Momente und für 2018 Glück, Gesundheit und Erfolg.

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12/2017

FIRMEN BERICHTEN

Metallische Bauteile

Technisch und optisch optimierte Oberflächen Wegen besonderer Forderungen an physikalische und chemische Eigenschaften werden für die Medizinaltechnik nur einige metallische Werkstoffe, wie Titan, Edelstähle und Cobalt-Chrom-Legierungen verwendet. Zusätzlich sind häufig die Oberflächen der gefertigten Bauteile zu beschichten oder anderweitig zu behandeln, um alle speziellen Anforderungen zu erfüllen. Zu diesen Anforderungen zählen unter anderem die chemische Beständigkeit, die Rauheit und optische Effekte. Auf hochwertige Oberflächenbehandlungen ist die Rero AG in Waldenburg spezialisiert.

Heinrich Tschopp gründete die heutige Rero AG im Jahr 1882. Es vergoldete zunächst Uhren. Die dafür notwendige Fachausbildung zur Metallbearbeitung und Metallbeschichtung stand bereits damals im Fokus der Eigentümer. Bis heute prägen die hohe fachliche Qualifikation und die richtige Einschätzung technischer und wirtschaftlicher Entwicklungen den Erfolg des Unternehmens.

Seit ihrer Gründung ist das Unternehmen familiengeführt, inzwischen in der fünften Generation. Nach wie vor ist das Unternehmen auf hochwertige Dienstleistungen zur Oberflächenbehandlung von Metallen über das gesamte Spektrum der metallverarbeitenden Industrie ausgerichtet. Es zählt derzeit zu den führenden Dienstleistern auf dem Gebiet der Oberflächentechnik in der Schweiz. Speziell beim Anodisieren von Aluminium bietet das Unternehmen weitreichende Leistungen.

Halil Cebeci berät die Kunden von Rero.

Anodisieren verbessert zum einen die chemische und mechanische Beständigkeit von Aluminiumoberflächen, zum anderen vor allem die Optik. Um Bauteile aus diesem Leichtmetall anodisch zu oxidieren und zu färben, verfügt der Dienstleister über das umfangreichste Farbspektrum aller Anbieter in der Schweiz, in Deutschland und in Österreich. Aktuell behandelt das Unternehmen die Oberflächen von Bauteilen aus einer Vielzahl an Werkstoffen und Branchen, darunter die Medizinal- und die Elektrotechnik, die Elektronik und der Maschinenbau.

Bilder: Guido Schärli

Partner der Medizinaltechnik

Mehr als glatt: Oberflächenbehandlung sorgt für zusätzliche technologische Eigenschaften bei Bauteilen der Medizin-, der Verfahrens und der Antriebstechnik.

12/2017

Für die Medizinaltechnik unterliegen Oberflächen von Geräten besonderen Anforderungen. Dies gilt insbesondere für die Verwendung von Instrumenten und Bauteilen in Kontakt mit dem menschlichen Körper.

Instrumente, Geräte und speziell Implantate sind sorgfältig zu entgraten, zu reinigen, keimfrei zu machen und zu verpacken.

Die Experten der Rero AG bieten dafür ein breites Spektrum an Bearbeitungsverfah-

ren. Dazu sagt Kundenberater Halil Cebeci: «Ein besonders prädestiniertes Verfahren für Medizinalinstrumente unterschiedlicher Art ist das elektrochemische Polieren. Wir betreiben seit über 40 Jahren optimale Verfahren, um Edelstähle mit einer glatten Oberfläche zu versehen. Damit werden beispielsweise Grate, wie sie bei der mechanischen Bearbeitung zurückbleiben, vollständig entfernt. Dies ist vor allem an schlecht zugänglichen Bereichen der Oberfläche wie Hinterschneidungen, Bohrungen oder den Schneiden von Bohrern unerlässlich.»

Bei Medizinalgeräten aus Edelstahl ist zusätzlich die Oberfläche zu passivieren. Das Legierungsmetall Chrom im Edelstahl reagiert mit Sauerstoff zu chemisch beständigem Chromoxid. Durch das Elektropolieren des Edelstahls wird Chrom an der Oberfläche angereichert und zugleich prozessbedingt Chromoxid erzeugt. Der Vorgang bewirkt in einem Arbeitsgang ein Glätten der Oberfläche und eine hocheffi ziente Passivierung (Chromoxid bildet eine Passivschicht). Die glatte Oberfläche vermindert zudem die Neigung zum Anhaften von biologischem Bewuchs erheblich. Das vereinfacht die Entkeimung von medizini-

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FIRMEN BERICHTEN

Innovation vorantreiben

sche Geräten und Instrumenten. Darüber hinaus sind passivierte Oberflächen wesentlich beständiger gegen Korrosion.

Oberflächenbehandlung zu attraktiven Kosten Somit verwirklichen das Elektropolieren und Passivieren mehrere entscheidende Eigenschaften und Vorteile für die Medizinaltechnik. Auf ihren Anlagen behandelt die Rero AG von einigen wenigen bis zu einigen hundert Werkstücken gleichzeitig – abhängig von den Abmessungen und der Geometrie der Bauteile. Wie Cebeci berichtet, kann das Unternehmen dadurch die Oberflächenbehandlung zu attraktiven Kosten verwirklichen.

Weiter erläutert der Experte, der über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Oberflächentechnik verfügt: «Medizinaltechnische Geräte herzustellen erfordert umfassende Kenntnisse der Werkstofftechnik, der Produktionsverfahren und auch Betrachtungen im Hinblick auf Kosten und Verfügbarkeit von Werkstoffen. Dabei kommt die Oberfläche nach meinen Erfahrungen oft zu kurz. Speziell die Oberfläche ist aber am Ende dafür bestimmend, dass ein Gerät oder Bauteil die gewünschten Eigenschaften erfüllt und eine lange Lebensdauer erreicht. Deshalb ist es für unsere Auftraggeber besonders

Biokompatibel und funktional durch speziell behandelte Oberfläche: Instrumente für die Medizintechnik.

vorteilhaft und lohnend, unsere Erfahrungen und unser Know-how bereits beim Design, bei der Konstruktion und in der Planung der Fertigung zu nutzen. Ausführliche Gespräche bewahren nach unseren Erfahrungen vor kosten- und zeitintensiven Korrekturen an den Verfahren und Produkten.»

Um potentiellen Auftraggebern Know-how zu vermitteln, bietet der Oberflächentechniker Weiterbildungen an. Diese Workshops finden in Europa, aber auch in den USA in Zusammenarbeit mit Auftraggebern statt. Cebeci bestätigt, dass stets zahlreiche Teilnehmer diese Veranstaltungen besuchen und von den vermittelten Kenntnissen profitieren.

Prozesse beherrschen: Zur hochwertigen Oberflächenbehandlung verfügt Rero über umfassendes Know-how und viele Jahre Erfahrung.

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Die Weiterentwicklung bestehender Verfahren ist für die Rero AG einer der Schwerpunkte der Geschäftstätigkeit. Cebeci betont diesen Aspekt besonders: «Neuartige Beschichtungen für Instrumente und Einrichtungsgegenstände in keimfreien Umgebungen zu entwickeln, ist nach unserer Ansicht ein lohnender Ansatz für die Zukunft. Beispielsweise könnten sich unsere Kupfer- oder Silberbeschichtungen als geeignet erweisen. Kupfer und Silber wirken keimtötend. Für derartige Projekte arbeiten wir mit renommierten Forschungsinstituten zusammen.» Dazu verfügt das Unternehmen über einen umfangreichen Stab erfahrener Mitarbeiter.

Die Unternehmensführung engagiert sich vor allem beim Erhalt und beim Ausbau des Hightechstandorts Schweiz im Bereich der Oberflächentechnik. Sie gibt wichtige Impulse für die Zukunft. So ist bis zum Jahr 2020 eine weitere Automatisierung der Produktion geplant. Investiert werden soll in zwei Vollautomaten zum galvanischen Versilbern und zum Abscheiden von Schichtkombinationen aus Nickel und Zinn. Damit kann der Dienstleister der steigenden Nachfrage im Bereich Elektrotechnik – vor allem für Stecker und Kontaktelemente – nachkommen. Zugleich wird er hohe Standards für den Arbeits- und Umweltschutz mit verbesserter Ablufttechnik und mit einer neuen Anlage zur Abwasserbehandlung erfüllen.

Das Unternehmen ist heute bereits nach ISO 9001 und ISO 14001 – geprüft von der SQS – zertifiziert. Zahlreiche Prozesse sind validiert. Als eines der wenigen Unternehmen in der Schweiz verfügt die Rero AG über ein validiertes Verfahren zum Elektropolieren und Passivieren von Edelstählen und erfüllt damit die strengen Forderungen der Medizinaltechnik.

Kontakt Rero AG Hauptstrasse 96 CH-4437 Waldenburg Telefon +41 (0)61 965 95 01 Telefax +41 (0)61 965 95 10 info@rero-ag.ch www.rero-ag.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Handling gefährlicher und ungefährlicher Flüssigkeiten

Lohnabfüllung für alle Chargengrössen Ganz gleich um welche Menge, Rezeptur oder Häufigkeit es sich handelt. Es spielt noch nicht einmal eine Rolle, ob ein Verpackungsprofi oder ein Laie der Auftraggeber ist. Die Fischer Papier AG in Fulenbach ist für alle Bedürfnisse rund um die Lohnabfüllung und Produktion von Gefahrstoffen und anderen Produkten der richtige Partner.

Seit 2010 betreibt die Fischer Papier AG im luzernischen Hinterland eine der modernsten Abfüllanlagen für Gefahrgut und andere flüssige Stoffe. Mit den zwei Bodentanks von je 150 000 Litern und je sechs Kammern verfügt das Unternehmen über genügend Kapazitäten, grosse Lohnaufträge effizient und sauber auszuführen.

Tank, Fass oder Kanister?

Das Unternehmen erledigt gerne auch Kleinaufträge. Die halbautomatische Palettenabfüllanlage erlaubt den kontaminationsfreien Produktewechsel innerhalb weniger Minuten. Im Team sind Profis mit

langjähriger Erfahrung, für die auch Abfüllungen aus IBC und Fässern zum Arbeitsalltag gehören. Sie füllen Gebinde von 0,5 bis 1500 kg exakt nach Vorgabe, handle es sich um entflammbare oder ölige Stoffe, sei es einmal pro Jahr oder täglich.

Know-how und Logistik-Dienstleistungen Kunden werden bei Bedarf umfassend beraten und unterstützt. Egal, ob es um die Auswahl der geeigneten Gebinde oder des optimalen Etikettendrucks geht, oder ob Hilfe bei der Rohstoffbeschaffung bis zur entsprechenden Lager- und Transportlo-

Bilder: Fischer Papier AG

Die moderne Abfüllanlage ermöglicht auto­ matisierte und geeichte Befüllungen.

Nach Abfüllung in Kanister, Fässer oder Tanks von 0,5 bis 1500 kg wird selbst Gefahrgut mit der eigenen Logistik transportiert.

Auszug aus den Leistungen • Abfüllungen Diverse Lösemittel wie IPA, Aceton, MEK Alkylatbenzin 2-Takt/4-Takt Universalverdünner Bio-Ethanol/Ethanol Waschmittel für die grafische Industrie Reinigungsmittel für die Industrie Motoren-Getriebeöle Haarlack/Nagellackentferner Kunstharz-VersiegeIungskomponenten für Badewannen und Duschtassen

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• Beschaffung von Rohstoffen und Verpackungen • Formulierung diverser flüssiger Produkte • 4-farbiger Etikettendruck licht- und wischecht • Konfektionierung und Verpackung nach Kundenvorgaben bzw. nach Vorschriften ADR/SDR • LogistikPlus Einlagerung und Auslieferung der Produkte

gistik benötigt wird. Die Kunden kommen in den Genuss professioneller Unterstützung, bei der die optimale Lösung für das jeweilige Projekt im Zentrum steht.

Die logistisch ausgezeichnete Lage des Betriebs an der Hauptverkehrsachse sichert die schnelle Erreichbarkeit, die termingerechte Auslieferung und hilft dank kurzer Wege, die Kosten für Transport und Anlieferung zu minimieren.

Kontakt Philipp Graf Fischer Papier AG Industrie Allmend 36 CH-4629 Fulenbach Telefon +41 (0)62 387 74 35 philipp.graf@fischerpapier.ch www.fi scherpapier.ch/de/sortiment/ print-supplies.html

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FORSCHUNGSWELT

Stummelfüsser auf der Jagd

Steife Fasern aus Schleim gesponnen Die Natur ist immer wieder ein guter Lehrmeister – auch für Materialwissenschaftler. An Stummelfüssern haben Wissenschaftler, unter anderem des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung, einen bemerkenswerten Mechanismus beobachtet, durch den sich Polymermaterialien bilden. Um Beute zu fangen, schiessen die wurmartigen Kleintiere mit einem klebrigen Sekret, das sich unter Krafteinwirkung zu festen Fäden versteift.

Das Besondere: Die Fäden lassen sich wieder auflösen und danach erneut bilden.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit «Die bei der Bewegung auf den Schleim wirkenden Scherkräfte sorgen dafür, dass dieser zu steifen Fäden aushärtet», erklärt Alexander Bär, Promotionsstudent beim Stummelfüsser-Experten Georg Mayer an der Universität Kassel, das Phänomen. Um den Schleim einer australischen Stummelfüsserart genauer zu untersuchen, arbeitete der Biologe eng mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam zusammen.

Der Chemiker Stephan Schmidt etwa, mittlerweile an der Heinrich-Heine Universität in Düsseldorf, half bei der Aufklärung der Schleimnanostruktur.

Weitere Fragen zur chemischen Zusammensetzung und zu molekularen Prozessen bearbeitete eine vom Biochemiker Matt Harrington geleitete Forschungsgruppe im Bereich Biomaterialien des Potsdamer Instituts. Die interdisziplinäre Wissen23 2

schaftlergruppe interessierte sich dabei vor allem dafür, wie sich Zusammensetzung und Struktur des Sekrets während der Fadenbildung verändern.

Schleimiger Mix aus Proteinen und Fettsäuren «Wir wussten schon vorher, dass der Schleim vor allem aus grossen Proteinmolekülen und Fettsäuren besteht», sagt Alexander Bär. Am Potsdamer Max-Planck-Institut fanden die Forscher nun heraus, dass Eiweisse und Fette gemeinsam winzige Kügelchen formen. «Die Stummelfüsser produzieren die Protein- und Fettmoleküle sowie weitere Komponenten separat», so Bär weiter. «Ausserhalb der Drüsenzellen formen sich die Nanoglobuli dann eigenständig und sorgen für die

fadenbildenden und klebrigen Eigenschaften.» Die Kügelchen werden mit bemerkenswerter Präzision gebildet, denn sie sind einheitlich und im Durchmesser immer rund 75 Nanometer gross.

Ihre flüssige Waffe speichern die Stummelfüsser, bis sie zum Einsatz kommt. Durch Muskelkontraktion schiessen sie den Schleim dann durch zwei Drüsen an beiden Seiten des Kopfs auf Beute oder Feind. «Zunächst ändert sich dabei die klebrige Konsistenz nicht», sagt Bär. «Aber wenn sich das Beutetier bewegt und dadurch Scherkräfte auf den Schleim wirken, werden die Nanoglobuli zerrissen.»

Schwingungsspektroskopische Untersuchungen in Potsdam zeigten, dass Proteine und Fettsäuren dabei voneinander getrennt werden. «Während Proteine sich im Inneren des Schleimfadens zu langen

Bild: Alexander Bär/Nature Communications 2017

Manche Tiere produzieren erstaunliche Materialien. Spinnenseide etwa übertrifft in Sachen Festigkeit sogar Stahl. Muscheln sondern Byssusfäden ab, mit denen sie sich unter Wasser fest an Steine heften können. Ähnlich beeindruckend ist das, was Stummelfüsser von sich geben. Die kleinen Tiere, die wie eine Mischung aus Regenwurm und Raupe aussehen, verspritzen eine klebrige Flüssigkeit, um Feinde abzuwehren oder Beute zu fangen.

Besonders tückisch für Opfer wie Asseln, Grillen oder Spinnen: Sobald diese versuchen, sich aus den Schleimfäden herauszuwinden, verfestigen sich die Fäden durch die Bewegung, so dass es erst recht kein Entkommen mehr gibt.

Schleimige Jagdwaffe: Stummelfüsser, die wie Würmer mit kurzen Beinchen aussehen, fangen ihre Beutetiere mit einem Sekret, aus dem sich Polymerfasern bilden, wenn sich die Opfer bewegen.

12/2017

FORSCHUNGSWELT

Bild: Matthew Harrington/Nature Communications 2017

wenig praktikabel. Doch entscheidend für weitere Inspirationen bei der Materialentwicklung sei das Prinzip, so Harrington.

«Im Moment geht es zunächst noch darum, die Mechanismen besser zu verstehen», betont der Spezialist für Biomaterialien, der inzwischen eine Professur an der McGill University in Montreal angetreten hat. So interessieren sich die Wissenschaftler etwa dafür, warum mechanische Scherkräfte überhaupt die Trennung der Proteine von den Fettmolekülen bewirken.

Oder auch dafür, welche Faktoren die reversible Bildung der immer gleich grossen Nanokügelchen steuern. Auch die Frage, wie sich die Proteineinheiten zu starren Fasern anlagern, ohne miteinander feste chemische Bindungen einzugehen, sei noch offen, so Harrington.

Recycelbare Polymerfasern: Der Schleim von Stummelfüssern enthält Nanokugeln aus Fetten und Proteinen. Scherkräfte bewirken, dass die Proteine Fasern bilden, die von einer fettreichen Schicht eingehüllt werden. Diese lösen sich in Wasser wieder zu den ursprünglichen Nanopartikeln auf, aus denen sich das Polymer erneut formen kann.

Fasern formieren, werden die Fett- und Wassermoleküle nach aussen verdrängt und bilden dort eine Art Ummantelung», so Bär. Die Forscher stellten auch fest, dass der Proteinstrang im Inneren eine Steifigkeit aufweist, die der von Nylon ähnelt. Das erklärt die besonderen Eigenschaften der Fäden.

Ausgehärtete Fäden lösen sich in Wasser wieder auf Durch weitere Versuche fanden die Wissenschaftler heraus, dass sich die ausgehärteten Schleimfäden nach dem Trocknen binnen einiger Stunden wieder in Wasser auflösen lassen. «Erstaunlich für uns war, dass sich Proteine und Lipide dabei offenbar wieder mischen und es zur Bildung der gleichen Nanoglobuli kommt, die wir schon im Ursprungsschleim gefunden haben», sagt Harrington. Die neu gebildeten Eiweiss-Fett-Kügelchen wiesen sogar ähnliche Grössen wie im natürlichen Sekret auf. «Offenbar gibt es also einen definierten Mechanismus der Selbstorganisation, den wir allerdings noch nicht vollends verstehen», so Harrington. Für die Forscher auch interessant: Aus dem zu12/2017

rückgewonnenen Schleim liessen sich erneut klebrige Fäden ziehen. Unter dem Einfluss von Scherkräften verhielten sich diese wie das frisch ausgestossene Stummelfüssersekret: Sie erhärteten. «Das ist ein schönes Beispiel für einen vollständig reversiblen und beliebig wiederholbaren Regenerationsprozess», sagt Harrington.

Der besondere Charme: Das Ganze erfolgt mit Biomolekülen und bei normaler Umgebungstemperatur. Für die Hersteller künstlicher Polymere also vielleicht ein Modell, von dem sie sich viel für eine nachhaltige Produktion von künstlichen Materialien abschauen können.

Das sieht auch Harrington so. Der Biochemiker kann sich gut vorstellen, dass man eines Tages versuchen wird, in ähnlicher Weise auf Basis nachwachsender Rohstoffe Makromoleküle für industrielle Anwendungen zu synthetisieren. Bei Spinnenseide sei es immerhin schon gelungen, entsprechende Proteine industriell zu produzieren und die daraus erzeugten Fasern an die Bekleidungsbranche zu liefern.

Ein Polymer, das sich – wie der ausgehärtete Faden des Stummelfüssers – in Wasser wieder auflöst, wäre zwar vermutlich

Originalpublikation Alexander Baer, Stephan Schmidt, Sebastian Haensch, Michaela Eder, Georg Mayer und Matthew J. Harrington, «Mechanoresponsive lipid-protein nanoglobules facilitate reversible fibre formation in velvet worm slime», Nature Communications 8, Article number: 974 (2017); DOI: 10.1038/s41467-017-01142-x Kontakt Prof. Dr. Matthew J. Harrington McGill University, Montreal MPI für Kolloidund Grenzflächenforschung Am Mühlenberg 1 D-14476 Potsdam-Golm Telefon +1 514 398-3180 matt.harrington@mpikg.mpg.de www.mpikg.mpg.de

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UMWELT

Abgasnachbehandlung mit optimierten Platinpartikeln

Dynamische Katalysatoren für saubere Stadtluft

Platin wird aufgrund seiner guten katalytischen Eigenschaften vielfach in Fahrzeugkatalysatoren eingesetzt, derzeit beträgt die Menge etwa 60 Prozent des europäischen Platinhandels. Die Wissenschaftler des KIT und ihre Partner stellen am Beispiel eines Diesel-Oxidationskatalysators (DOC) – in dem Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid nachverbrannt werden – fest, dass die Partikelgrösse und der Oxidationszustand der Platinkomponente während des Betriebs gezielt verändert werden können. Hierbei spielen die Wechselwirkungen zwischen dem Trägermaterial und dem aufgebrachten Edelmetall eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse zeichnen das Bild einer höchst dynamischen Katalysatoroberfläche, die äusserst sensibel auf externe Einflüsse wie die Abgaszusammensetzung reagiert. Die Forscher zeigen Wege auf, wie diese Dynamik zur Verbesserung von Katalysatoren genutzt werden kann.

Katalytische Aktivität der Materialien eingestellt «Das Besondere ist, dass wir die Grösse und den Zustand der Edelmetall-Nanopartikel auf der Katalysatoroberfläche einstellen können. Die eingesetzten Methoden ermöglichen es uns, dies unter relevanten und sogar realen Arbeitsbedingungen zu nutzen und direkt die katalytischen Aktivität der Materialien einzustellen», sagt Andreas Gänzler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Instituts für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des KIT. Die Forscher haben gezeigt, wie empfindlich der Zustand des Platins auf die Zusammensetzung – etwa das Verhältnis von Kohlenmonoxid und Sauerstoff – und die Temperatur des Abgases reagiert.

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Bild: Olando/fotolia

Den Schadstoffausstoss von Kraftfahrzeugen zu verringern und strenge Abgasnormen gerecht zu werden, ist eine wesentliche Herausforderung in der Katalysatorentwicklung. Ein neues Katalysatorkonzept, entwickelt am KIT in Karlsruhe, könnte helfen, auch beim Kaltstart von Motoren und im Stadtverkehr Abgase effizient nachzu­ behandeln und teures Edelmetall einzusparen. Es nutzt die Wechselwirkung zwischen Platin und dem Ceroxidträger, um die Katalyseaktivität durch kurzzeitige Änderungen in der Motorbetriebsweise zu kontrollieren.

Dank verbesserten Katalysatoren wird die Umwelt weniger stark durch Autoabgase belastet.

Schon in heute verwendeten Systemen zur Abgasnachbehandlung wird der Motorbetrieb gezielt verändert, um die Abgaszusammensetzung einzustellen, etwa zur Regeneration von Russpartikelfiltern oder NO x -Speicherkatalysatoren. Die Studie zeigt auf, dass auf diese Weise auch die Platinaktivkomponente optimal eingestellt werden kann, um die Katalysatoraktivität zu erhöhen und den Bedarf an eingesetztem Edelmetall hierdurch zu reduzieren.

Unter Betriebsbedingungen beobachtet In dem deutsch-französischen Kooperationsprojekt kamen anspruchsvolle Methoden zum Einsatz, mit denen sich die Materialien unter Betriebsbedingungen bei der Arbeit beobachten lassen. Mithilfe der

Elektronenmikroskopie – Environmental Transmission Electron Microscopy (ETEM) – liessen sich strukturelle Veränderungen auf atomarer Ebene des Materials visualisieren. Die Röntgenabsorptionsspektroskopie an der Synchrotron-Einrichtung Soleil im französischen St. Aubin und am Karlsruher Speicherring Kara des KIT ermöglichte es, die Prozesse unter realistischen Abgasbedingungen aufzudecken. «Durch diese Beobachtungen der Katalysatormaterialien unter realen Bedingungen, lassen sich die Erkenntnisse schneller in die Anwendung übertragen», betont Gänzler.

Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse lässt sich die katalytische Aktivität von Diesel-Oxidationskatalysatoren bei niedriger Temperatur erhöhen. Die Wissenschaftler leiten aus ihren Beobachtungen ein vielversprechendes grundsätzliches Konzept ab, 12/2017

Bild Gänzler/KIT

UMWELT

Ein Autokatalysator wandelt giftige Kohlenmonoxid in ungiftiges Koh­ lendioxid um und besteht aus Cer, Sauerstoff und Platin.

um die Grösse und Struktur der Platinpartikel abhängig von der benötigten Katalyseaktivität während des Betriebs gezielt zu steuern. Dies lässt sich unter anderem nutzen, um die Katalysatorleistung beim Kaltstart von Verbrennungsmotoren und während Fahrten im Stadtverkehr deutlich zu verbessern. «Die Struktur der Edelmetall-Nanopartikel lässt sich in der Anwendung zum Beispiel durch kurze Änderungen in der Motorbetriebsweise beeinflussen», sagt Gänzler.

Deutsch-französische Zusammenarbeit Die Erkenntnisse der Forscher versprechen aktuelle und künftige neuartige Katalysatoren zu verbessern und wirtschaftlicher zu machen, denn der Edelmetallgehalt kann dadurch um bis zu 50 Prozent verringert werden. Die Studie, die Jan-Dierk Grunwaldt vom ITCP des KIT «eines der grossen Highlights in der Katalysatorforschung» nennt und in Fachkreisen Resonanz findet, entstand innerhalb der deutsch-französischen Deufrako-Forschungskooperation im Zuge des Projekts «Orca – Oxidations/Reduktions-Katalysator für Dieselfahrzeuge der nächsten Generation». An der Kollaboration beteiligt sind neben dem KIT das Institut de Recherches sur la Catalyse et l’Environnement de Lyon (Ircelyon), die TU Darmstadt, das Chemieunternehmen Solvay und das Materialtechnologie- und Recyclingunternehmen Umicore AG & Co. KG, Standort Hanau.

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Originalpublikation Andreas M. Gänzler et al., «Tuning the Structure of Platinum Particles on Ceria In Situ for Enhancing the Catalytic Performance of Exhaust Gas Catalysts», Angewandte Chemie International Edition 56, [42], 13078–13082 (2017): DOI: 10.1002/anie.201707842 www.sek.kit.edu 12/2017

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UMWELT

Kein Hinweis auf Leben

Methylchlorid im Weltall Ein internationales Team mit Forschern der Universität Bern hat erstmals bei einem jungen Stern sowie im Kometen «Chury» Methylchlorid gefunden – ein organisches Molekül, das auf der Erde durch biologische und industrielle Prozesse erzeugt wird. Dieser Fund in einer lebensfeindlichen Umgebung bedeutet, dass sich das Molekül nicht wie bisher erhofft für die Suche nach ausserirdischem Leben eignet.

Methylchlorid (CH3Cl) ist die häufigste chlorhaltige Substanz in der Erdatmosphäre. Jährlich produzieren Bäume, aber auch Algen und andere Organismen sowie Industriebetriebe bis zu drei Megatonnen dieses Organohalogens. Könnte man in der Atmosphäre von weit entfernten Planeten Methylchlorid nachweisen, wäre dies vielleicht ein Hinweis auf ausserirdisches Leben, so die bisherige Annahme.

Doch nun hat eine internationale Forschungsgruppe das Molekül erstmals dort nachgewiesen, wo es sicher kein Leben gibt: in einer interstellaren Gaswolke bei einem neu entstehenden Stern.

Diese Beobachtung gelang mit dem Radioteleskop Alma in der chilenischen Atacama-Wüste auf 5000 Meter Höhe, wie Edith Fayolle vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, USA, und ihre Kolleginnen und Kollegen in der Fachzeitschrift «Nature Astronomy» berichten. Zum Alma-Team, welches das Sternentstehungsgebiet analysiert, zählen auch Maria Drozdovskaya und Susanne Wampfler vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern. «Die untersuchte Region mit ihrem sonnenähnlichen jungen Stern ist eines der erdnächsten und chemisch reichsten Gebiete. Deshalb ist es bei uns besonders beliebt», erklärt Drozdovskaya: «Unser Sonnensystem könnte zu Beginn vor 4,6 Milliarden Jahren so ausgesehen haben.»

Doch was passiert mit dem Methylchlorid, das in der interstellaren Wolke nachgewiesen wurde? Übersteht das Organohalogen die weitere Entstehungsphase eines Sternsystems oder wird es wieder zerstört, bevor 23 6

Bild: B. Saxton/NR AO/AUI/NSF

Methylchlorid existiert bei Sternen und Kometen

Methylchlorid, das von Alma im Sternentstehungsgebiet IRAS 16293-2422 entdeckt wurde.

Dieselbe organische Verbindung fand die Rosetta-Raumsonde beim Kometen 67P/C.

sich Planeten formen können? Um diese Fragen zu beantworten, kontaktierten die beiden Forscherinnen in Bern die ehemalige CSH-Direktorin und Kometenexpertin Kathrin Altwegg. Die Berner Professorin leitete das Team, das mit seinem Massenspektrometer namens Rosina an Bord der Rosetta-Raumsonde den Kometen 67P/ Churyumov-Gerasimenko («Chury») untersuchte.

Das Alma-Team bat Altwegg, in ihren Daten nach Methylchlorid zu suchen. Wampfler erklärt warum: «Kometen konservieren das Material aus der Anfangszeit unseres Sonnensystems. Wenn wir auf einem Kometen Methylchlorid finden, bedeutet das,

dass es die Entstehungsphase eines Sternsystems überstehen kann.»

Zusammen mit ihrem Kollegen Martin Rubin machte sich Kathrin Altwegg an die Arbeit. «CH3Cl ist ein schwieriges Molekül, da es sich unter anderen versteckt», erklärt die Wissenschaftlerin: «Wir sehen es nur während Phasen, in denen Halogene, also auch Chlorwasserstoff häufig sind. Diese Phasen waren selten, aber es gab einige.»

Tatsächlich gelang es den Berner Forschenden, in Daten vom Mai 2015 das gesuchte Molekül nachzuweisen. «Methylchlorid existiert also durchaus ohne Leben in Molekülwolken und überlebt auch das Anwachsen zu einem Kometen», fasst die Forscherin 12/2017

UMWELT

nen sind noch viel zu selten», sagt Altwegg. «Das Center for Space and Habitability (CSH) hier in Bern bietet dazu die idealen Rahmenbedingungen», fügen Drozdovskaya und Wampfler bei.

Bild: Carlos Padilla (AUI/NR AO)

Originalpublikation Edith C. Fayolle et al., «Protostellar and cometary detections of organohalogens», Nature Astronomy 1, 703–708 (2017); DOI: 10.1038/s41550-017-0237-7

Mit Alma, dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, werden unter anderem interstellare Gaswolken untersucht.

zusammen: «Bei der Suche nach ausserirdischem Leben auf fernen Exoplaneten eignet sich deshalb Methylchlorid kaum als Biomarker, wie bisher erhofft.»

Vermutlich wird Methylchlorid während der Stern- und Planetenentstehung als Eis

auf der Oberfläche winziger, interstellarer Körner gebildet. Um weitere, offene Fragen zu klären, wollen die Wissenschaftlerinnen aus den verschiedenen Forschungsgebieten in Zukunft vermehrt zusammenarbeiten. «Solche Kollaboratio-

7.– 8. Februar, Messe Zürich

Kontakt Prof. Dr. Kathrin Altwegg Universität Bern Weltraumforschung und Planetologie (WP) Gesellschaftsstrasse 6 CH-3012 Bern Telefon +41 (0)31 631 44 20 kathrin.altwegg@space.unibe.ch www.csh.unibe.ch

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VERFAHRENSTECHNIK

Stresstest bestanden

Direktmethanisierung: 60 Prozent mehr Methan Mit einer am Paul Scherrer Institut PSI entwickelten Technologie lässt sich aus Bioabfällen um 60 Prozent mehr Biogas erzeugen als mit herkömmlichen Verfahren. Doch bewährt sich die Technologie auch in der Praxis? Nach einem 1000-Stunden-Test im Vergär- und Klärwerk Werdhölzli in Zürich konnte diese Frage klar mit Ja beantwortet werden. Er wurde in Zusammenarbeit mit dem Zürcher Energieversorger Energie 360° durchgeführt.

Küchen-, Gartenabfälle und Klärschlamm: Bereits heute werden allein im Vergär- und Klärwerk Werdhölzli der Stadt Zürich pro Jahr rund 25 000 Tonnen Bioabfälle und 500 000 Tonnen Klärschlamm zu Biogas verarbeitet. Dazu werden die Bioabfälle und der Klärschlamm vergärt und aus dem entstehenden Rohbiogas wird Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, erzeugt. Dieses wird dann in das Zürcher Erdgasnetz eingespeist.

Doch das bisher eingesetzte Verfahren hat einen Nachteil: Das Rohbiogas enthält nur etwa 60 Prozent Methan. Rund 40 Prozent besteht aus Kohlendioxid, das aufwendig abgetrennt werden muss, damit das erzeugte Biomethan nutzbar gemacht werden kann.

Eine Alternative zum bisherigen Aufbereitungsverfahren bietet die sogenannte Direktmethanisierung. Die Idee dahinter ist bestechend einfach: Statt das CO2 abzutrennen, wird Wasserstoff zugeführt. Dieser wird zu einer Reaktion mit dem CO2 Die ESI-Plattform am PSI Cosyma ist Teil der Energy-System-Integration-Plattform des PSI. Die ESI-Plattform hat im Herbst 2016 ihren Betrieb aufgenommen. Ihr Ziel ist es, in enger Zusammenarbeit mit Partnern aus Forschung und Industrie verschiedene Varianten der Power-to-Gas-Technologie auf ihre technische und wirtschaftliche Machbarkeit hin zu untersuchen und weiterzuentwickeln. Der Testbericht «Direct Methanation of Biogas» ist auf der Webseite des Bundesamtes für Energie BFE (www.aramis.admin.ch/Texte/?ProjectID =3692499) abrufbar.

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Bild: Energie 360°

Martina Gröschl/PSI

Die Testanlage Cosyma hat am Vergär- und Klärwerk Werdhölzli in Zürich einen 1000-Stunden-Dauertest absolviert.

angeregt, aus der wiederum Methan entsteht. Das erhöht nicht nur insgesamt die Methanausbeute aus dem Rohbiogas.

Auch ist das Methan von so guter Qualität, dass es ohne zusätzliche Aufbereitung in das Erdgasnetz eingespeist werden kann.

Zudem kann das Rohbiogas fast vollständig verwertet werden.

Erfolgreicher Praxistest Dass sich diese Idee auch in der Praxis bewährt, konnte ein 1000-Stunden-Test mit einer am Paul Scherrer Institut PSI entwickelten Technologie zeigen. Der Praxistest wurde im Vergär- und Klärwerk Werdhölzli in Zürich durchgeführt und bildet den Kern eines Projekts, das das PSI in Zusammenarbeit mit dem Zürcher Energieversorger Energie 360° mit Unterstützung des Bundesamtes für Energie BFE und dem Forschungsfonds der Schweizerischen Gas-

wirtschaft durchgeführt hat. Herzstück der eingesetzten Technologie ist ein Wirbelschichtreaktor. In ihm wird ein Katalysator aus Nickel aufgewirbelt und mit dem zuvor gereinigten Rohbiogas und dem zugeführten Wasserstoff vermischt. Der Katalysator sorgt dafür, dass das CO2 mit dem Wasserstoff zu Methan umgewandelt wird.

Die nun vorliegenden Ergebnisse bestätigen, dass die am PSI entwickelte Technologie zu einer deutlich höheren Methanausbeute führt: «Wir konnten im Vergleich zu herkömmlichen Aufbereitungsverfahren um etwa 60 Prozent mehr Methan erzeugen», sagt Serge Biollaz, Projektleiter seitens des PSI. Zu den kritischsten Herausforderungen des 1000-Stunden-Tests zählte die Zusammensetzung des Rohbiogases. Denn dieses variiert je nach der zugrunde liegenden Biomasse. Das Rohbiogas kann zudem Verbindungen enthalten, die den 12/2017

VERFAHRENSTECHNIK

Bild: Mahir Dzambegovic, PSI

für das Verfahren eingesetzten Katalysator schädigen und deshalb vor der Methanisierung abgetrennt werden müssen – wie zum Beispiel Schwefelverbindungen. «Eines unserer wichtigsten Ergebnisse ist, dass die Anlage unseren Prognosen entsprechend mit diesen unterschiedlichen Zusammensetzungen des Rohbiogases zurechtkam und über den gesamten Testverlauf stabil lief», betont Biollaz.

Die Frage der Wirtschaftlichkeit Neben der technischen stand auch die wirtschaftliche Machbarkeit auf dem Prüfstand. Denn letztendlich entscheidet diese darüber, ob ein Verfahren in einem industriellen Massstab umgesetzt wird. Um diese abzuschätzen, ging das Projektteam von derzeitigen Rahmenbedingungen aus, also von den aktuellen Kosten für den für das Verfahren benötigten Strom und den erforderlichen Anlagenkomponenten.

Das Ergebnis ihrer Berechnungen: Die Kosten für die Direktmethanisierung sind in etwa gleich hoch wie bei herkömmlichen Biogas-Aufbereitungsanlagen. Ein wichtiger Kostentreiber ist die Investition für den Elektrolyseur, mit dem der für das Verfahren benötigte Wasserstoff hergestellt wird. Ein weiterer wesentlicher Kostentreiber sind die im Betrieb anfallenden Stromkosten.

Um die wirtschaftliche Attraktivität von Direktmethanisierungs-Anlagen sicherzustellen, müssten Wege gefunden werden, diese zu senken. Zudem fallen nach den derzeit geltenden regulatorischen Rahmenbedingungen hohe Stromnutzungsgebühren an. Um konkurrenzfähige Preise für das Biomethan zu erzielen, müsste der

Wie die Direktmethanisierung funktioniert: schematische Darstellung des Prozesses.

Strom direkt vor Ort erzeugt und der Elektrolyseur in unmittelbarer Nähe der Direktmethanisierungs-Anlage platziert werden, so der Schluss des Projektteams.

Aus Anwendersicht sind die Ergebnisse des 1000-Stundentests in jedem Fall vielversprechend: «Insbesondere für mittelgrosse Biogasanlagen sehen wir hier Potenzial», sagt Peter Dietiker, Bereichsleiter Erneuerbare Energien bei Energie 360°.

Dazu zählen Anlagen, die pro Jahr zwischen 5 und 15 Gigawattstunden Biogas produzieren. Rund 40 Anlagen dieser Grössenordnung sind in der Schweiz derzeit in Betrieb.

Die nächsten Schritte Die Testanlage namens Cosyma (Cosyma steht für Container-basiertes System für die Methanisierung) ist mittlerweile wieder ans PSI zurückgekehrt. Im nächsten Schritt wollen die Forscher untersuchen, ob ihr Verfahren auch mit Gülle funktio-

niert, wie sie in grossen Mengen in der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung anfällt. Derzeit wird die Testanlage an die zu erwartenden Anforderungen adaptiert.

Diese betreffen insbesondere die Gasreinigung, die vor der eigentlichen Methanisierung durchgeführt wird. Denn das bei der Güllevergärung entstehende Rohbiogas setzt sich aus anderen Komponenten zusammen, als jenes, das bei der Vergärung von Bioabfällen aus Haushalten und Klärschlamm aus der Abwasserreinigung entsteht.

Kontakt Dr. Serge Biollaz Paul Scherrer Institut CH-5232 Villigen PSI Telefon +41 (0)56 310 29 23 serge.biollaz@psi.ch www.psi.ch

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VERFAHRENSTECHNIK

Kammerflimmern in nanoporöser Gastrennmembran beseitigt

Propylen und Propan mit MOF getrennt

Die Herstellung von hochreinem Propylen für die Polymerisation zum Kunststoff Polypropylen (PP) ist sehr energieintensiv.

Dies geschieht in der Regel durch das Verfahren der kryogenen (tiefkalten) Destillation, bei der hohe Temperaturspannen notwendig sind, da Temperaturen von bis zu –40 Grad Celsius erzeugt werden müssen. Ein neu entwickeltes Verfahren, das mit einer nanoporösen Gastrennmembran arbeitet, könnte diese aufwendige Destillation ablösen und bis zu 80 Prozent Energie einsparen. Dadurch sinkt ausserdem der CO2 -Ausstoss. Die Gastrennmembranen bestehen aus Metallorganischen Netzwerkverbindungen (engl. Metal-Organic Frameworks, kurz MOF), das heisst aus einer dichten Schicht nanoporöser Kristalle.

«MOF haben durch ihre einstellbaren Porengrössen eigentlich optimale Eigenschaften, um Molekülgrössen zu sieben und zum Beispiel auf Erdgasfeldern Propylen von Propan zu trennen. Es sind allerdings weiche Kristalle und bei Raumtemperatur ist immer eine Vielzahl von Gerüstschwingungen aktiv. Der MOF atmet sozusagen», sagt Jürgen Caro, vom Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie der Leibniz Universität Hannover. «Dies führt dazu, dass diese Kristalle unter ihrem eigentlichen Potenzial als Molekularsieb liegen und auch um ein Vielfaches grössere Moleküle durch die Porenöffnungen treten.»

Um dieses Problem zu lösen, haben die Forscher MOF als dünne Membranschichten abgeschieden, durch die dann das zu trennende Gasgemisch geleitet wurde.

Gleichzeitig wurde ein elektrisches Feld über eine Plattenkondensatoranordnung angelegt.

Dazu musste die im Labor bestehende Technik neu designt und in der eigenen Werkstatt komplett aus Teflon gefertigt 24 0

Bild: Alexander Knebel

Einem internationalen Forscherteam ist es erstmals gelungen, durch das Anlegen von elektrischen Feldern die Gastransporteigenschaften von Metallorganischen Netzwerkverbindungen zu verändern. Das Verfahren könnte die Herstellung von Kunststoffen wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen erheblich vereinfachen und dadurch helfen, die Produktionskosten erheblich zu senken.

Die Laboranlage zur Messung der Gaspermeation. Zu sehen ist die modifizierte, komplett aus Teflon bestehende Wicke-Kallenbach Apparatur (weiss), in die Kabel eingelassen sind. Die Membran, eingebaut als Kondensator, kann dann mit dem Hochspannungsgerät defibirilliert werden. Alles ist über den Computer voll automatisiert.

werden. «In unserem Messaufbau konnten wir dann den Effekt messen, den ein elektrisches Feld auf dieses Material hat», sagte Alexander Knebel und ergänzt: «Wir konnten die Gerüstschwingungen der Membran mit einem elektrischen Feld tatsächlich defibrillieren: Die Propylen-/Propan-Trennung verbesserte sich um 33 Prozent durch das elektrische Feld.»

Der Grössenunterschied zwischen Propan und Propylen liegt bei nur 0,03 Nanometern. Eine Trennung dieser beiden Moleküle mithilfe von massgeschneiderter Membrantechnologie ist eine ökologisch und ökonomisch hochinteressante, fordernde und von der Industrie stark geförderte Aufgabe.

An dem Erfolg hat ein internationales Team interdisziplinär zusammen gearbeitet. Für das Verständnis der Messeffekte war unter anderem die Zusammenarbeit mit dem Festkörperchemiker Dirk Volkmer in Augsburg, dem Physiker Alexander Ste-

panov in Novosibirsk zur magnetischen Kernresonanz und dem Physiker Paul Heitjans in Hannover zur dielektrischen Spektroskopie entscheidend.

Originalpublikation A. Knebel et al., «Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields», Science 358 [6361], 347–351; DOI: 10.1126/science.aal2456 Kontakt Alexander Knebel M.Sc. Leibniz Universität Hannover Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie Callinstrasse 3A D-30167 Hannover Telefon +49 (0)511 762 2942 alexander.knebel@pci.uni-hannover www.pci.uni-hannover.de

12/2017

WERKSTOFFE

Rekordwirkungsgrad: 22,3 Prozent

Multikristalline Solarzellen aus Polysilicium Weltweit arbeiten Forschung und Industrie an der weiteren Senkung des Solarstrompreises. Die deutsche Forschung spielt dabei eine führende Rolle. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat jetzt seinen erst vor wenigen Monaten erzielten Weltrekordwirkungsgrad für multikristalline Siliciumsolarzellen weiter verbessert. Die Rekordsolarzelle wandelt 22,3 Prozent des Sonnenlichts in elektrische Energie um.

Multikristallines Silicium hat derzeit mit rund 57 Prozent Marktanteil den grössten Anteil an der Solarmodulproduktion weltweit und ist damit das Arbeitspferd der Branche. In den letzten Jahren hingegen sind die Wirkungsgrade für das in der Herstellung etwas teurere monokristalline Material deutlich angestiegen, sodass der Effizienznachteil des multikristallinen Siliciums immer grösser wurde.

Den Freiburger Forschern am Fraunhofer ISE ist es nun gelungen, den erst vor wenigen Monaten aufgestellten Weltrekordwirkungsgrad für multikristallines Silicium noch einmal zu steigern und die Wirkungsgradlücke zum monokristallinen Silicium wieder zu verkleinern. Dabei wurde die für dieses Material magische

Grenze von 22 Prozent überschritten.

22,3 Prozent des auf die Rekordzelle fallenden Sonnenlichts wandelt diese in Solarstrom um und das Potenzial des Materials und der Zelltechnologie ist dabei noch nicht ausgereizt.

Alle Schritte der Prozesskette optimiert Die Verwendung von hochreinem Silicium des Projektpartners Wacker sowie gezielte Anpassungen bei der Kristallisation und bei den Zellprozessschritten auf die Bedürfnisse des multikristallinen Ausgangsmaterials haben den neuen Rekord ermöglicht. Eine wichtige Rolle spielten dabei eine optimierte Plasmatextur sowie

Hochreines Silicium von Wacker

Bild: Wacker

Als Ausgangsmaterial für die neuen Rekordzellen verwendeten die ISE-Forscher hochreines Polysilicium von Wacker. Das Halbleitermaterial wird erhitzt, geschmolzen und in einem Tiegel auskristallisiert.

Nach dem Abkühlen wird der Siliciumblock in Scheiben, Wafer, geschnitten, aus denen wiederum die Solarzellen hergestellt werden.

Polykristallines Silicium des Münchner Che- «Wir haben festgestellt, dass Zellen aus miekonzerns. Aus dem hochreinen Material hochreinem Polysilicium von Wacker den werden Siliciumwafer für die Solar- und spezifischen Anforderungen der SolarzelComputerindustrie hergestellt. lenstruktur am besten gerecht werden», betont Stephan Riepe, Leiter der Gruppe Siliciumkristallisation und Epitaxiematerialien am Fraunhofer ISE. «Durch die konsequente Entwicklung eines High-Performance-Materials konnten wir eine deutlich höhere Zelleffizienz erreichen. In diesem Prozess wird die Struktur von einem nur teilweise aufgeschmolzenen Keimmaterial auf den Kristall übertragen. Die Versuche am ISE haben ergeben, dass das hochreine Granulat von Wacker hierfür besonders gut geeignet ist.»

(Quelle: Aus Pressemeldung von Wacker)

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die am Fraunhofer ISE entwickelte Tunnel Oxide Passivated Contact-Technologie (TOPCon) für die Rückseitenkontaktierung.

Bei diesem Verfahren werden die elektrischen Kontakte strukturierungsfrei auf einer leitfähig passivierten Oberfläche der Solarzelle angebracht. Dadurch lassen sich Ladungsverluste reduzieren und Strom deutlich effizienter gewinnen.

«Wir freuen uns, dass es uns gelungen ist, dieses herausragende Ergebnis zu erzielen», sagt Martin Hermle, Abteilungsleiter Vorentwicklung Höchsteffiziente Siliciumsolarzellen am Fraunhofer ISE und fügt hinzu: «Der Schlüssel zum Erfolg war die gesamtheitliche Betrachtung und Optimierung aller Schritte von der Kristallisation bis hin zu den einzelnen Solarzellenprozessen. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen der Charakterisierung, der Kristallisation und der Solarzellentechnologie konnten wir Schritt für Schritt die Verlustmechanismen reduzieren und eine optimierte Prozesskette erarbeiten».

Bereichsleiter Stefan Glunz ergänzt: «Diese erfolgreichen Ergebnisse bei der Steigerung der Solarzelleneffizienz basieren auf einer kontinuierlichen Entwicklung und zeigen die Stärke der europäischen Forschung. Gleichzeitig weisen sie den Weg für den Einstieg Europas in eine Weltmarkt-relevante Produktion der nächsten Technologiegeneration.»

Kontakt Dr. rer. nat. Martin Hermle Fraunhofer ISE Heidenhofstrasse 2 D-79110 Freiburg Telefon +49 (0)761 4588-5265 www.ise.fraunhofer.de

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WERKSTOFFE

Tanninextraktion aus heimischen Quellen

Kleb- und Verbundstoffe aus Schweizer Holzrinde Aus heimischen Holzrinden kann Tannin für die Herstellung von Kleb­ und Verbundstoffen gewonnen werden, zeigen Studien des Nationalen Forschungsprogramms «Ressource Holz» (NFP 66). Davon könnte unter anderem auch der 3D­Druck profitieren.

Die Rinde heimischer Nadelhölzer hat in der Holzindustrie den Ruf eines Abfallprodukts.

Sie wird ab Sägerei meist direkt verbrannt oder im Gartenbau als Mulch verwendet.

Ein Team des Nationalen Forschungsprogramms «Ressource Holz» (NFP 66) hat nun Verfahren entwickelt, um aus Rindenmaterial hochwertige Tannine zu gewinnen und daraus Kleb- und Verbundstoffe herzustellen.

Tannine sind als bittere Gerbstoffe nicht nur ein Lieblingsthema unter Weinfachleuten. Sie stehen auch im Fokus der Schweizer Holzforschung. Frédéric Pichelin und sein Team an der Berner Fachhochschule (BFH) in Biel sehen in der Tanninextraktion aus heimischen Nadelholzrinden ein grosses Verwertungspotenzial. «Ganz im Sinne der Kaskadennutzung arbeiten wir an einer zusätzlichen Stufe zur stofflichen Verwendung des reichlich vorhandenen Rindenmaterials. Dies eröffnet den Sägereien und nachgelagerten Industrien neue Einnahmequellen auf der Basis von nachwachsenden Ressourcen», fasst Pichelin zusammen.

Wertschöpfung in die Schweiz holen Bereits heute werden zur Herstellung von Holzklebstoffen Tanninextrakte verwendet.

Diese stammen jedoch meist aus Rinden tropischer Holzarten und werden in Übersee produziert. Rinden europäischer Nadelhölzer bleiben bei der kommerziellen Tanningewinnung aussen vor. Daran stören sich die Bieler Forscher schon länger.

Sie haben Verfahren zur Tanninextraktion aus heimischer Rinde entwickelt und anschliessend deren Eignung zur Herstellung von Klebstoffen für Faser- und Spanplatten geprüft.

So gelang es, aus hiesiger Fichtenrinde in einem zweistufigen wässrigen Extraktions24 2

Aus Fichtenrinde im Naturzustand (links) wird Tanninschaum als Material für den Leicht­/ Möbelbau.

verfahren Tannine mit beachtlichem Reinheitsgrad zu gewinnen. Mit diesen Extrakten setzten sie sich dann hinter die Rezeptur von Klebstoffen für Faser- und Spanplatten. Die gewonnenen Erkenntnisse stimmen zuversichtlich: Mit den Extrakten aus Fichtenrinde lassen sich unter Zugabe von Wasser Klebstoffe mischen, die zur Plattenherstellung grundsätzlich geeignet sind.

Zudem kommen die im Technikumsmassstab gefertigten Plattenmuster ohne Zusatz von Formaldehyd aus, das in verleimten Holzwerkstoffen üblicherweise vorkommt und wegen seiner schädlichen Wirkung verpönt ist. Pichelin sagt: «Wir lösen zwei Probleme quasi mit einem Streich: Wir substituieren synthetische und erdölbasierte Klebstoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe und wir beseitigen gleichzeitig gesundheitsschädigende Emissionen in den gängigen Holzfaserund Spanplatten.»

Industrielle Umsetzung geplant Das BFH-Forschungsteam treibt seine Rindenverwertungsideen in Richtung einer industriellen Umsetzung voran. Da die gängigen Tanninextrakte aus Übersee die-

jenigen aus Fichtenrinde bezüglich der Festigkeit und Wasserbeständigkeit von verklebten Holzwerkstoffen noch etwas übertreffen, wird weiter an einem höheren Reinheitsgehalt der heimischen Ex trakte gearbeitet. Dies geschieht unter anderem mit der Entwicklung besserer Extraktionstechniken. Zudem soll die noch zu grosse Variabilität der Tanninausbeuten verringert und damit deren Reproduzierbarkeit erhöht werden. Beides sind Grundvoraussetzungen für die nötige Hochskalierung der Verfahren zur industriellen Reife.

Rindenextrakte für den 3D-Druck Bereits heute werden aus Rinden extrahierte Tannine nicht nur zur Verklebung von Holzwerkstoffen sondern auch von anderen Faserstoffen verwendet. Zusätzliches Potenzial sehen die Bieler Holzforscher auch in tanninbasierten Schäumen für Plattenwerkstoffe im Leicht- und Möbelbau. Tanninschäume zeichnen sich unter anderem durch hohen Brandwiderstand aus, was den Einsatz entsprechender Produkte in brandschutzsensiblen Bereichen befördern wird.

Darüber hinaus spielen die Tanninextrakte eine grosse Rolle in der Entwicklung von 12/2017

WERKSTOFFE

se bewahren bereits in der Natur die Bäume vor Pilzen und Bakterien und können künftig zur biologischen Schutzbehandlung von Holzoberflächen eingesetzt werden.

«Die Anwendungsoptionen von Extrakten aus Holzrinden sind immens. In welche Richtungen all diese Reisen konkret gehen werden, ist noch offen», meint Pichelin.

«Sicher ist nur, dass die Schweiz die besten Reisezüge nicht verpassen sollte.»

Spanplattenmuster mit Tanninklebstoffen.

Verbundstoffen für den 3D-Druck. Den Forschern schweben druckbare Bau- und Designwerkstoffe vor, die ganz oder hautsächlich auf Holz und Rinde basieren.

Schliesslich zeigen sogar die Pharma- und Lebensmittelindustrie gesteigertes Interesse am Grundstoff Tannin – sie haben vor allem dessen antioxidative und antibakterielle Wirkung im Blick.

Und was Tannin selber nicht vermag, leisten unter Umständen die bei der Rindenextraktion ebenfalls anfallenden Inhaltstoffe. Die-

Originalpublikationen Sauro Bianchi et al., «Hot water extraction of Norway spruce (Picea abies [Karst.]) bark: analyses of the influence of bark aging and process parameters on the extract composition», Holzforschung 70 [7] (2016); DOI: 10.1515/hf-2015-0160 Sauro Bianchi et al., «Characterization of condensed tannins and carbohydrates in hot water bark extracts of European softwood species», Phytochemistry 120, December 2015, Pages 53–61; https:// doi.org/10.1016/j.phytochem.2015.10.006

+

Bianchi S. et al., «Analysis of the structure of condensed tannins in water extracts from bark tissues of Norway spruce (Picea abies [Karst.]) and Silver fir (Abies alba [Mill.]) using MALDI-TOF mass spectrometry», Industrial Crops and Products 61, 430–437; DOI:10.1016/j.indcrop.2014.

07.038 Quelle: Schweizerischer Nationalfonds SNF

Kontakt Prof. Dr. Frédéric Pichelin Berner Fachhochschule Institut für Werkstoffe und Holztechnologie Solothurnerstrasse 102 CH-2504 Biel Telefon +41 (0)32 344 03 42 frederic.pichelin@bfh.ch www.bfh.ch

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VERBANDSSEITE

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

ZENTRALVORSTAND Wenn die Chemie stimmt – SCV-Feierabendevent 2017 «Da kommen aber viele Leute!»

Mit dieser kurzen und doch prägnanten Aussage des jungen Berufsmannes Florian Blaser, der sein äusserst erfolgreiches Projekt aus seiner jüngst abgeschlossenen Lehrzeit nicht ohne Stolz vorstellte, kann der Event zusammengefasst werden. Fehlt noch die Ergänzung, dass sich die Stimmung während dem SCV-Feierabendevent 2017 schon beim Eintreffen der Teilnehmer derjenigen des goldenen Herbsttages anglich.

Was wirklich zählt Am Feierabendevent des SCV steht nicht der Verband im Zentrum, sondern seine Mitglieder und Partner sowie die Gastgeber. Das Gastgeber-Triumvirat bestand dieses Jahr aus den Firmen Vega Messtechnik sowie den am Standort Kaisten präsenten Unternehmen BASF und Syngenta.

Für die Begrüssung und die Vorstellung der in Kaisten tätigen Unternehmen wurde uns der Zutritt ins «Werks-Chalet» gewährt. Markus Stoll (BASF)

und Peter Roth (Syngenta) begrüssten die Teilnehmer, gaben einen Einblick in ihre Unternehmenswelt und insbesondere in die Tätigkeit der Firmen am Standort Kaisten. Ein kleiner, aber feiner Standort: energieintensiv in Bezug auf elektrischen Strom und Dampf, anspruchsvolle Prozesse wie zum Beispiel das Hydrieren in Loop-Reaktoren bei 60 bar Druck, hohe Automatisierung, der Einsatz modernster Messtechnik zur Einhaltung der konstant hohen Produktequalität und der Si-

Die Gastgeber von Vega Jürgen Feser und Paride Bonini.

Bilder: Jörg Signer

BASF Anzahl Mitarbeitende weltweit: 113 830 Anzahl Mitarbeitende in der Schweiz: 1600 Davon am Standort Kaisten: 260 Gesamtumsatz 2016: 57,55 Mrd. Euro

Gute Stimmung bei herrlichem Wetter schon beim Eintreffen der Teilnehmer.

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Zum Standort Kaisten: Am Standort Kaisten stellt die BASF vor allem Kunststoffadditive her, darunter grossvolumige Antioxidantien. Zudem ist der Unternehmensbereich Construction Chemicals am Standort aktiv. Antioxidantien werden Kunststoffen und Schmierölen zugesetzt, um die Produkte vor Alterung durch Luftsauerstoff zu schüt-

zen. Sie finden sich in verschiedensten Anwendungen – von der Plastiktüte bis zu hochwertigen Verpackungsmaterialen, von technischen Kunststoffen bis hin zu Motoren- und Getriebeölen. Überdies werden in Kaisten kundenspezifische Mischungen auf mehreren Formgebungsanlagen produziert.

Quelle: BASF

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VERBANDSSEITE

Syngenta Anzahl Mitarbeitende weltweit: 27 810 Anzahl Mitarbeitende in der Schweiz: 2935 Davon am Standort Kaisten: 55 Gesamtumsatz 2016: 12,8 Mrd. US Dollar Zum Standort Kaisten: In der hochautomatisierten Monoanlage wird im durchgehenden Schichtbetrieb in grossen Mengen die Vorstufe für ein Pflanzenschutzmittel hergestellt. Die geographische Nähe zum Werk Münchwilen und zum Forschungszentrum Stein

ermöglichen eine enge Zusammenarbeit und einen Austausch von Fachwissen. Das Werk Kaisten ist dasjenige Syngenta-Werk mit dem höchsten Automatisierungsgrad und dem höchsten pro-Kopf-Produktionsausstoss.

Quelle: Syngenta

Bekannte Gesichter beim Abendessen in der Taverne zum Adler in Laufenburg.

Vega Messtechnik Anzahl Mitarbeitende weltweit: 1200 Messtechnik für höchste Sicherheit in jeder Anwendung: Vega entwickelt und produziert Sensoren für die Messung von Füllstand, Grenzstand und Druck sowie Geräte und Software zur Einbindung in Prozessleitsysteme. Vega Messtechnik setzt Massstäbe in Betriebssicherheit, Messgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit für alle Füllgüter und Prozessbedingungen. Vega ist in

cherheit sowie die kontinuierliche Herstellung im 7-TageSchichtbetrieb. Unterstrichen wurden die dadurch entstehenden hohen Ansprüche durch Jürgen Feser und Paride Bonini von der Vega Messtechnik. Feser ging dabei nicht nur auf die 12/2017

über 80 Ländern mit Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern aktiv. Das Unternehmen und seine Produkte verfügen über alle notwendigen Zertifikate und Zulassungen für den weltweiten Einsatz. Das gilt für den Bereich der technischen Sicherheit genauso wie für die Qualität der Produkte und Dienstleistungen.

Quelle: Vega

Produktpalette von Vega, sondern auch auf die Messprinzipien ein und schlug den Bogen zu den am Standort Kaisten verwendeten Messgeräten.

So kompetent und interessant die Präsentationen auch waren: Chemie- und Pharmatecholo-

Aufmerksames Zuhören während der Vega-Präsentation. gen sind Praktiker. Kein Wunder, schlugen die Herzen nochmals einen Tick höher, als es auf die Rundgänge ging. Der mitten im Kanton Aargau, rund 40 Kilometer östlich von Basel und am Rhein liegende Standort ist mit eigenem Bahnanschluss, Tanklager, Lagerhallen und Kläranlage ausgestattet.

Besonders interessierten uns der Rundgang durch die Produktions- und Technikanlagen.

Imposant mit wie wenigen Mitarbeitenden so viele Kilometer Rohrleitungen und Prozessanlagen bedient werden können.

Automatisierung heisst das Stichwort, welches es auch heutzutage noch erlaubt, in der Schweiz produzieren zu können. Dies hebt den eingangs erwähnten Berufsmann Florian Blaser, seines Zeichens Automatiker, wieder aufs Podest.

Zusammen mit unseren Chemie- und Pharmatechnologen und der Messtechnik von Vega stellt er sicher, dass die Produkte den Standort Kaisten zum richtigen Zeitpunkt und in der geforderten Qualität verlassen.

Netzwerk und Gastronomie Ein guter Feierabendevent zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Teilnehmer mit verschiedenen Personen unterhalten sowie ihr Netzwerk erwei-

Markus während der Vorstellung der BASF im Chalet.

Peter stellt die Syngenta vor. tern können und dabei erst noch etwas sehen und lernen.

Dass die Gastgeber und Teilnehmer nicht mit knurrendem Magen und leeren Händen nach Hause geschickt wurden, das versteht sich von selbst.

Verantwortlich dafür war das grosse Engagement vonseiten unserer Partner Vega, BASF, Syngenta und unseres Medienpartners «ChemieXtra». Dafür gebührt allen Beteiligten ein grosses, herzliches Dankeschön.

Patrick Merkofer Präsident SCV 45

PRODUKTE

Online-SPE-LC/MS komfortabel mit PAL-System

Für die LC/MS bildet die Möglichkeit der online-SPE nicht nur für die Lebensmittel- und Wasseranalytik ein Highlight. Online-SPE ist besonders dann zu empfehlen, wenn in sehr geringen Konzentrationsbereichen gemessen werden muss oder Einflüsse von Matrixkomponenten auf

das Ergebnis minimiert werden sollen. Online-SPE kann wahlweise auf der Basis von PAL-Samplern von CTC Analytics oder dem PICO-System von Spark realisiert werden.

Die PAL-basierte Lösung lässt sich flexibel in unterschiedlichen Automatisierungsgraden verwirklichen,

ganz nach dem Bedarf vor Ort. Die Basic-Variante ermöglicht die automatisierte Direktinjektion, die weiteren Varianten schliessen einen SPE-Schritt in unterschiedlichen Automatisierungsgraden ein.

Alle Konfigurationen basieren auf dem neuen PAL RTC, der mit einem Chronect µSPE-Modul mit 192 Probenpositionen, verschiedenen Spritzen, Ventilen, Probenschleifen und Optionen ausgerüstet wird und in der Lage ist, Spritzen automatisch zu wechseln.

Gesteuert wird alles von Chronos, einer Softwareplattform aus dem Hause Axel Semrau.

Ein einfaches Probenmanagement mit einer automatischen Berechnung des optimalen Zeitplans ist sichergestellt. Diese Frontend-Lösung kann flexibel unterschiedlichen LCMS-Systemen vorangeschaltet werden.

Die online-SPE kann auch auf Basis eines Pico-Systems von Spark umgesetzt werden. In diesem Fall ist

die HPLC direkt enthalten. Bei beiden Lösungen können entweder Wasserproben in 10- oder 20-ml-Vials oder fertige Extrakte in 2-ml-Vials eingesetzt werden. Zur Förderung der Proben enthalten online-SPE Frontend-Lösungen eine Hochdruckspritzenpumpe, die mit Drücken bis zu 300 bar die reproduzierbare Förderung der Probe und eine gleichmässige Beladung der SPEKartuschen sicherstellt. So können problemlos auch grosse Volumina über die Kartusche geleitet werden.

Vertrieb und Wartung erfolgen über autorisierte VAR-Händler (Value Added Reseller) wie Axel Semrau.

Axel Semrau GmbH & Co. KG Stefansbecke 42 D-45549 Sprockhövel Telefon +49 (0)2339/12090 Telefax +49 (0)2339/6030 info@axel-semrau.de www.axel-semrau.de

Inline-Messungen pharmazeutischer Granulate

Granulate sind in der Pharmaindustrie weit verbreitet. Sie sind ein Gemisch aus unterschiedlichen Trä-

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gersubstanzen wie etwa Zucker, Polysacchariden, Polymeren und Zellulose. Dabei variiert die Grösse

der Teilchen zwischen 400 µm und 2,5 mm. Granulate werden in vielen unterschiedlichen Formen verwendet: in Kapseln, die mit Gelatine überzogen sind, als Direktarznei (Globuli) oder in Tablettenform gepresst.

Granulate werden in der Pharmazie auf unterschiedliche Arten produziert. Die häufigsten Prozesse sind die Wirbelschichtgranulation und die Rotorgranulation. Dabei wird das Granulat durch Rotation oder das Einblasen von Luft in Bewegung gehalten, während in Sprüh- und Trocknungsphasen zusätzliche Schichten auf die Partikel aufgetragen werden.

Die einzelnen Partikel wachsen damit Schicht um Schicht an.

Die reproduzierbare und kontrollierbare Freisetzung des Wirkstoffes

kann nur durch eine enge Korngrössenverteilung und Gleichmässigkeit der Form erreicht werden.

Unrunde Körner behindern ausserdem die Rieselfähigkeit des Granulats und behindern damit den Produktionsprozess. Um die Qualität zu gewährleisten, überwacht das Inline-Partikelmesssystem von Sequip mit seinem PAT-Sensor laufend die Granulation mit höchster Präzision. Der Messbereich liegt zwischen 0,2 und 3000 µm.

Tracomme AG Dorfstrasse 8 CH-8906 Bonstetten Telefon +41 (0)44 709 07 07 tracomme@tracomme.ch www.tracomme.ch

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PRODUKTE

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Die höchste Performance weltweit

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Ultraniederdruckregler

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Für sensible Anwendungen im kleinsten Druckbereich.

Dieser Druckregler ist im Labor geeignet für nicht korrosive technische Gase bis Qualität 4.5. Einstellbarer Hinterdruck: 1–150 mbar, Durchflussleistung max. 120l/min. Mit dem Lüdi-OR-Anschlusssystem für Schläuche und Rohre kompatibel.

Shimadzu hat mit dem Nexis GC2030 einen neuen Gaschromatografen der Premiumklasse eingeführt. Er vereint eine hervorragende Nutzerfreundlichkeit mit der Erweiterbarkeit für zahlreiche Applikationen: Er ist mit hochempfindlichen, ultraschnellen Detektoren kompatibel, etwa dem Barriere-Entladungs-Ionisationsdetektor (BID) oder einem Flammenionisationsdetektor (FID), der die welthöchste Sensitivität < 1,2 pg C/s auf Dodekan bietet.

Der Nexis GC-2030 bietet die weltbeste Reproduzierbarkeit und eine herausragende Empfindlichkeit. Die neue LabSolutions-Software erfüllt die Forderungen der FDA 21 CFR Part 11 und unterstützt effiziente Arbeitsabläufe im Labor. Das FarbLCD-Touchpad erlaubt die intuitive Bedienung des GC. Die wichtigsten Merkmale sind: – Das Farb-LCD-Touchpad erlaubt, den GC intuitiv zu steuern. Die Anwender können unterschiedliche Parametereinstellungen konfigurieren, Eigendiagnosen ausführen, Trägergaslecks automatisch suchen und Chromatogramme anzeigen über das Interface der GC-Zentraleinheit. Tägliche Wartungsarbeiten können von Hand durchgeführt werden.

– Mit einem eigenen Prozessor ausgestattet, ermöglicht der Advanced Flow Controller (AFC) ultraschnelle und -genaue Flusssteuerung durchzuführen, die zu der aussergewöhnlichen Reproduzierbarkeit führt. Zahlreiche Steuerungsmodi für das Trägergas werden unterstützt, etwa die lineare Fliessgeschwindig-

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keit, die konstante Trägergasflusssteuerung, und die konstante Druckregelung.

Ebenso können mehrstufige Programme für jeden Steuerungsmodus erstellt werden.

Anschlüsse für bis zu vier Detektoren sind verfügbar.

– Für spezifische Anwendungen lassen sich spezialisierte GC-Systeme konfigurieren – durch das Anschliessen von Flusslinien an bis zu drei Ports, von Detektoren an bis zu vier Ports oder bis zu acht Ventilen an eine optionale Ventilprobenaufgabe. Eine verbesserte Kompatibilität mit der Advanced-Flow-Technologie (AFT), die Rückspülung ermöglicht, hilft ebenso die Produktivität zu steigern wie das Umschalten zwischen Detektoren, Detektor-Splitting und Heart Cutting. Spezielle Funktionen senken Gasverbrauch und Betriebskosten signifikant.

– Die grafische Nutzeroberfläche der neuen LabSolutions-Software erleichtert die Bedienbarkeit. Der Gerätestatus lässt sich mit einem Blick erfassen und die Parametereinstellungen mit einem einzigen Klick aufrufen.

Diverse Funktionen stellen die Übereinstimmung mit FDA 21 CFR Part 11 sicher, und die Datenintegrität unterstützt die Arbeitsabläufe im Labor.

Shimadzu Schweiz GmbH Römerstrasse 3 CH-4153 Reinach Telefon +41 (0)61 717 93 33 info@shimadzu.ch www.shimadzu.ch

innovativ, flexibel und gut H. Lüdi + Co. AG Moosäckerstrasse 86 Postfach CH-8105 Regensdorf ZH Tel. ++41 44 843 30 50 Fax ++41 44 843 30 90 E-Mail: sales@hlag.ch www.hlag.ch

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PRODUKTE

Massendurchflussregler für Hochdruckgasanwendungen

Seit 1985 bietet Bronkhorst Regelventile der Vary-P-Serie an für Hochdruckgasanwendungen bis 400 bar an; der Druckbereich wurde später auf 700 bar erweitert.

Diese Regelventile, die zumeist in einen Massendurchflussregler integriert sind (Serie F-230) bilden eine wesentlich kompaktere und kostengünstigere Alternative im

Aufgrund ihrer extrem dichten, geschlossenen Oberfläche sind Bodensysteme aus Kautschuk äusserst verschleissfest und können auch in Bereichen mit hohen Druckbelastungen eingesetzt werden, wie sie zum Beispiel durch das Befahren mit Flurförderzeugen oder das Rollen schwerer Geräte und Maschinen entstehen.

Durch die Elastizität des homogenen Werkstoffs widerstehen Kautschukböden auch Schlageinwirkungen, beispielsweise durch fallende Werkzeuge, Schlauchkupplungen, Schellen oder andere Metallteile.

Zudem lassen sie sich leicht und wirtschaftlich reinigen und vollständig desinfizieren.

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Ein weiterer Vorteil: Sollte es doch einmal zu einer Beschädigung des Bodens gekommen sein, gestalten sich Instandsetzung und Unterhalt anwenderfreundlich. So können viele Verunreinigungen rückstandslos entfernt werden. Auch Kratzer auf einer durch den Prozess beanspruchten Oberfläche sind nach einer Pad-Anwendung verschwunden.

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Dadurch sind Massendurchflussregler, die mit diesem Ventil ausgestattet sind (Serie F-220) noch kompakter und schneller in ihrem Regelverhalten.

Alle Massendurchflussregler können zudem für Industrieanwendungen (Schutzklasse IP65) angeboten werden. Massendurchflussregler für Hochdruckanwendungen werden vielfach für die Regelung des Gasdurchflusses in chemischen Verfahren angewendet, sowohl im Bereich der Forschung als auch in der Industrie.

Bronkhorst (Schweiz) AG Nenzlingerweg 5 CH-4153 Reinach Telefon +41 (0)617159070 info@bronkhorst.ch www.bronkhorst.ch

Ein Wärmeschrank mit speziellen Eigenschaften

Bild: Dirk Wilhelmy

In Industrieräumen überzeugend

Vergleich zu Durchflussmessern, die mit pneumatisch oder mit einem Servomotor gesteuerten Ventilen kombiniert werden. Vary-PVentile werden zur Regelung des Prozessdrucks zudem häufig in Kombination mit einem Druckmesser von Bronkhorst eingesetzt.

Das Vary-P Ventil ist ein Regelventil, das den Durchfluss in Kombination mit einem Mechanismus reguliert, der eine konstante Druckdifferenz von etwa 6 bar über dem Ventil ermöglicht. Durch diese Funktion können sich Einlass- und Ausgangsdruck des Durchflussoder Druckreglers ändern, ohne einen Einfluss auf die Regelung auszuüben.

Für die Durchflussregelung von Gasen von bis zu 200 bar hat Bronkhorst jüngst ein neues direkt gesteuertes Regelventil entwickelt, ganz ohne Vary-P-Mechanismus.

An der Ilmac Lausanne 2017 wurde der von der Koch Kälte AG neu entwickelte Wärmeschrank K131 WE erstmals präsentiert. Die folgenden Punkte zeichnen dieses Produkt speziell aus: seine 131 Liter Inhalt, der optische Alarm, der geringe Stromverbrauch sowie die natürliche Konvektion.

Der Wärmeschrank ist geeignet für die Lagerung von Textilien im OP-Bereich sowie zur Temperierung diverser Materialien bis +60 °C. (Beim Einsatz für Infusionen wird das Modell K131 WE-I mit integriertem Sicherheitsthermostat empfohlen.) Dank innovativer Platzierung der Luftführungen kann das Gerät voll beladen werden.

Die elektronische Steuerung mit Digitalanzeige kann auf 0,1 °C genau eingestellt werden und verfügt über eine Alarmierung mit potentialfreiem Kontakt. Der Innenraum ist komplett in spezialbeschichtetem Aluminium gefertigt. Dies ermöglicht eine einfache Reinigung sowie eine gleichmässige Temperaturverteilung. Durch die hochwertige Isolation und den Einbau effizienter Heizungen ist der Stromverbrauch gegenüber Konkurrenzprodukten bis 40 Prozent tiefer.

Der Wärmeschrank kann als freistehendes oder als Einbaumodell genutzt werden. Da das Gerät ohne Umluft funktioniert, ist es wartungsarm und störungsfrei.

Der K131 WE wird in Appenzell (Schweiz) produziert und ist sofort lieferbar.

Koch Kälte AG Medizintechnik Zielstrasse 23 CH-9050 Appenzell Telefon +41 (0)71 788 40 30 Telefax +41 (0)71 788 40 31 info@koch-kaelte.ch www.koch-kaelte.ch

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PRODUKTE

Feldbusinstallationen ganz einfach handhaben

Bei Pepperl+Fuchs in Mannheim arbeitet man beständig daran, die Handhabung von Feldbusinstallationen noch einfacher und sicherer zu machen. Mit dem FieldConnex Multi-Input Output (MIO) ist dabei ein weiterer wichtiger Schritt gelungen. Es ist die einzige kompakte Feldbus-Komponente auf dem Markt, die eigensichere Ein-/Ausgänge für binäre Signale mit vier verschiedenen Funktionen bietet.

So ist höchste Flexibilität beim Anlagendesign sichergestellt. Über die FieldConnex MIO können binäre Signale mit vier unterschiedlichen Funktionen in die digitale Infrastruktur eingebunden werden.

Sie erfasst beispielsweise bis zu zwölf diskrete Eingangssignale von Namur-Sensoren. Alternativ steuert sie bis zu vier Ventile inklusive Endlagerückmeldung und Teilhubtest.

Oder sie ermöglicht die Überlaufund Leerstandüberwachung für Behälter und Rohrleitungen durch Vibrationsgrenzwertschalter. Erstmals ist die Komponente auch in der Lage, Signale von Impuls- und Frequenzgebern zu sammeln. Notwendig ist das zum Beispiel bei der Stillstandsüberwachung von kritischen Motoren.

Der neue Multi-Input Output verfügt auch über eine integrierte Losbrech- und Laufzeitüberwachung für Ventile und gibt Alarm, sobald Grenzwerte überschritten werden.

Darüber hinaus halten Teilhubtests selten angesteuerte Ventile gangbar. Diese Funktionen ermöglichen eine gezielte und vorausschauende Instandhaltung mit einer höchst effizienten Verlängerung der Wartungsintervalle. Darüber hinaus werden ungeplante Stillstände vermie-

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den, was die Wirtschaftlichkeit der Anlagen deutlich erhöht.

Gewährleistet ist auch die direkte Austauschbarkeit mit existierenden FieldConnex-Produkten wie Ventilkoppler und Binär-Eingang. Die MIO identifiziert sich dafür auf Nachfrage des Leitsystems als Ventilkoppler oder Binär-Eingang und kann im laufenden Betrieb ausgetauscht werden – ohne, dass das Leitsystem verändert werden muss.

Alle Eingänge des FieldConnex Multi-Input Output sind eigensicher und bieten eine höchst einfache, komfortable Handhabung, da sie en bloc oder einzeln konfiguriert werden können. Für ein effizientes Anlagendesign wird die Komponente in unmittelbarer Nähe zum Sensor installiert. Auf diese Weise werden der Verkabelungsaufwand und somit auch der Kosten- und Zeitaufwand für die Installation deutlich reduziert. Dank verbesserter Kabelführung und grosszügig bemessenem Platz für die Klemmen ist ein einfacher Anschluss gewährleistet. Der FieldConnex Multi-Input Output ist in den Gehäusevarianten Aluminium, GRP sowie Edelstahl verfügbar und auch für die Montage auf DIN-Hutschiene geeignet.

Feeding Technology

Die Kuhner Shaker GmbH (Herzogenrath, Deutschland), Tochterfirma der Kühner AG (Birsfelden, Schweiz, bietet seit März 2017 innovative Lösungen für das Screening unter Fed-batch Bedingungen an.

Bei der Entwicklung neuer Produktionsstämme in der Biotechnologie ist das Screening und Scale-Up unter prozessnahen Bedingungen entscheidend für die Auswahl des optimalen Produktionsstamms.

Dabei sollte die Betriebsweise bereits im Screening an die Bedingungen im Produktionsprozess angeglichen werden. Die Kuhner Feeding Technology ermöglicht eine verlässliche Fed-batch-Betriebsweise im Screening-Massstab.

Durch die Annäherung der Betriebsbedingungen im Screening an die Bedingungen im Produktionsprozess können präzise Aussagen über die tatsächliche Produktivität eines Klons getroffen werden. Negative Effekte der Batchkultivierung, wie Crabtree Effekt, Overflow-Metabo-

lismus, hoher osmotischer Druck oder Sauerstofflimitierungen, werden vermieden.

Für die Substratfreisetzung der Kuhner Feeding Technology ist eine spezielle inerte Polymermatrix verantwortlich. Das System zeichnet sich durch seine hohe Flexibilität hinsichtlich möglicher Substrate, Freisetzungsraten und Kulturgefässe aus.

Das System ist kosten effizient, kann leicht in bestehende Screeningprozesse integriert werden und ist mit Standardlaborausstattung sowohl manuell als auch automatisiert nutzbar. Die Feeding Technology wird steril und ready-to-use geliefert.

Kuhner Shaker GmbH Kaiserstrasse 100 D-52134 Herzogenrath Telefon +49 (0)2407 5548822 Telefax +49 (0)2407 5548824 deoffice@kuhner.com www.kuhner.com www.kuhnershaker.de

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Hygienische Tri-Clamp-Klemmverbindung für Single-Use-Komponenten BioPure, eine Marke der WatsonMarlow Fluid Technology Group, präsentiert Q-Clamp, eine neue, hygienische Tri-Clamp-Klemmverbindung für Single-Use-Komponenten. Diese lässt sich mit einer Hand und ohne Werkzeug bedienen und eignet sich für Einsätze in der Pharmaindustrie und der Biotechnologie.

Q-Clamp bietet die erste zuverlässig manipulationssichere Lösung für Tri-Clamp-Verbindungsklemmen.

Denn sie verfügt über einen zusätzlichen Verschluss, der sich nur durch Zerstörung entfernen lässt.

Acht verschiedenen Farben ermöglichen eine farbliche Identifizierung

kompatibel mit einer Vielzahl von Schlauchstutzen. Unterstützt wird die leichte hygienische Klemme von einem branchenführenden Validierungspaket für nicht medienberührende Bauteile.

und Kennzeichnung bestimmter Prozessabschnitte. Das farbige Verschlussteil kann sowohl vor als auch nach dem Festklemmen der Clamp angebracht werden.

Neu im Sortiment: Outdoor-Schutzbrillen

Semadeni hat das Angebot an Schutzbrillen erneut massiv erweitert, um jeder Gesichtsform eine sichere und zugleich stilvolle Brille anbieten zu können. Einerseits wurde das bestehende Brillensortiment mit Outdoor-Brillen ergänzt und andererseits wurden neue Modelle in verschiedenen Formen für drinnen und draussen aufgenommen.

Sämtliche Outdoor-Brillen verfügen über einen UV-Schutz, sind in diversen Ausführungen wie zum Beispiel in braun, grau oder verspiegelt erhältlich und eignen sich somit auch für Anwendungen ausserhalb des Labors. Zu den Neuheiten zählt auch eine neue formschöne Überbrille in zwei Grössen.

Diese sowie zahlreiche weitere hochwertige, aber dennoch wirtschaftliche Modelle zum Thema Augenschutz sind im jährlich er-

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scheinenden Katalog oder im Webshop unter www.semadeni.com/ webshop zu finden. Das Schutzbrillensortiment wird durch praktische Brillenetuis und Brillenreinigungsprodukte abgerundet.

Die Schutzbrillen sind ein Teilsortiment des umfangreichen Angebots an Produkten rund um den Arbeitsschutz von Semadeni. Darin enthalten sind weitere Produkte für die Anwendungen Hygiene und Reinigung, diverse Handschuhe in verschiedenen Ausführungen, Atemschutzmasken und erste Hilfeartikel.

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Hergestellt und verpackt wird Q-Clamp in einem Reinraum der ISO-Klasse 7. Sie ist nach dem Single-Solvent Approach auf Extractables getestet worden und ist

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Pneumatischer rostfreier Antrieb für Membranventile

Das Modell S360 von Saunders ist ein leichter, kompakter pneumatischer Kolbenantrieb, der sich speziell auch für sterile Biopharma-Anwendungen eignet. Er ermöglicht die automatische Betätigung eines Ventils, entweder als Alternative zum Handaufsatz oder als integrierter Bestandteil eines Steuersystems.

Das Gehäuse des Antriebs S360 besteht aus rostfreiem Edelstahl, welcher für eine gute Korrosionsbeständigkeit, eine robuste Konstruktion und ein feines Oberflächenprofil steht. Optional ist gar eine elektropolierte Oberflächen-

güte von 0,4 µm erhältlich. Dank des glatten korrosionsbeständigen Profils lässt sich der Antrieb optimal reinigen.

Der S360 erbringt zuverlässig Leistungen, hat eine hohe Lebensdauer, einen geringeren Luftverbrauch und im Vergleich zu Membranantrieben eine kompaktere Konstruktion. Der Antrieb kann nach der erfolgten Montage der Membranventile schnell und flexibel ausgerichtet werden, da der Anschluss für die Steuerluftversorgung stufenlos um 360° gedreht werden kann. Dies senkt nicht nur die Installationskosten, es werden auch die Zuführung der Druckluft optimiert und die Gefahr der Knickung der Druckluft-Versorgungsleitungen verhindert.

Es sind zwei verschiedene Versionen des federschliessenden Antriebs mit modularem Aufbau erhältlich. Der S360 Lite Antrieb ist für typische Anwendungen geeignet, während der S360 Power Antrieb bei maximal hohem Betriebsdruck oder schwierigen Schliessbedingungen zum Einsatz kommt.

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