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April 2017

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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EDITORIAL

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Angewandte Hochschulforschung Swiss Made Bei der Biogaserzeugung in Vergäranlagen entsteht aus Bioabfällen und Klärschlamm neben Methan auch bis zu 40 Prozent Kohlendioxid. Vor der Einspeisung ins Erdgasnetz muss das Kohlendioxid abgetrennt werden. Dies muss nicht sein, wie Forscher am Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen gezeigt haben. In einem Wirbelschichtreaktor reduzieren sie das Kohlendioxid im Rohbiogas in Anwesenheit eines Nickelkatalysators mit Wasserstoff zu Methan. Die Biomethanproduktion in bestehenden Biogasanlagen soll sich so um zwei Drittel steigern lassen. Was im Labor funktioniert, muss sich in der Realität erst noch beweisen, muss auch wirtschaftlich betrieben werden können. Beim PSI hat man deshalb eine mobile Demonstrationsanlage gebaut, die jetzt am Zürcher Vergär- und Klärwerk Werdhölzli im 1000-StundenDauerbetrieb getestet wird. Interessant ist die Perspektive, dereinst diese Direktmethanisierung mit Wasserstoff durchzuführen, der mit Überschussstrom von Foto voltaik- und Windkraftanlagen gewonnen wird und als Energie speicher dient (mehr dazu auf den Seiten 48 und 49). ETH-Materialwissenschaftler stellen Keramik in einem energieeffizienten Verfahren her, indem sie Calciumcarbonat-Nanopulver zusammen mit wenig Wasser bei Raumtemperatur verdichten – normalerweise werden keramische Materialien bei Temperaturen deutlich über 1000 Grad Celsius gebrannt. Das Verfahren befindet sich noch im Versuchsstadium. Bis jetzt wurden Materialproben in der Grösse eines Einfränklers gepresst. Für grössere Stücke werden bedeutend höhere Drücke benötigt. Bei der ETH denkt man jedoch weiter: Kohlendioxid aus der Atmosphäre oder aus dem Abgas von Wärmekraftwerken könnte mit einem geeigneten Gesteinspulver zu Calciumcarbonat umgesetzt werden, aus dem sich nach dem oben beschriebenen Verfahren Keramik produzieren liesse. Die Keramikprodukte wären dann Kohlendioxidsenken und würden mithelfen, Wärmekraftwerke klima neutral zu betreiben (Seite 53).

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

FOKUS

Swiss Symposium on Lab Automation

Das Symposium fand zum siebten Mal an der Hochschule für Technik (HSR) in Rapperswil statt.

MEDIZIN Multiresistente Keime entschärfen

Antibiotikaresistenzen vieler Krankheitserreger sind eine der grössten Herausforderungen der modernen Medizin.

NEWS

VERANSTALTUNGEN

CHEMIE Zaubertinte aus der Nanowelt

Treffen der Feinund Spezialchemiebranche Die Farben in plasmonischen Drucken mit Magnesiumpartikeln lassen sich reversibel variieren. Die Chemspec Europe findet vom 31. Mai bis 1. Juni 2017 in München statt.

BIOWISSENSCHAFTEN Seltene Proteine kollabieren früher

Oft entscheiden nur wenige Schlüsselproteine über Leben und Hitzetod einer Zelle.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

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

Erscheinungsweise 10 × jährlich

Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

Jahrgang 7. Jahrgang (2017)

Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189, Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 info@sigimedia.ch

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

Redaktion Dr. Kurt Hermann Peter C. Müller Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

FIRMEN BERICHTEN Peristaltische Dosiereinheiten

Der Einsatz peristaltischer Pumpen wird anhand einer Abfüllanlage für flüssige Vitamine demonstriert.

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Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über. Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Copyright 2017 by SIGWERB GmbH, CH-6301 Zug

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

FORSCHUNGSWELT Der Entropie auf der Spur

Höhere Methanausbeute aus Bioabfällen

Mithilfe eines Rastertunnelmikroskops haben Empa-Forscher die Entropie eines einzelnen Moleküls gemessen.

Mit einer am PSI entwickelten Technologie könnte die Methan ausbeute aus Bioabfällen deutlich gesteigert werden.

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VERFAHRENSTECHNIK

WERKSTOFFE Keramik ohne Brennofen hergestellt

UMWELT Weniger Sauerstoff in allen Meeren

ETH-Materialwissenschaftler entwickelten eine neue KeramikHerstellungsmethode.

Steigende Wassertemperaturen haben weitreichende Folgen auf die Sauerstoffkonzentration in den Meeren.

VERBANDSSEITE SCV-Informationen

ANALYTIK

Der Workflow steht im Mittelpunkt

PRODUKTE Wer vieles bringt . . .

Anregungen zur Workflow-Optimierung bietet die Labvolution mit Biotechnica vom 16. bis 18. Mai 2017 in Hannover.

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Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

April 2017

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20.03.17 15:16

FOKUS

Automation und Instrumentation

Swiss Symposium on Lab Automation Das Swiss Symposium on Lab Automation fand am 16. März 2017 zum siebten Mal an der Hochschule für Technik (HSR) in Rapperswil statt, organisiert vom ILT Institut für Laborautomation und Mechatronik. Im Mittelpunkt der Referate sowie der Ausstellung standen die Automation und die Instrumentation im Life-Scienceund im Medizinalsektor. Im Folgenden werden einige Einblicke in ein weitläufiges und komplexes Gebiet vermittelt.

Kurt Hermann

Höherer Durchsatz, aber kleinere Volumina Seit 2011 entwickelt und implementiert Gregor Dernick bei Roche miniaturisierte Systeme und Workfl ows. Sein Referat:

Bild: HSR

Das Swiss Symposium on Lab Automation ist eine anwendungsorientierte Veranstaltung. Schwerpunkte der Referate waren Neuheiten sowie innovative Entwicklungsansätze für die Laborautomation. Darüber hinaus wurden aber auch die Vorteile der Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Hochschulen sowie Möglichkeiten der staatlichen Förderung von Projekten aufgezeigt: Kaspar Cottier, Gründer und CTO der Firma Creoptix AG in Wädenswil, berichtete über die Unterstützung der KTI und akademischer Partner bei der erfolgreichen Gründung des Unternehmens. Dieses entwickelt und vertreibt analytische Laborgeräte, die in der Life-Science-For-

schung und der Pharmaindustrie zum Einsatz kommen. Interessantes berichtete Jens M. Kelm, CTO und Mitbegründer von InSphero AG in Schlieren: Das erfolgreiche Start-up hat sich auf dreidimensionale Mikrogewebemodelle spezialisiert, die bei der Entwicklung neuer Therapeutika das Verhalten und die Funktion lebender Organe viel besser wiedergeben als konventionelle Zellkulturen.

Die Teilnehmer hatten genügend Zeit, um sich anhand der Ausstellung über Neuheiten zu informieren oder mit Fachkollegen zu diskutieren.

«Höchster Durchsatz – kleinste Volumina: Dilemma oder Zukunft?» wird in den Tagungsunterlagen folgendermassen zusammengefasst: «Im Screening und in den Omics-Technologien werden immer grössere Diversitäten erzeugt und analytisch erfasst. Gleichzeitig besteht die Notwendigkeit, den Substanz- oder Probenverbrauch stark zu reduzieren. Eine lineare Extrapolation des ‹noch viel schneller› und ‹noch viel kleiner› stösst an ihre Grenzen und verlangt nach einem Paradigmenwechsel bei den Konzepten, von denen einige exemplarisch vorgestellt werden.»

Fördern, dispensieren, messen Thomas Weisener, HNP Mikrosysteme GmbH in Schwerin, referierte über «Sensorgeregeltes Fördern und Dispensieren von Flüssigkeiten». Ziel ist es dabei, eine möglichst hohe Genauigkeit zu erreichen. Dies bedingt, dass sowohl die Richtigkeit – das Mass für die systematische Messabweichung – als auch die Präzision – die Streuung der Messergebnisse – stimmen müssen. In einem Systemvergleich zeigte Weisener die Stärken und Schwächen von acht Dosierpumpen für den Laborbereich auf. Für den Picobereich eignen sich vor allem die sehr genauen Druckwellenpumpen. Coriolissensoren sind die absolut genauesten Volumenstromsensoren, da sie den Massen- und nicht den Volumenstrom messen; sie müssen nicht kalibriert werden. Nachteilig ist der relativ hohe Platzbedarf, ein Problem, das bei den thermischen Sensoren nicht besteht. Pulsationen führen zu Dosierschwankungen. Diese sind beispielsweise bei Membranpumpen gross, bei Mikrozahnring4/2017

FOKUS

pumpen mit vielen Kammern dagegen bedeutend kleiner. Auch defekte Dichtungen führen zu Dosierschwankungen. HNPM hat in ihrem geregelten Dosiersystem µ-Dispense eine Mikrozahnringpumpe eingebaut. Sie gewährleistet unter anderem eine hohe Dosier- und Volumenpräzision sowie einen kontinuierlichen, unterbrechungsfreien und pulsationsarmen Volumenstrom. Und dies alles bei einem halben Spritzenpumpenformat als Baugrösse.

Sensoren für die Flüssigkeitshandhabung Helmut F. Knapp, CSEM SA, Center Head Alpnach, sprach über «Facing challenges in miniaturized sample handling». Zu den Herausforderungen bei der Probenbehandlung in der Pharmaindustrie gehören der niedrige Einsatz seltener und teurer Verbindungen, die Reduktion des Platzbe-

darfs durch Verkleinerung der Instrumente sowie die Verbesserung und der Ersatz von Tierversuchen (3R) durch Zellen, Mikrogewebe und kleine Modellorganismen. Im Diagnostikbereich werden insbesondere gefordert: weniger Einsatz teurer Reagenzien, weniger Proben von den Patienten, weniger invasiv, Analysen am Pflegeort (Point of Care) und die Kontrolle des «Process flows». Schwerpunkt des Referats von Weisener waren Sensoren für die Flüssigkeitshandhabung (fluid handling control), von denen er einige vorstellte. Seine Schlussfolgerung: Flüssigkeitsströme lassen sich sehr genau kontrollieren, indem physikalische Prinzipien in einer kreativen Weise Art ausgenützt werden. Sensoren sollen nahe beim Wirkungspunkt integriert werden, nämlich direkt im Flüssigkeitsstrom oder indirekt im Gasweg. Auch entferntere Sensoren wie Vision-Sensoren können eingesetzt werden.

Standardisierung mit SiLA Bart van der Schoot, Seyonic SA, Neuenburg, berichtete über eine neue sensorkontrollierte Pipettierstation, mit der jeder einzelne Flüssigkeitstransfer genau überwacht und vollständig validiert werden kann. Für die effiziente Speicherung und das Handling der umfangreichen Datenmenge des SiLA-kontrollierten Geräts wurde der SiLA-AnIML-Datenstandard implementiert (AnIML = Analytical Information Markup Language). Die Mission von SiLA (Standardization in Lab Automation) besteht darin, internationale Standards zu schaffen, die eine herstellerunabhängige Integration von Geräten und Daten im Labor ermöglichen. Daniel Juchli, Wega Informatik AG, Basel, ist CTO der Non-Profi t-Organisation. Er warb für SiLA 2, der aktuellen SiLA-Version und sprach über die Schwierigkeit, SiLA zum Durchbruch zu verhelfen.

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CHEMIE

Plasmonisches Drucken

Zaubertinte aus der Nanowelt

Glaskünstler des Mittelalters nutzten den Effekt, lange bevor er überhaupt benannt war. Sie färbten die prächtigen Fenster gotischer Kathedralen unter anderem mit Nanopartikeln aus Gold, die im Licht rot leuchteten. Erst Mitte des 20. Jahrhunderts erhielt das zugrunde liegende physikalische Phänomen auch einen Namen: Plasmonen. Solche kollektiven Schwingungen der freien Elektronen werden durch die Absorption einfallender elektromagnetischer Strahlung angeregt. Dabei gilt: Je kleiner die Metallteilchen, desto kürzer die Wellenlänge der absorbierten Strahlung. Irgendwann liegt diese Resonanzfrequenz, also das Absorptionsmaximum, im Bereich des sichtbaren Lichts. Der nicht absorbierte Teil des Spektrums wird dann gestreut beziehungsweise reflektiert und sorgt für einen Farbeindruck. Dann nehmen Metallteilchen, die normalerweise silbrig, kupferfarben oder auch goldglänzend erscheinen, auch ganz andere Farben an.

100 000 Bildpunkte pro Zoll Auf den Effekt setzten Forscher auch, um das plasmonische Drucken zu entwickeln. Dabei werden massgeschneiderte quadratische Metallpartikel gezielt auf einem Untergrund angeordnet. Ihre Kantenlänge liegt im Bereich weniger 100 Nanometer (milliardstel Meter). Das ermöglicht eine Auflösung von 100 000 Bildpunkten pro Zoll (dots per inch: dpi) – ein Vielfaches dessen, was herkömmliche Drucker und auch Bildschirme leisten. Bei Metallpartikeln von einigen 100 Nanometern liegt die Resonanzfrequenz der Plasmonen im Bereich des sichtbaren Lichts. Fällt weisses Licht auf solche Teilchen, erscheinen diese in einer bestimmten Farbe, zum Beispiel rot oder blau. Wel26

Bild: MPI für intelligente Systeme

Plasmonische Drucke sind um ein Vielfaches höher aufgelöst als herkömmlich gedruckte Bilder. Ihre Farben entstehen auf den Oberflächen winziger Metallpartikel, wenn dort Licht Elektronen zum Schwingen anregt. Forscher des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme zeigen nun, wie sich die Farben solcher Metallpartikel mit Wasserstoff nachträglich variieren lassen. Dies könnte zu interessanten Anwendungen führen.

Ein plasmonischer Druck der Minerva durchläuft erst verschiedene Farbwechsel und verschwindet schliesslich nach wenigen Minuten, wenn die Magnesiumpixel des Drucks mit Wasserstoff versetzt werden. Sauerstoff kehrt den Farbwechsel wieder um.

che Farbe das Metall konkret annimmt, lässt sich dabei über die Grösse der Partikel und auch über ihren Abstand zueinander festlegen. Diese Stellschrauben sind für das plasmonische Drucken daher so etwas wie die Farbpalette für die Malerei.

Der Trick mit der chemischen Reaktion Auch die Forschungsgruppe «Intelligente Nanoplasmonik» am Stuttgarter MaxPlanck-Institut für Intelligente Systeme nutzt diese Farbvariabilität. Derzeit arbeitet sie daran, plasmonische Drucke dynamisch zu gestalten. Nun stellt sie einen Ansatz vor, wie sich die Pixel auch nach dem Druck farblich beliebig verändern lassen, und zwar in definierter Weise. «Der Trick besteht darin, dass wir Magnesium verwenden. Dieses können wir einer reversiblen chemischen Reaktion unterziehen, bei der der metallische Charakter verloren geht», erklärt Laura Na Liu, die Leiterin der Stuttgarter Forschungsgruppe.

«Magnesium kann bis zu 7,6 Gewichtsprozent Wasserstoff aufnehmen und reagiert dabei zu Magnesiumdihydrid, also MgH2», so Liu weiter. Als Katalysator für diese Reaktion dient Palladium, mit dem die Forscher das Magnesium daher beschichten. Beim kontinuierlichen Übergang von metallischem Magnesium in das nichtmetallische MgH2 ändert sich die Farbe der einzelnen Pixel zum Teil mehrfach. Die Farbwechsel und auch deren jeweilige Geschwindigkeit folgen dabei einem klaren Schema. Dieses wird sowohl von der Grösse und dem Abstand der einzelnen Magnesiumteilchen als auch vom Wasserstoffangebot bestimmt. Bei vollständiger Sättigung mit Wasserstoff verschwindet die Farbe sogar ganz, und die Pixel reflektieren das weisse Licht vollständig. Der Grund: Weil das Magnesium dann nicht mehr metallisch, sondern nur noch als MgH2 vorliegt, gibt es auch keine freien Metallelektronen mehr. Es können somit auch keine Schwingungen der Elektronen angeregt werden 4/2017

CHEMIE

Die Göttin Minerva verschwindet Wie effektvoll sich ein solch dynamisches Farbverhalten einsetzen lässt, demonstrieren die Wissenschaftler am Beispiel eines plasmonischen Drucks der römischen Weisheitsgöttin Minerva, die auch das Logo der Max-Planck-Gesellschaft ziert. Die Forscher dimensionierten ihre Magnesiumpixel so, dass die Haare zu Beginn rötlich erschienen, die Kopfbedeckung gelb mitsamt einem roten Federkamm und der Lorbeerkranz sowie die Gesichtsumrisse wiederum blau. Dann umspülten sie den Mikrodruck mit Wasserstoff. Ein Film zeigt im Zeitraffer, wie sich dabei die einzelnen Farben verändern. Aus Gelb wird Rot, aus Rot wird Blau und aus Blau wird Weiss. Nach einigen Minuten sind alle Farben verschwunden, und an Stelle der Minerva bleibt eine weisse Fläche zurück. Die Wissenschaftler zeigten auch, dass dieser Prozess umkehrbar ist, indem sie den Wasserstofffluss durch einen Strom aus Sauerstoff ersetzten. Der Sauerstoff reagiert mit dem im Magnesiumhydrid gebundenen Wasserstoff zu Wasser, sodass die Magnesiumpartikel wieder metallisch werden. Daher durchlaufen alle Pixel die Farbwechsel nun in umgekehrter Abfolge, und am Ende erscheint Minerva wieder in den ursprünglichen Farben.

Prinzip einer neuen Verschlüsselungstechnik Laura Na Liu kann sich vorstellen, dieses Prinzip auch in einer neuen Verschlüsselungstechnik anzuwenden. Um das zu demonstrieren, formte die Gruppe verschiedene Buchstaben aus Magnesiumpixeln. Die Zugabe von Wasserstoff sorgte dann dafür, dass einige Buchstaben mit der Zeit verschwanden – wie die Göttin Minerva. «Bei den übrigen hatten wir die Magnesiumpartikel zuvor mit einer hauchdünnen Oxidschicht überzogen», erklärt Liu. Diese Schicht sei für den Wasserstoff undurchdringlich. Das unter dieser Oxidschicht liegende Magnesium bleibe also metallisch – und sichtbar. Denn die Schicht ist so dünn, dass das Licht sie durchdringen und im Magnesium die Plasmonen anregen kann. 4/2017

Auf die Art könne man eine Botschaft kaschieren, indem man zum Beispiel echte und unsinnige Information miteinander mische. Nur der richtige Empfänger sei in der Lage, die unsinnige verschwinden zu lassen und die eigentliche Nachricht herauszufiltern. Von dem Wort «Wiesbaden» könnte also nach der Decodierung mit Wasserstoff lediglich ein «Wie n» sichtbar bleiben. Um das Knacken einer solchen Verschlüsselung zu erschweren, arbeitet die Gruppe derzeit an einem Prozess, der für das Decodieren eine genau eingestellte Wasserstoffkonzentration erfordern würde.

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Feinfühlige Positionierung ist der Schlüssel

Es muss nicht unbedingt Wasserstoff sein Laura Na Liu weiss, dass der Einsatz von Wasserstoff manche Anwendungen erschwert und für Alltagseinsätze wie etwa mobile Displays unpraktisch wäre. «Wir sehen unsere Arbeiten eher als Startschuss für ein neues Prinzip, nämlich chemische Reaktionen für dynamische Drucke zu nutzen», so die Stuttgarter Physikerin. Es sei gut denkbar, dass die Forschung schon bald andere chemische Reaktionen für die gewünschten Farbwechsel ersinne als gerade den Phasenübergang zwischen Magnesium und Magnesiumdihydrid. Zum Beispiel Reaktionen, bei denen man nicht mehr gasförmige Reaktionspartner zuführen müsse.

Originalpublikation Xiaoyang Duan, Simon Kamin und Na Liu, «Dynamic plasmonic colour display» Nature Communications, 24. Februar 2017; DOI: 10.1038/NCOMMS14606

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NEU

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CHEMIE

Gewinnung von Deuterium und Tritium

Ein Filter für schweren Wasserstoff

Bild: Universität Leipzig/Thomas Häse

Deuterium und Tritium sind Stoffe mit Zukunft, machen sich aber rar. Die schweren Isotope des Wasserstoffs finden nicht nur zahlreiche Anwendungen in der Wissenschaft, sondern könnten als Brennstoffe der Kernfusion zum Energiemix von morgen beitragen. Deuterium ist zudem Bestandteil einiger Medikamente, die gerade das Zulassungsverfahren in den USA durchlaufen. Mit einer funktionalisierten metallorganischen Gerüstverbindung (MOF) lassen sich Deuterium und Tritium relativ einfach von normalem Wasserstoff trennen.

Sammelbecken für schweren Wasserstoff: An Kupferatome in einer metallorganischen Gerüstverbindung binden bevorzugt Moleküle der schweren Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium – die Metallatome sind hier daher symbolisch als Schalen dargestellt.

In Medikamenten hat Deuterium einen lebensverlängernden Effekt, wenn auch zunächst nur für den Wirkstoff selbst. Denn der menschliche Stoffwechsel baut Moleküle, die das Isotop mit der doppelten Wasserstoffmasse tragen, langsamer ab als die gleiche Substanz, wenn sie mit normalem Wasserstoff gemacht ist. Daher lassen sich deuteriumhaltige Arzneimittel niedriger dosieren, sodass sich auch ihre Nebenwirkungen verringern.

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Deuterium mischt zudem ebenso wie das noch schwerere radioaktive Tritium bei der Kernfusion mit. Dieser Prozess bringt die Sterne zum Leuchten, soll aber auch einmal in entsprechenden Kraftwerken ablaufen. Denn in ihm verschmelzen Atomkerne miteinander und erzeugen dabei eine grosse Menge Energie. Während Deuterium in der Pharmazie erst seit kurzer Zeit genutzt wird und sein möglicher Einsatz in der Energieversorgung noch in der Zukunft liegt, findet es in der Wissenschaft schon lange Verwendung. Zum Beispiel um den Weg von Nährstoffen durch den Stoffwechsel zu verfolgen. «Deuterium und in gewissem Masse auch Tritium sind also für einige Anwendungen nützlich», sagt Michael Hirscher, der als Leiter einer Forschergruppe am MaxPlanck-Institut für Intelligente Systeme an der aktuellen Arbeit massgeblich beteiligt war. «Bislang ist es allerdings sehr aufwendig, Deuterium vom leichten Wasserstoff zu trennen.»

Eine Deuteriumfilter spart Energie So wird etwa Deuterium aus schwerem, also deuteriumhaltigem Wasser gewonnen, das zu 0,15 Promille in natürlichem Wasser enthalten ist. Mit einer Kombination chemischer und physikalischer Verfahren wie etwa der Destillation wird zunächst das schwere Wasser isoliert und anschliessend Deuteriumgas erzeugt. Das ist so aufwendig und energieintensiv, dass ein Gramm Deuterium von 99,8 Prozent Reinheit etwa 100 Euro kostet. Damit ist der schwere Bruder des Wasserstoffs rund drei Mal teurer als Gold, obwohl Deuteri-

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um in jedem Gewässer und an der Erdoberfläche insgesamt mehr als 300 Mal häufiger als das Edelmetall zu finden ist. «Mit unserer metallorganischen Gerüstverbindung dürfte es nun einfacher und weniger energieintensiv werden, Deuterium aus dem natürlichen Gemisch der Wasserstoffisotope zu isolieren», sagt Dirk Volkmer, dessen Mitarbeiter am Lehrstuhl für Festkörperchemie der Universität Augsburg das Material synthetisiert haben. In einer metallorganischen Gerüstverbindung, englisch «metal-organic framework» oder kurz MOF, werden Metallionen durch organische Moleküle zu einem Kristall mit relativ grossen Poren vernetzt, weshalb solche Stoffe bezogen auf ihr Gewicht grosse Mengen Gas aufnehmen können. In der Verbindung, die das Forscherteam nun als Filter für Deuterium und auch für Tritium vorstellen, bilden Zink- und Kupferionen die metallischen Knotenpunkte. Bereits 2012 hatten die Wissenschaftler eine metallorganische Gerüstverbindung präsentiert, die als metallische Komponente ausschliesslich Zink enthielt und ebenfalls Deuterium aus dem natürlichen Isotopengemisch filtert – allerdings nur bei –223 °C.

Filter mit flüssigem Stickstoff gekühlt Die Augsburger Chemiker ersetzten einen Teil der Zink- daher durch Kupferatome, deren Elektronenhülle so gebaut ist, dass das Material bei höheren Temperaturen und selektiver Deuterium filtert. Das bestätigten Hirscher und seine Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Intelligente Sys4/2017

CHEMIE

werden, um die tritiumhaltigen Wassermoleküle in tritiumhaltiges Wasserstoffgas umzuwandeln. Bevor Tritium und Deuterium mit grossporigen Kristallen jedoch in der Praxis aus dem Isotopengemisch des Wasserstoffs gefiltert werden kann, müssen die Wissenschaftler es allerdings noch weiterentwickeln – nicht zuletzt, damit es noch mehr Gas aufnimmt.

framework with active Cu(I) sites», Nature Communications, 28 February 2017; DOI: 10.1038/ncomms14496

Kontakt Dr. Michael Hirscher MPI IS Stuttgart Heisenbergstrasse 3 D-70569 Stuttgart Telefon +49 (0)711 689-1808 hirscher@is.mpg.de

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Wie die Analyse der Daten für Deuterium und Wasserstoff ergab, stimmten die Experimente und die Vorhersagen der Rechnungen sehr gut überein. Das macht die Theoretiker zuversichtlich, dass der Teil ihrer Rechnungen, die sich nicht einfach experimentell überprüfen lassen, genauso aussagekräftig sind. «Dann stimmen wahrscheinlich auch unsere Berechnungen für Tritium, was sich in Experimenten aber nur unter grossen Sicherheitsvorkehrungen überprüfen lässt», sagt Heine. Auch das radioaktive Wasserstoffisotop filtert das Material demnach sehr effektiv aus einem Gemisch der Isotope. Das dürfte auch für eine Anwendung interessant sein, bei der es nicht darum geht, das Isotop zu gewinnen, sondern loszuwerden. Denn Wasser aus Kernkraftwerken, auch das, mit dem die Reaktoren von Fukushima bei der Katastrophe im Jahr 2011 geflutet wurden, enthält Tritium. Mit der neuen metallorganischen Gerüstverbindung ergibt sich vielleicht eine Möglichkeit, diese radioaktiven Altlasten zu beseitigen. Allerdings müsste das radioaktiv verseuchte Wasser dafür zunächst elektrolysiert

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Gerüstverbindung muss mehr Gas aufnehmen

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Originalpublikation I. Weinrauch et al., «Capture of heavy hydrogen isotopes in a metal-organic

teme und die Forscher am Oak Ridge National Laboratory in verschiedenen Tests. Unter anderem prüften sie bei verschiedenen Temperaturen, in welchen Mengen das Material Deuterium und normalen Wasserstoff aus einem Gemisch mit gleichen Anteilen der beiden Isotope aufnimmt. Demnach speichert es bei –173 °C zwölf Mal mehr Deuterium. «Bei dieser Temperatur lässt sich der Trennprozess mit flüssigem Stickstoff kühlen und wird dadurch kostengünstiger als die Verfahren, die nur bei weniger als minus 200 Grad funktionieren», sagt Hirscher. Bei der Interpretation der verschiedenen Messergebnisse halfen die Beiträge der theoretischen Chemiker um Thomas Heine, der vor Kurzem einen Lehrstuhl an der Universität Leipzig übernommen hat, nachdem er vorher an der Jacobs University Bremen gelehrt hatte. «Mit unseren Berechnungen konnten wir die verschiedenen experimentellen Puzzleteile zu einem konsistenten Gesamtbild zusammenführen», sagt der Wissenschaftler.

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CHEMIE

Für den Organismus schneller verfügbar

Chemisch verändertes Insulin Tauscht man bei Insulin ein Wasserstoffatom gegen ein Iodatom aus, behält das Hormon seine Wirkung, ist aber schneller für den Organismus verfügbar. Diesen Effekt konnten Forschende der Universität Basel basierend auf Computersimulationen voraussagen und dann in Experimenten bestätigen. Die Fachzeitschrift «Journal of Biological Chemistry» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Bild: Universität Basel, Depar tement Chemie

haften Eigenschaften eine Kombination aus Quantenchemie und Molekulardynamik-Simulationen. In einem zweiten Schritt konnten die vorhergesagten Stabilitätsänderungen des chemisch modifizierten Insulins durch Kristollagraphie- und Kernspinresonanzexperimente direkt belegt werden.

Klinische Anwendung denkbar

Bindung des Insulin-Analogons (grün) an seinen Rezeptor (hellblau). Die Oberfläche des Rezeptors ist in transparentem Grau dargestellt.

Insulin wird in der Bauchspeicheldrüse gebildet und reguliert den Blutzuckerspiegel. Um das Hormon zu speichern, bildet der Körper einen durch ein Zinkatom gebundenen Komplex aus sechs identischen Molekülen (Hexamer). Seine physiologische Wirkung kann das Hormon jedoch nur entfalten, wenn es in der Form eines einzelnen Moleküls (Monomer) vorliegt. Erst wenn der Körper Insulin benötigt, teilt sich das Hexamer in Monomere auf und steht dann zur Blutzuckerregulierung zur Verfügung. Bei der Entwicklung künstlicher Insulinpräparate zur Behandlung von Diabetes mellitus versuchen Forscher diesen Teilungsprozess zu optimieren. Mittels chemischer Modifikation verbessern sie so insbesondere die Freisetzung und Verfügbarkeit des Insulins. Ein möglicher Ansatz besteht darin, einzelne Atome gezielt auszutauschen. Dadurch entsteht ein Insulinanalog, das 21 0

sich in Aufbau und Eigenschaften von natürlichem Insulin unterscheidet.

Künstliches Insulin wird schneller freigesetzt Das Team um Markus Meuwly vom Departement Chemie der Universität Basel hat in Zusammenarbeit mit Forschern aus den USA und Australien ein neues modifiziertes Insulin untersucht. Die Forscher tauschten ein einziges Wasserstoffatom gegen ein Iodatom aus, wodurch zwischenmolekulare Wechselwirkungen wirksam wurden, die zu einer schnelleren Freisetzung des Insulins führten. Die Einführung eines Iodatoms verbesserte nicht nur dessen Verfügbarkeit, gleichzeitig blieben die Affinität für den Insulinrezeptor und die biologische Funktion verglichen mit natürlichem Insulin unverändert. Vorausgesagt hatte diese vorteil-

Der Einsatz von Halogenatomen ist ein Erfolg versprechender Ansatz zur Wirkstoffoptimierung in der medizinischen Chemie. Die vorliegenden Resultate mit Iodatomen bei Insulin zeigen, dass das Konzept der chemischen Modifi zierung auch im Bereich der Protein-Wirkstoffe grosses Potenzial aufweist. Eine spätere klinische Anwendung des vorgestellten Insulinanalogon, das sich vom natürlichen Insulin lediglich in einem einzigen Atom unterscheidet, ist durchaus denkbar. Originalpublikation Krystel El Hage et al., «Extending Halogen-Based Medicinal Chemistry to Proteins: Iodo-Insulin as a Case Study», Journal of Biological Chemistry (2016), DOI: 10.1074/jbc.M116.761015

Kontakt Prof. Dr. Markus Meuwly Universität Basel Departement Chemie Klingelbergstrasse 80 CH-4056 Basel Telefon +41 (0)61 207 38 21 m.meuwly@unibas.ch www.chemie.unibas.ch

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CHEMIE

Ein ungewöhnliches organisches Molekül

Sechsfach koordiniertes Kohlenstoffatom

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin haben ein organisches Molekül isoliert, dessen Struktur fundamentalen Prinzipien der organischen Chemie zu widersprechen scheint. «Das zweifach positiv geladene Ion des Kohlenstoffmoleküls Hexamethylbenzol mit der Formel C 6 (CH3) 62+ weist eine pyramidale Struktur mit einem Kohlenstoff-Fünfring als Grundfläche auf», erklärt Moritz Malischewski, der die Forschung leitete. Dabei weisen Benzolverbindungen normalerweise einen flachen Sechsring bestehend aus sechs Kohlenstoffatomen auf. Anwendungsmöglichkeiten für die neuentdeckte Kohlenstoffverbindung seien bei derzeitigem Forschungsstand unwahrscheinlich. «Die Existenz der Verbindung ist auf Lösungen in Supersäuren bei tiefen Temperaturen beschränkt», erklärt Malischewski. Bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit zersetze sich die Verbindung umgehend. Der Strukturbeweis dieses Moleküls liefere jedoch einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der chemischen Bindung in organischen Molekülen.

Bild: Malischewski/Seppelt

Einen Beitrag zur Verständnis der chemischen Bindung in organischen Molekülen glauben zwei Forscher an der Freien Universität geleistet zu haben: Sie isolierten eine nur unter extremen Bedingungen stabile Verbindung, in der das Kation C6 (CH3) 6 2+ ein Kohlenstoffatom enthält, das mit sechs anderen Kohlenstoffatomen verbunden ist. Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» publiziert.

Molekülstruktur von C 6 (CH 3 ) 62+ im Kristall.

Bereits in den 70er Jahren hätten niederländische Chemiker die Fünfring-Struktur richtig erkannt, seien aber nicht in der Lage gewesen die Verbindung zu isolieren, um einen finalen Strukturbeweis zu erbringen, erklären die Chemiker. «Besonders ungewöhnlich ist, dass das Kohlenstoffatom, das die Spitze der Pyramide bildet, an sechs andere Kohlenstoffatome gebunden ist», erklärt Konrad Seppelt, da Kohlenstoff normalerweise nur Bindungen zu maximal vier benachbarten Atomen ausbilden könne. Diese Regel zur Vierbindigkeit des Kohlenstoffs gelte allerdings immer noch, erläutert Malischewski. Durch

Röntgenbeugung am Einkristall konnte gezeigt werden, dass die fünf Bindungen der Pyramidenspitze zum Fünfring deutlich länger sind und damit schwächer als normale Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen, was ebenfalls durch quantenchemischen Berechnungen bestätigt werden könne. Originalpublikation M. Malischewski, K. Seppelt, «Die Molekülstruktur des pentagonal-pyramidalen Hexamethylbenzol-Dikations C 6 (CH3) 62+ im Kristall», Angewewandte Chemie 129, 374–376 (2017); DOI: 10.1002/ange.201608795 Kontakt Dr. Moritz Malischewski Freien Universität Berlin Institut für Chemie und Biochemie Anorganische Chemie Fabeckstrasse 34–36 D-14195 Berlin Telefon +49 (0)30 838 906534 moritz.malischewski@fu-berlin.de

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CHEMIE

Hydrothermalsynthesen von Perylenbisimiden

Einfach zu fluoreszierenden Farbstoffen

Perylenbisimide stellen eine in der Wissenschaft sehr stark untersuchte Klasse an chemischen Stoffen dar, da sie interessante Farbstoffe sind. Werden diese rötlichen Pigmente aufgelöst, entstehen fluoreszierende Lösungen, die unter UV-Licht in einer gelblich-grünen Farbe leuchten. Neben der optisch ansprechenden Farbe zeigen organische Moleküle, die unter Tageslicht gefärbt erscheinen, oft auch elektronische Eigenschaften. Dadurch sind sie vielversprechende Materialien für Anwendungen als organische Halbleiter, aber auch in LCD-Displays oder Solarzellen.

Komplizierte Herstellung anders gedacht Miriam M. Unterlass vom Institut für Materialchemie der TU Wien und ihr Team haben in einer gerade veröffentlichten Studie über 20 verschiedene Farbstoffe hergestellt. Das ist an sich noch nicht besonders beeindruckend, die Herstellungsweise allerdings schon: Normalerweise verwendet man für die Herstellung von Perylenbisimiden äusserst giftige Lösungsmittel. Ausserdem benötigen konventionelle Methoden einen hohen Überschuss an Ausgangsstoffen sowie den Einsatz teurer und giftiger chemischer Katalysatoren. Schliesslich müssen die Endprodukte noch gereinigt werden, um zu reinen Endprodukten zu

Bilder: TU Wien

Wasser statt giftiger Lösungsmittel zur Farbstoffherstellung – an der TU Wien wurde ein neues umwelt- und ressourcenschonendes Verfahren zur Herstellung von Perylenbisimiden entwickelt: Die Ausgangsstoffe werden in stöchiometrischen Mengen ohne organische Lösungsmittel und ohne Katalysator in wenig Wasser höherem Druck und 200 °C ausgesetzt. Das Resultat sind Perylenbisimidfarbstoffe von hoher Reinheit – und dies ohne aufwendige Reinigungsverfahren.

Perylenbisimidsynthesen werden ohne organische Lösungsmittel und ohne Katalysator in wenig Wasser bei hohem Druck und 200 °C durchgeführt.

kommen. Alles in allem ein sehr aufwendiger Prozess. «Wir setzen die entsprechenden Ausgangsmoleküle in einem Verhältnis von 1:1 ein, ohne jeglichen Überschuss also. Die Ausgangsstoffe werden dann in Wasser in einem geschlossenen Reaktor auf 200 ˚C erhitzt, wodurch erhöhter Druck entsteht», erklärt Unterlass. «Im Grunde funktioniert der Reaktor wie ein Druckkochtopf.» Solche Reaktionen in heissem Wasser unter Druck nennt man Hydrothermalsynthesen. Nach vollständiger Reaktion erhält man die fertigen Perylenbisimidfarbstoffe von hoher Reinheit – ganz ohne umfangreiche Reinigungsverfahren. Für elektronische Anwendungen werden Perylenbisimi-

de meist von Physikern und Ingenieuren implementiert, denen oft keine chemischen Laboratorien zur Verfügung stehen. Die neue, unkomplizierte hydrothermale Synthese erleichtert den Zugang zur Materialklasse der Perylenbisimide und ist daher ein wichtiger Schritt in Richtung Anwendbarkeit.

Von grossen zu kleinen Molekülen Vor Kurzem wurde in der Arbeitsgruppe von Unterlass ein neues Herstellungsverfahren für Hochleistungspolymere entwickelt, welches ebenfalls in heissem Wasser durchgeführt wird. Mit der hydrothermalen

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CHEMIE

grosse Herausforderung dar. Sie sind apolar, mögen also kein Wasser – bei Raumtemperatur. Durch das Aufheizen des Wassers zu erhöhten Temperaturen kann diese Problematik erfolgreich umgangen werden. Originalpublikation B. Baumgartner et al., «Green and highly efficient synthesis of perylene and naphthalene bisimides in nothing but water», Chem. Commun. 2017, 53, 1229-1232; DOI: 10.1039/C6CC06567H

Fabian Zechmeister (links) und Maximilian Raab (rechts) demonstrieren die Fluoreszenz einer Perylenbisimidlösung.

Herstellung von Perylenbisimidfarbstoffen, konnte nun erstmals gezeigt werden, dass auch kleine organische Moleküle «im Druckkochtopf» hergestellt werden können. Diese Reihenfolge der Entwicklungen ist eher unkonventionell. Der übliche Weg wäre es, neue Synthesen zunächst für klei-

ne Moleküle zu entwickeln, und die gewonnen Erkenntnisse dann später auf Polymere – also grosse Moleküle – umzulegen, denn im Normalfall sind kleine Moleküle einfacher herzustellen. Im Falle der Perylenbisimide stellte die hydrothermale Herstellung allerdings eine

Kontakt Dr. Miriam M. Unterlass Technische Universität Wien Institut für Materialchemie Getreidemarkt 9 A-1060 Wien Telefon +43 (0)1-58801-165 206 miriam.unterlass@tuwien.ac.at www.tuwien.ac.at

Naturwissenschaftliche/r Labortechniker/in Die Weiterbildung für Laborpraktikerinnen und Laborpraktiker • Eidgenössischer Ausweis nach erfolgreicher höherer Fachprüfung (HFP) • Modularer Lehrgang • Berufsbegleitend Start der nächsten Lehrgänge: • August 2017 bei der Allgemeinen Berufsschule Zürich (ABZ) • August 2018 bei aprentas

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BIOWISSENSCHAFTEN

Denaturierung hängt von der Temperatur ab

Seltene Proteine kollabieren früher Einige Organismen halten es in heissen Quellen aus, andere nur bei milden Temperaturen, denn ihre Proteine sind nicht gleichermassen hitzebeständig. Diesen Unterschieden sind ETH-Forschende nachgegangen, und sie zeigten, dass oft nur wenige Schlüsselproteine über Leben und Hitzetod einer Zelle entscheiden.

Man schlägt ein Ei auf, lässt es in die heis se Bratpfanne gleiten – und fast unmittelbar danach wird das transpartente und glibberige Eiklar weiss und fest. Was man beim Spiegeleierbraten beiläufig beobachtet, ist ein wichtiges biochemisches Phänomen: die Denaturierung von Proteinen. Proteine werden in der Zelle als fadenförmige Moleküle hergestellt, die anschliessend zu einer proteinspezifischen Form zusammengeknäuelt werden: Manche sind kugelig, andere röhrenförmig. Bei der Denaturierung zerfallen diese Formen. Die Proteine werden wieder fädig und büssen dadurch auch ihre Funktionen ein. 1

Peter Rüegg, ETHZ

Ein Guter Tipp

Denaturierung auf einen Schlag? Bislang ging die Forschung aufgrund von Computeranalysen davon aus, dass ein Grossteil der Proteine einer Zelle denaturieren, wenn der schmale Temperaturbereich überschritten wird, in welchem Proteine optimal funktionieren. Beim Darmbakterium E. coli liegt die optimale Betriebstemperatur bei rund 37 Grad Celsius, ab 46 Grad sterben die Bakterien ab, weil die Formen ihrer Proteine zerfallen. Diese grundsätzliche Annahme stösst nun ein Team von Forschenden unter der Leitung von Paola Picotti, Assistenzprofessorin in Biochemie der ETH Zürich, um. In einer Studie, die dieses in der Fachzeitschrift «Science» publizierte, zeigen die Forscherinnen und Forscher auf, dass beim Erreichen eines kritischen Temperatur-Schwellenwerts nur ein kleiner Anteil von Schlüsselproteinen gleichzeitig denaturieren.

Gesamtheit des Proteoms untersucht Laborchemikalien Bioanalytik Chromatographie Filtration Industriestrasse 7 CH-5522 Tägerig Tel. 056 481 70 60 Fax 056 481 70 68 www.egtchemie.ch

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In ihrer Studie – der umfassendsten, die je zu diesem Thema gemacht wurde – untersuchten und verglichen sie die Gesamtheit aller Proteine, das sogenannte Proteom, von vier Organismen bei unterschiedlichen Temperaturen. So setzten die Forschenden das Darmbakterium E. coli, menschliche Zellen, Hefezellen und das hitzebeständige Bakterium T. thermophilus schrittweise steigenden Temperaturen bis zu 76 Grad aus. Nach jedem Temperaturschritt massen sie sämtliche in den Zellen vorhandenen Proteine und bestimmten deren Struktur. Total analysierten sie 8000 verschiedene Proteine.

Bild: Kur t Hermann

Peter Rüegg 1

In der Bratpfanne kann man der Denaturierung von Proteinen zuschauen.

«Dank diesen Untersuchungen können wir nun aufzeigen, dass bei Temperaturen, bei denen die Organismen jeweils absterben, nur wenige Proteine kollabieren», sagt Picotti. «Die Voraussage, dass die Mehrzahl der Proteine eines Organismus gleichzeitig denaturieren, konnten wir nicht bestätigen.» Rund 80 der untersuchten Proteine zerfielen bereits dann, wenn die Temperatur das artspezifische Optimum um wenige Grad überstiegen hatte. Obschon sie nur einen kleinen Teil der Proteine einer Zelle ausmachen, ist das für die Zelle fatal, denn manche dieser Proteintypen üben lebenswichtige Funktionen aus oder sind zentrale Schlüsselkomponenten in einem grossen Proteinnetzwerk. «Sobald diese Schlüsselkomponenten ausfallen, kann die Zelle nicht weiterleben», sagt Picotti.

Flexibilität kann instabil machen Dass Schlüsselkomponenten eines biologischen Systems hitzeempfindlich sind, erscheint auf den ersten Blick als Fehlleistung der Evolution. Diese Proteine seien 4/2017

BIOWISSENSCHAFTEN

aber instabil als Folge ihrer Flexibilität, um vielfältige Aufgaben in der Zelle erledigen zu können, sagt die Biochemikerin. «Flexibilität und Stabilität können sich gegenseitig ausschliessen. Die Zelle muss da einen Kompromiss eingehen.» Die Forschenden zeigen zudem auf, dass die Proteine, die am stabilsten und am wenigsten anfällig für Verklumpungen oder anomale Faltungen sind, in den Zellen auch die häufigsten sind. Aus Sicht der Zelle sei dies sinnvoll. Wäre es umgekehrt und würden die häufigsten Proteine am schnellsten anormale Strukturen annehmen, müsste die Zelle viel Energie in deren Wiederaufbau oder deren Entsorgung investieren. Deshalb sorgen Zellen dafür, dass häufige Proteine stabiler sind als die seltenen. Weshalb aber können dem Bakterium T. thermophilus selbst Temperaturen von über 70 Grad nichts anhaben? Diese Zellen, so die Forscherin, würden bevorzugt die hitzesensibleren und für die Funktion unentbehrlichen Proteine stabilisieren, unter anderem durch angepasste Proteinsequenzen.

Wärmetolerante Bakterien für industrielle Prozesse Picottis Erkenntnisse könne dabei helfen, Organismen genetisch so zu verändern, dass sie höhere Temperaturen ertragen. Bereits heute werden gewisse Chemikalien, wie zum Beispiel Ethanol, biotechnologisch mithilfe von Bakterien produziert. Oft arbeiten diese Bakterien nur in einem engen Temperaturfenster, was jedoch beim Ertrag Grenzen setzt. Könnte die Produktion bei höheren Temperaturen ablaufen, könnte der Ertrag optimiert werden, ohne dass die Bakterien Schaden nehmen. Die Forscher fanden auch Anzeichen dafür, dass gewisse denaturierte Proteine bei noch höheren Temperaturen dazu tendieren, sich erneut zu verklumpen und Ag gregate zu bilden. In menschlichen Zellen fanden Picotti und Kollegen das Protein DNMT1, das bei zunehmender Wärme erst denaturiert und später mit Seinesgleichen aggregiert. Dieses und weitere Proteine mit ähnlichen Eigenschaften wird mit Nervenerkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson in Verbindung gebracht.

Erste umfassende Studie der Hitzestabilität Bei dieser Studie handelt sich um die erste, welche die Hitzestabilität von Proteinen mehrerer Organismen und in grossem Massstab direkt in der komplexen Zellmatrix untersuchte. Proteine wurden für die Messungen weder aus dem Zellsaft isoliert noch gereinigt. Die Forscher brachen für ihre Untersuchungen die Zellen auf und massen danach bei verschiedenen Temperaturen die Stabilität aller Proteine direkt im Zellsaft.

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www.ethz.ch Originalpublikation Leuenberger P., Ganscha S., Kahraman A., Cappelletti V., Boersema P.J., von Mering C., Claassen M., Picotti P., «Cell-wide analysis of protein thermal unfolding reveals determinants of thermostability», Science 355, aal7825 (2017); DOI: 10.1126/science. aal7825

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BIOWISSENSCHAFTEN

Botulinumnachweis ohne Tierversuche

Maus-Stammzellen auf Chip Forschende des Instituts für Infektionskrankheiten der Universität Bern haben auf einem Chip einen Test entwickelt, der auf Maus-Stammzellen basiert und fähig ist, das Nervengift Botulinum nachzuweisen. Bisher benötigte man dafür hauptsächlich Tierversuche. Der neue Test könnte nun einerseits diese Tierversuche reduzieren und andererseits dazu dienen, weitere gefährliche Stoffe nachzuweisen..

Bilder: Stephen Jenkinson, IFIK

zu ersetzen. Nun gibt es eine vielversprechende Alternative, die von Stephen Jenkinson, einem Doktoranden im Labor von Stephen Leib am Institut für Infektionskrankheiten der Universität Bern, und in Zusammenarbeit mit dem Labor Spiez des Bundesamts für Bevölkerungsschutz, entwickelt wurde.

Nervenzellen gezüchtet

Neuronen, die auf einem MEA gewachsen sind und ein Netzwerk gebildet haben (grün). Die einzelnen Elektroden der MEA sind mit weissen Quadraten hervorgehoben.

Das Nervengift Botulinumtoxin, auch unter dem handelsüblichen Namen Botox bekannt, wird vom Bakterium Clostridium botulinum produziert und ist von allen heute bekannten natürlich vorkommenden Toxinen das stärkste. In kleinen Dosen eingesetzt, verursacht es eine lokale Lähmung, was für die Behandlung von zahlreichen Krankheiten genutzt werden kann, zum Beispiel für verschiedene Formen der Distonie (Überdehnung von Organen), chronische Schmerzen, Kopfschmerzen, übermässige Schweissbildung oder starkes Schielen. Am häufigsten wird es gegenwärtig jedoch für ästhetische Behandlungen eingesetzt, um etwa Zornesfalten zu mindern. Diese Art der Verwendung ist in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen. Da das Botulinumtoxin von Bakterien hergestellt wird und somit eine natürliche Substanz ist, können sowohl die Konzentration als auch die Aktivität des Toxins in pharmazeutischen Produkten stark variieren. Da diese pharmazeutischen Präparate bei den nationalen Gesundheitsbehörden 21 6

als Arzneimittel zugelassen sind, muss jedes Endprodukt getestet werden, um die Patientensicherheit zu gewährleisten. Bislang wurden hauptsächlich Mäuse eingesetzt, um die Stärke von biologisch aktivem Botulinumtoxin zu testen. In einem sogenannten Mouse Bioassay (MBA), der in den 1920er-Jahren eingeführt wurde, werden den Mäusen unterschiedliche Konzentrationen des Botulinomtoxin injiziert und Lähmungserscheinungen über vier Tage beobachtet.

Jährlich Aktivitätstests an 600 000 Mäusen Aufgrund der enormen Nachfrage nach pharmazeutischen Mitteln, die Botulinumtoxin enthalten, gehen Schätzungen von rund 600 000 Mäusen aus, die jährlich in den USA und Europa für diese Tests eingesetzt werden. Die grosse Anzahl der Tiere und ihr Leiden rufen grosse ethische Bedenken hervor. Daher wird intensiv nach einer Möglichkeit gesucht, diese MBA

In ihrer Studie setzten die Forscher sogenannte Multielektrodenarrays (MEA) ein, mit denen die elektrische Aktivität von Nervenzellen gemessen werden kann. Dabei gelang es ihnen, aus embryonalen Stammzellen von Mäusen in vitro Nervenzellen auf den MEA-Chips zu züchten. Diese Kulturen bildeten funktionale Netzwerke mit einer heterogenen Mischung aus signalübertragenden und signalunterdrückenden Nervenzellen. Nach einer 24-stündigen Behandlung mit Botox kam es zu einem totalen Stillstand der Signalübermittlung in den Zellen. Damit haben die Forscher eine physiologisch relevante zellbasierte Methode geschaffen, um das Botulinumtoxin und ähnlich strukturierte Nervengifte nachzuweisen. «Der Nachweis der biologischen Aktivität des Botulinumtoxin in pharmazeutischen Präparaten ist sehr schwierig, da es einen mehrstufigen Mechanismus der zellulären Vergiftung gibt und das Toxin sehr potent ist», sagt Jenkinson. Bisherige Methoden konnten zwar ebenfalls mittels zellbasierten Tests das Botulinumtoxin nachweisen und somit als Alternative zu Tierversuchen dienen. Die meisten dieser Tests benötigen jedoch aufwendig Schritte, um das Nervengift nachzuweisen. Da sie auch zusätzliche Hilfsmittel brauchen dauern die Tests dadurch länger. «Mit die4/2017

BIOWISSENSCHAFTEN

Obwohl die neue Methode eine hohe Empfindlichkeit aufweist und das Botulinumtoxin bis hinunter zu einem Pikomolar (einem Billionstel Molar) nachgewiesen werden kann, braucht es weitere Untersuchungen, um die Empfindlichkeit noch weiter zu erhöhen. Dennoch sind Jenkinson und Leib überzeugt, dass der neue Test ein hohes Potenzial hat, Tierversuche zu reduzieren. Zudem kann er ausgeweitet werden, um weitere neuroaktive Substanzen, die einen Effekt auf die synaptische Übertragung haben, nachzuweisen.

Vergrösserung der neuronalen Kultur. In grün sind wiederum Strukturen der Neuronen ersichtlich. Die gelben und roten Punkte zeigen die «Angriffspunkte» des Botulinumtoxins (Rezeptoren), an denen es andockt, um in die Nervenzelle zu gelangen.

sen Methoden war es zudem nicht möglich, die neuronale Aktivität während einer Behandlung mit Botulinumtoxin kontinuierlich zu beobachten», erklärt Stephen Leib.

Einfach einzusetzen und ausbaufähig Der Hauptvorteil der neuen Methode laut den Forschenden ist, dass durch das Kultivieren von stammzellbasierten Nervenzellen auf MEA Tierversuche überflüssig wer-

den könnten. Ausserdem ermöglichen es die MEA-Aufnahmetechniken, die neuronale Aktivität laufend und nicht-invasiv zu beobachten. Dieser neue Ansatz kann laut den Forschern auch eingesetzt werden, um in sogenannten HochdurchsatzScreenings das Aufspüren von anderen neuroaktiven Substanzen zu ermöglichen. «Ein weiterer Vorteil unserer Methode ist, dass im Handel erhältliche MEA-Chips einfach zu handhaben sind und es dafür kein hochqualifiziertes Personal braucht», sagt Jenkinson.

Originalpublikation Jenkinson, S.P. et al. «Embryonic Stem Cell-Derived Neurons Grown on Multi-Electrode Arrays as a Novel In vitro Bioassay for the Detection of Clostridium botulinum Neurotoxins», Frontiers in Pharmacology 2017, 8 (73); DOI: 10.3389/ fphar.2017.00073.

Kontakt Prof. Dr. Med. Stephen L. Leib Universität Bern Institut für Infektionskrankheiten (IFIK) Friedbühlstrasse 51 CH-3010 Bern Telefon +41 (0)31 632 49 49 stephen.leib@ifik.unibe.ch www.unibe.ch

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MEDIZIN

Anwendbarkeit von Antivirulenz-Strategien

Multiresistente Keime entschärfen Zunehmende Antibiotikaresistenzen zahlreicher Krankheitserreger sind eine der grössten Herausforderungen der modernen Medizin. Viele der gängigen Antibiotika zeigen hierdurch schon heute keine Wirkung mehr. Daher sind Alternativen wie beispielsweise die Antivirulenz-Therapie zur Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Bakterien dringend notwendig. Antivirulenz-Therapien zielen darauf ab, die Eigenschaften eines Erregers, die eine erfolgreiche Besiedlung des Wirtes ermöglichen – Virulenzfaktoren – durch spezifische Arzneistoffe direkt im Körper abzuschwächen.

Um die Anwendbarkeit dieser Antivirulenz-Strategien zu überprüfen, entschlüsselten Forscher am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) jetzt erstmals im Organismus mittels modernster Sequenziermethoden das Zusammenspiel von Bakterien mit dem Immunsystem von Mäusen. Am Beispiel von Staphylococcus aureus entdeckten sie, dass sich Unterschiede in der Immunantwort von Mäusen und die daraus resultierenden unterschiedlichen Krankheitsverläufe stark auf die Ausprägung der spezifischen Virulenz eines Erregers auswirken. Dies wiederum beein flusst die Effektivität von AntivirulenzStrategien. Da sich die Immunantwort auch bei Menschen individuell unterscheidet, zeigen diese Ergebnisse, dass ein erfolgreicher Einsatz der Antivirulenz-Therapie in der Klinik vor allem im Rahmen einer personalisierten Infektionsmedizin möglich sein wird. Infektionen mit multiresistenten Keimen nehmen weltweit zu, was zu schweren Komplikationen etwa bei Gelenkoperatio1

Susanne Thiele, HZI

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Bild: HZI/Manfred Rohde

Susanne Thiele

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Staphylococcus aureus.

nen, in der Chemotherapie oder bei der Versorgung von Frühchen führen kann. Bereits jetzt sterben weltweit mehr als 700 000 Menschen pro Jahr an Infektionen mit resistenten Erregern. Viele Forscher arbeiten deshalb an neuen Antibiotika und alternativen antimikrobiellen Medikamenten. Eine besonders attraktive Option ist die Antivirulenz-Therapie, die darauf abzielt, mit speziellen Medikamenten spezifische Virulenzfaktoren eines Krankheitserregers auszuschalten – er selbst bleibt dabei am Leben. Konkret werden zum Beispiel Haftmoleküle oder die Kommunikationsschnittstellen der Bakterien – sogenannte Quorum-Sensing-Signale – blockiert. Wissenschaftler arbeiten dar-

an, mithilfe dieser Strategie bakterielle Krankheitserreger während der Infektion so zu stören, dass sie nicht in der Lage sind, den Wirtsorganismus effektiv zu besiedeln und Infektionen auszulösen. «Durch die Antivirulenz-Therapie wird das Immunsystem des Wirtes in die Lage versetzt, die Infektion mit dem abgeschwächten Erreger selbst oder mit Unterstützung eines Antibiotikums zu besiegen», sagt Eva Medina, Leiterin der Abteilung Infektionsimmunologie am HZI. «Da die Keime am Leben und vermehrungsfähig bleiben, entsteht kein Selektionsdruck, wodurch wiederum eine Resistenzbildung verhindert werden soll.» Das Konzept der Antivirulenz-Therapie stecke allerdings noch in den Kinderschuhen, und es seien weitere umfangreiche Forschungsarbeiten notwendig, um es in die Praxis zu überführen.

Untersuchungen an Staphylococcus aureus «Ein sehr wichtiger Aspekt, der bei der Entwicklung neuer Antivirulenz-Konzepte berücksichtigt werden muss, ist die Tatsache, dass sich die krankmachenden Eigenschaften eines Erregers nicht immer gleich ausbilden», sagt Medina. «Die spezifische Ausprägung dieser Eigenschaften wird stark

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MEDIZIN

durch die direkte Umgebung während der Infektion beeinflusst.» Es sei daher wichtig zu verstehen, welchen Einfluss die spezifi sche Immunantwort des einzelnen Individuums auf die Genaktivität eines Krankheitserregers hat. Dies haben die Wissenschaftler am HZI jetzt am Beispiel des bedeutenden Krankenhauskeims Staphylococcus aureus an verschiedenen Mauslinien untersucht.

Studien mit verschiedenen Mauslinien «Für die Studie wurden Infektionsexperimente mit verschiedenen Mauslinien durchgeführt», sagt Robert Thänert, Wissenschaftler im Team von Eva Medina. «Eine der untersuchten Mauslinien reagierte sehr empfindlich auf Staphylococcus aureus und entwickelte infolge der Infektion eine starke Sepsis. Eine zweite Mauslinie zeigte dagegen nur einen sehr milden Krankheitsverlauf.» Die anschliessende Sequenzierung der RNA-Profile – also der Gesamtheit aller aktiven Gene – machte es erstmals möglich, in lebenden Organismen während einer Infektion gleichzeitig die genetische Aktivität von Wirt und Krankheitserreger zu bestimmen. Medina ergänzt: «Durch die Kombination der RNA-Profile des Erregers mit denen eines resistenten und eines empfindlichen Wirtes konnten wir zeigen, dass sich Unterschiede in der Immunantwort des Wirtes auf die Genaktivität von Staphylococcus aureus während der Infektion auswirken. Die bei Mäusen bestehende Variabilität gegenüber Staphylococcus-Bakterien wird auch bei Menschen beobachtet und resultiert unter anderem aus Unterschieden des Alters oder der spezifischen genetischen Ausstattung.»

Mögliche Limiten der Antivirulenz-Therapien Dass es vom Wirt abhängt, wie stark die Virulenzfaktoren von Krankheitserregern ausgeprägt werden, könnte eine effektive Anwendung von Antivirulenz-Therapien jedoch auch limitieren. «Dies ist eine sehr wichtige Information aus der Studie, um funktionierende Antivirulenz-Konzepte zu entwickeln», sagt Medina. «Im besten Fall 4/2017

sind die krankmachenden Faktoren der Bakterien, auf die künftige Therapien abzielen sollen, nicht wirtsabhängig.» Anderenfalls müsse die Antivirulenz-Strategie für verschiedene Patienten individuell angepasst werden. Prinzipiell, so betonen die HZI-Forscher, sei die entwickelte Invivo-Methode auf verschiedene Erreger anwendbar und könne damit weitere wichtige Forschungsexperimente anregen, um die Antivirulenz-Therapie als auf den Patienten massgeschneiderte – persona-

lisierte – Behandlung in der Klinik einzusetzen. Originalpublikation Robert Thänert, Oliver Goldmann, Andreas Beineke and Eva Medina, «Host-inherent variability influences the transcriptional response of Staphylococcus aureus during in vivo infection», Nature Communications, 2017; DOI: 10.1038/NCOMMS14268 www.helmholtz-hzi.de

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NEWS

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

■ Endress + Hauser Conducta, die Spezialistin für Flüssigkeitsanalyse, hat am 31. Januar 2017 in Berlin einen der angesehensten Unternehmensauszeichnungen Europas erhalten: den «Award for Environmental and Corporate Sustainability 2016/17». Diese Auszeichnung geht an Unternehmen, die in besonderem Mass Arbeitnehmer-, Verbraucher- sowie Umweltbelange in ihren Kernwerten berücksichtigen und dabei weit über gesetzliche Vorgaben hinausgehen. www.de.endress.com ■ Die Sandoz Pharmaceuticals AG wurde mit der Auszeichnung «Top Employer Europe 2017» ausgezeichnet. Die jährlich stattfindende internationale Recherche des Top Employer Institute ermittelt weltweit führende Arbeitgeber: diejenigen, die exzellente Mitarbeiterbedingungen schaffen, Talente auf allen Ebenen der Organisation pflegen und entwickeln und sich bemühen, die Anstellungsbedingungen kontinuierlich zu optimieren. www.sandoz.com ■ «Zentrum für funktionale und oberflächenfunktionalisierte Gläser», kurz «FunGlass», heisst ein mit 25 Millionen Euro gefördertes Projekt, in dessen Rahmen im slowakischen Trencín ein Exzellenzzentrum für die Erforschung neuer Glaswerkstoffe eingerichtet werden soll. Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) sind

am Aufbau dieses Zentrums massgeblich beteiligt. Die Europäische Kommission unterstützt FunGlass im Rahmen der Initiative «Widening Participation» (Teaming, Horizon 2020) mit 15 Mio. Euro. Weitere zehn Mio. Euro stellt die slowakische Regierung bereit. www.uni-jena.de ■ Evonik erwirbt den Kosmetikspezialisten Dr. Straetmans GmbH mit Sitz in Hamburg. Das Unternehmen ist auf die Entwicklung und Vermarktung alternativer Konservierungssysteme für die Kosmetikindustrie spezialisiert. Damit ergänzt Evonik das breite Spezialitätenportfolio ihres Kosmetikgeschäfts und baut ihre Position als einer der weltweit führenden Partner für die Kosmetikindustrie weiter aus. www.evonik.de ■ Endress + Hauser ist im schwierigen Marktumfeld des vergangenen Jahres in lokalen Währungen um 2,1 Prozent gewachsen. Der konsolidierte Umsatz in Euro dagegen schrumpfte geringfügig, bedingt vor allem durch Wechselkurseffekte, um 0,2 Prozent auf knapp über 2,1 Milliarden Euro. Ende 2016 zählte Endress + Hauser weltweit 13 003 Beschäftigte, 51 mehr als vor Jahresfrist. www.endress.com ■ Die Bachem-Gruppe, das marktführende Peptidchemie-Technologie-Unternehmen, weist für das Geschäfts-

jahr 2016 erneut einen Rekordumsatz sowie eine deutliche Gewinnsteigerung aus. Die Gruppe erwirtschaftete einen Umsatz von 236,5 Mio. CHF (+13,4 %). Das operative Ergebnis steigerte Bachem auf Stufe EBIT um 17,0 % auf 45,1 Mio. CHF. Trotz diverser Sondereffekte konnte Bachem die EBIT-Marge auf 19,1 % erhöhen (Vorjahr: 18,5 %). Die EBITDA-Marge erreichte 27,4 % (Vorjahr: 27,2 %). Der Reingewinn stieg um 29,4 % auf 41,2 Mio. CHF an (Vorjahr: 31,8 Mio. CHF). www.bachem.com ■ Die Ems-Gruppe, deren Gesellschaften in der EmsChemie Holding AG zusammengefasst sind, hat im Zuge der anstehenden Pensionierung von Rolf Holderegger, Mitglied der Geschäftsleitung seit Oktober 2009, folgende Nachfolgeregelung vorgenommen: Per 1. Februar 2017 wurde Jürgen Spindler, bisher Leiter Unternehmensbereich Ems-Griltech, als Mitglied der Geschäftsleitung der EmsGruppe ernannt. Spindler ist promovierter Chemiker und bereits seit 28 Jahren in der Ems-Gruppe in verschiedenen leitenden Positionen tätig. www.ems-group.com ■ Der Werkstoffhersteller Covestro hat beschlossen, seine Produktion für das Hartschaum-Vorprodukt MDI im spanischen Tarragona fortzusetzen. Die ursprünglich ge-

plante Schliessung für Ende 2017 wird bis auf Weiteres ausgesetzt. Der wesentliche Grund für die Entscheidung ist die signifikant gestiegene MDI-Nachfrage. Darüber hinaus hat sich Covestro in Tarragona Zugang zu wichtigen Rohstoffen – vor allem Chlor – für die nächsten Jahre über Ende 2017 hinaus sichern können. www.covestro.com ■ Endress + Hauser hat die SensAction AG übernommen, eine Herstellerin innovativer Systeme zur Messung von Konzentrationen in Flüssigkeiten. Die Systeme von SensAction messen mithilfe akustischer Oberflächenwellen. Damit will die Schweizer Firmengruppe ihr Angebot an Qualitätsmessungen weiter stärken. Der Firmensitz von SensAction im bayrischen Coburg bleibt erhalten, die derzeit 13 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter werden weiter beschäftigt. www.endress.com ■ Dr. Robert Grass (*1979), Leitender Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Lehrbeauftragter an der ETH Zürich, ist zum Titularprofessor der ETH Zürich ernannt worden. Grass forscht an der Schnittstelle von Nanopartikeln, Oberflächen und Biochemie. Aktuell liegt sein Fokus auf der Verwendung von DNA als Informationsträger für die digitale Datenspeicherung. www.ethz.ch

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NEWS

Zusammenschluss sichert Zukunft

Bild: Schmizo AG

men einer Nachfolgeregelung rückwirkend per 1. Januar 2017 die Trabold & Co. AG in Bern übernommen. Schmizo ist ein inhabergeführtes KMU, welches seit mehr als 60 Jahren besteht. Das Unternehmen hat sich in dieser Zeit eine Kernkompetenz in der Entwicklung und Herstellung von kundenspezifi schen Glasgeräten und Glasapparaturen aufgebaut. Als technische Glasbläserei liegt die Stärke der Firma in einem hohen Qualitätsstandard sowie im direkten und kompetenten Kontakt zu den Kunden in Forschung, Pharmazeutik und Industrie. Das fachlich breit abgestützte Mitarbeiterteam besteht aus

Die Kernkompetenz von Schmizo ist die Entwicklung und Herstellung von kundenspezifischen Glasgeräten und Glasapparaturen.

Die Schmizo AG in Oftringen, etablierte Herstellerin von kundenspezifischen Laborglas-Apparaturen, hat im Rah-

Simpler Safer

zwölf Personen; seit Kurzem werden auch eigene Lernende ausgebildet. Schmizo verfügt zudem über einen umfangreichen Maschinenpark zur mechanischen Präzisionsbearbeitung von Borosilikat- und Quarzglas. Trabold ist vor allem im Raum Bern aktiv und in Bezug auf die angebotenen Produkte und Dienstleistungen ähnlich gelagert wie Schmizo. Mit dem Zusammenschluss der beiden Firmen konnte die bestehende partnerschaftliche Zusammenarbeit für die Zukunft gesichert werden. Vorderhand wird die Produktion am Standort Bern weitergeführt. Bis Mitte 2017 wird dann eine schrittweise Verla-

gerung der gesamten Aktivitäten in die Produktionsräumlichkeiten der Schmizo in Oftringen erfolgen. Mit dieser Zusammenführung wird sichergestellt, dass die Erfahrung und das Fachwissen von Trabold nicht verloren gehen, denn nebst den Maschinen und Gerätschaften wird auch der Kern des Mitarbeiterstamms des Unternehmens übernommen. Hansjörg Trabold wird den Übergangsprozess aktiv begleiten und sich dann gegen Mitte 2017 aus dem aktiven Geschäftsleben zurückziehen.

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Kurse, Seminare und Workshops 09. 05.

Basis: Hygiene 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

16. 05.

Versuchsplanung und -auswertung mit Stavex Teil A: Einführung Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Efringerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

Klassifi zierung nach Gefahrgutrecht Ort: Luzern Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62 837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserv.ch

16. 05.

Anwendertreffen Ionenchromatographie Ort: Zofingen Veranstalter: Metrohm Schweiz AG Bleiche West, CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

Sichere Technik in verfahrenstechnischen Anlagen Ort: Frankfurt am Mai Veranstalter: VDI Wissensforum VDI-Platz 1, D-40468 Düsseldorf Telefon +49 (0)211 6214-201 wissensforum@vdi.de, www.vdi-wissensforum.de

16.–18. 05.

Labvolution mit Biotechnica Ort: Hannover Veranstalter: Deutsche Messe Messegelände, D-30521 Hannover Telefon +49 (0)511 89-0 info@messe.de, www.messe.de

18. 05.

Grundlagenkurs HPLC Ort: Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

18.–19. 05.

Methodenvalidierung in der Analytik Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Efringerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

19. 05

Methodenentwicklung HPLC Ort: Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

24. 05.

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

24.–26. 05.

Medical Chemistry Ort: Basel Veranstalter: Scientic Update Maycro Place, Stone Cross, May eld, East Sussex, TN20 6EW, UK Telefax: +44 (0)1435 873062 sciup@scientificupdate.co.uk, www.scienticupdate.co.uk

31. 05– 01. 06.

Chemspec Europe 2017 Veranstalter: Mack Brooks Exhibitions Ltd Romeland House, Romeland Hill St Albans, Hertfordshire AL3 4ET, UK Telefon +44 (0)1727 814 400 info@chemspeceurope.com, www.chemspeceurope.com

MAI 2017 02.–03. 05.

04.–05. 05.

04. 05.

Analyse der Stabilität und der Haltbarkeit von Produkten Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Efringerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

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VER ANSTALTUNGEN

Chemspec Europe 2017

Treffen der Fein- und Spezialchemiebranche Die Chemspec Europe, internationale Fachmesse für Fein- und Spezialchemie, kehrt für ihre 32. Ausgabe nach München zurück. Vom 31. Mai bis 1. Juni 2017 präsentieren Hersteller, Händler und Distributoren von Fein- und Spezialchemikalien ihre neusten Produkte, Dienstleistungen und Forschungsergebnisse einem Fachpublikum, das ausschliesslich aus Industrievertretern der Fein- und Spezialchemie besteht.

Bild: Mack Brooks Exhibitions Ltd

pa durchgeführt. Für ihre 32. Ausgabe kehrt die Fachmesse nach München zurück, wo sie schon in den Jahren 2008 und 2013 ausgetragen wurde. Die Chemspec Europe 2017 findet in den Hallen A5 und A6 der Messe München statt, und ist über den Eingang Ost zu erreichen.

Dynamisches Geschäftsumfeld

Susanne Neuner Die Chemspec Europe 2017 findet auf dem Gelände der Messe München statt. Sie bietet ihren Besuchern beste Networking-Möglichkeiten mit Grosskonzernen und KMU aus der ganzen Welt. Dabei präsentiert die erfolgreiche Fachmesse ein Produktportfolio, das eine grösstmögliche Bandbreite an Fein- und Spezialchemikalien für eine Vielzahl von Industriebereichen umfasst. Hierzu gehören Pharma, Agro, Lebensmittel & Getränke, Kosmetik, Reinigungsmittel, Wasseraufbereitung, Kleb- und Dichtstoffe, Farben & Lacke, Beschichtungen, Petrochemie, Kunststoffe & Polymere und viele mehr.

Zurück nach München Die letztjährige Chemspec Europe 2016 in Basel konnte, im Vergleich zum Vorjahr, 7 % mehr Aussteller sowie 30 % mehr Besucher verzeichnen. Schaut man auf die aktuellen Buchungszahlen für München, scheint die Chemspec Europe 2017 ihre Erfolgsgeschichte fortzusetzen: Drei Mona4/2017

te vor der Messe haben 321 Aussteller aus 24 Ländern ihren Stand bereits gesichert. Zu den bestätigten Unternehmen, gehören Albemarle, Arkema France, CABB Group, Charles River, Chevron Phillips Chemicals, Evonik, Johnson Matthey, Kemira, Lonza, Merck, Solvay, Sumitomo Chemical Europe, Tosoh Europe, Wacker Chemie. Aufgrund der wachsenden Nachfrage musste die Ausstellungsfläche bereits zwei Mal vergrössert werden.

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Nach dem Erfolg der Chemspec Europe 2016 in Basel erwarten die Veranstalter für die diesjährige Durchführung erneut eine grosse Beteiligung.

Mit mehr als 61 000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von mehr als 16 Mrd. Euro ist Bayern ein wichtiger Standort für die deutsche Chemieindustrie. Die enge Zusammenarbeit zwischen anerkannten Forschungseinrichtungen und der in München ansässigen Unternehmen tragen entscheidend zu dem dynamischen Geschäftsumfeld bei. www.chemspeceurope.com TOSOH_Ins_58x90_4c_Layout 1 20.12.12 07:47 Seite

Kostenlose Konferenzen In Zusammenarbeit mit renommierten Partnerorganisatoren bietet die Chemspec Europe 2017 ein vielfältiges Konferenzprogramm. Das Themenspektrum ist breit und reicht von regulatorischen Fragen über Pharma Outsourcing bis hin zu aktuellen Markttrends und Entwicklungen. Die Konferenzen sind kostenlos und bieten neben erstklassigen Inhalten auch exzellente Networking-Möglichkeiten. Die Chemspec Europe wird jedes Jahr an einem anderen Veranstaltungsort in Euro-

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FIRMEN BERICHTEN

Verarbeitung flüssiger Vitamine

Peristaltische Dosiereinheiten

Bilder: Watson-Marlow Fluid Technology Group

Technikon Laboratories vertraut auf peristaltische Abfülllösungen von Flexicon Liquid Filling, einem Geschäftsbereich der Watson-Marlow Fluid Technology Group. In ihrem Werk in der südafrikanischen Metropole Johannesburg nutzt Technikon mittlerweile vier Dosiereinheiten des Typs PD12l von Flexicon in Kombination mit einer zentralen Steuereinheit vom Typ Flexicon MC12. Die Anlage ermöglicht das Abfüllen flüssiger Vitamine in Stickpacks.

Der Flexicon Pumpenkopf mit insgesamt zwölf Rollen kann zwei Stickpacks parallel befüllen.

Durch die Anfrage eines Kunden, der ein Nahrungsergänzungsmittel in Portionsbeutel in Stäbchenform, sogenannten Stickpacks, anbieten wollte, sah sich der südafrikanische Auftragshersteller für Arznei mittel Technikon Laboratories vor eine neue Herausforderung gestellt. «Unsere Anlagen für die Befüllung dieser speziellen Art von Verpackung konnten bislang nur Pulver verarbeiten», erläutert Robert Verseput, Managing Director bei Technikon. «Für diesen Auftrag mussten wir uns also auf die Suche nach Dosiereinheiten bzw. Pumpen machen, mit denen wir unsere Anlage für die Abfüllung von Flüssigkeiten umrüsten konnten.» Die Lösung für dieses Problem fand man in den Dosiereinheiten von Flexicon Liquid Filling. Das Unternehmen mit Sitz im dänischen Ringstedt bietet ein umfangreiches Angebot für das sterile Abfüllen von Flüs24

sigkeiten. Das Sortiment reicht von Tischgeräten zum manuellen Abfüllen über halbautomatische Systeme bis hin zu vollautomatischen Abfüll-, und Verschliessmaschinen. Die Systeme eignen sich für klei-

ne bis mittlere Losgrössen bei höchster Präzision, Effizienz und Flexibilität. Für die Erweiterung der Anlage bei Technikon erwies sich die Dosiereinheit des Typs Flexicon PD12 l in Kombination mit einer Steuereinheit vom Typ Flexicon MC12 als richtige Wahl. Durch die Umrüstung ist die Abfüllanlage in der Lage, die Stickpacks auf insgesamt acht Bahnen mit flüssigen Vitaminen zu befüllen. Dafür sind lediglich vier der peristaltischen Abfülleinheiten notwendig, denn jeder Pumpenkopf versorgt zwei Bahnen. Jeweils 10 Milliliter flüssiger Vitamine werden in der Regel parallel in die Stickpacks abgefüllt, bevor diese durch die Anlage versiegelt werden. Bedient wird die Abfüllung über eine Flexicon MC12, die sich für die Steuerung von bis zu 16 Pumpen an einer Abfüllanlage eignet. Angesprochen wird sie durch ein 4 mA . . . 20 mA-Signal. Die Flexicon PD12I ist eine vielseitige peristaltische Abfülleinheit für Fördermengen von 0,1 bis 250 Milliliter. Sie überzeugt durch eine Füllgenauigkeit von ±1 % bei

Funktionsprinzip mit Zukunft Das Abfüllen mittels peristaltischer Pumpen ist das am schnellsten wachsende Funktionsprinzip in der pharmazeutischen Industrie. Die Gründe dafür liegen in der hohen Reinheit bei niedrigem Risiko einer Kreuzkontamination. In einer peristaltisch arbeitenden Dosierpumpe wird ein Schlauch einer sich vorwärts bewegenden Kompression ausgesetzt. Das Medium wird in diesem Einwegschlauch zellschonend zwischen Rollen nach vorne verdrängt, beim Ausdehnen des Schlauchs hinter den Rollen wird weitere Flüssigkeit angesaugt. Dieses Prinzip eignet sich ausgezeichnet für das aseptische Fördern von Flüssigkeiten, da das Medium im geschlossenen Schlauchsystem gefördert wird. Im Gegensatz zu anderen Pumpenarten gibt es weder Dichtungen oder Ventile noch bewegliche Teile im Förderbereich des Mediums, die zu Verunreinigungen führen könnten. Dies wird auch dadurch ermöglicht, dass das Medium ausschliesslich mit einem nach USP Class 6 zertifizierten Schlauch und der Füllnadel in Berührung kommt.

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FIRMEN BERICHTEN

NEU Ausstoss verdoppelt

Flexicon PD12I-Abfülleinheit für Fördermengen von 0,2 bis 250 Milliliter mit einer Füllgenauigkeit bis ±0,5 % .

Die Steuereinheit Flexicon MC12 eignet sich für die Steuerung von bis zu 16 Pumpen an einer Abfüllanlage.

Fördermengen von 0,1 bis 0,5 Millilitern bzw. ±0,5 % bei Fördermengen ab 0,5 Millilitern. Änderungen der Abfüllmenge lassen sich dabei durch einen Schlauchwechsel innerhalb von weniger als einer Minute realisieren. Die PD12I garantiert ein absolut tropffreies Abfüllen, was beim Befüllen von Portionsbeutel von besonderer Bedeutung ist, da Tropfen Probleme beim Versiegeln verursachen können.

Ausgestattet ist Flexicon PD12I mit einem Pumpenkopf mit insgesamt zwölf Rollen, der einen besonders schnellen Schlauchwechsel ermöglicht. In der Regel werden zwei Schlauchelemente mittels eines Y-Verbinders zu einem Förderstrom vereinigt. Dadurch wird trotz einer erhöhten Förderrate eine nahezu pulsationsfreie Förderung erreicht. Falls gewünscht, können – wie im Falle von Technikon – die beiden Schläuche jedoch auch problemlos unabhängig voneinander als getrennte Förderkanäle verwendet werden. Jeder der vier PD12I kann dadurch zwei Stickpacks parallel befüllen, der Ausstoss wird so verdoppelt. Durch geringfügige Modifikationen an den Standardmodellen der PD12I konnte die Leistung der Anlage von Technikon auf 400 Abfüllungen pro Minute gesteigert werden. Dabei variieren die abgefüllten Mengen zwischen 4 und 25 Millilitern, eine durchschnittliche Charge umfasst ungefähr 1000 Liter. Nicht zuletzt dank dieser Vielseitigkeit konnte die PD12I bei Technikon auf ganzer Linie überzeugen. Dabei sind die Abfüllleistung und die problemlose Reinigung von besonderer Bedeutung. «In unserer Branche spielen hohe Qualitätsstandards, guter Service, Zuverlässigkeit und allen voran die Einhaltung von vereinbarten Lieferterminen eine Schlüsselrolle», resümiert Verseput. «Aus diesem Grund legen wir besonderen Wert auf gezielte Investitionen in modernste Technologien.»

Kontakt Watson-Marlow Ltd. Gustav-Maurer-Strasse 9 CH-8702 Zollikon Telefon +41 (0)44 552 17 00 Telefax +41 (0)44 552 17 01 info@wmftg.ch www.wmftg.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Liquid Handling-Roboter

Laborautomation für kleine Budgets

Bild: Michael Bürkle/pixelio.de

Manuelle Probenvorbereitung kostet Labors Zeit und Forschungsgelder durch höhere Fehlerquoten. Automatische Liquid-Handling-Systeme gewinnen deshalb dank sinkender Anschaffungskosten zunehmend auch für kleine Forschungseinrichtungen an Attraktivität. Ein Beispiel ist die Samplify-Serie der nevoLAB GmbH in Maierhöfen im Allgäu.

Laborautomatisierungssysteme waren für kleine Arbeitsgruppen bisher zu teuer. Deshalb hat die nevoLAB GmbH die Samplify-Serie entwickelt.

Zur täglichen Arbeit im Labor gehören Routineaufgaben wie die Probenvorbereitung oder das Pipettieren, die jedoch – wenn von Hand erledigt – sehr fehleranfällig sind. So kann es schnell passieren, dass die Reaktionsgefässe trotz sorgfältiger Arbeit zum Beispiel unterschiedliche Flüssigkeitsvolumina aufweisen und damit die Messergebnisse verfälschen. Abhilfe schaffen Laborautomationssysteme. Diese waren bisher jedoch nur für Forschungseinrichtungen mit einem grösseren Budget interessant und häufig sehr unflexibel. Die nevoLAB GmbH hat deshalb die Samplify-Serie entwickelt: Die handlichen Modelle Robot und Samplify P übernehmen zuverlässig zeitraubende Aufgaben und bearbeiten bei Bedarf auch sehr kleine Flüssigkeitsmengen präzise, sodass die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse jederzeit gegeben ist. Zudem lassen sich die Systeme auch mit bereits bestehenden Laborgeräten kombinieren oder erweitern. Aufgrund des geringen Anschaffungsprei26

ses sind sie zudem für kleine Arbeitsgruppen attraktiv.

Präzisere Laborautomationssysteme «In Forschungseinrichtungen spielt es eine besonders grosse Rolle, dass Ergebnisse einfach reproduziert werden können. Wird die Pipettierung manuell durchgeführt, schleichen sich schnell Fehler ein, denn die Arbeit ist nicht nur sehr zeitaufwendig, sondern kostet auch unheimlich viel Konzentration», erklärt Manfred Lorenz, Geschäftsführer der nevoLAB GmbH. «Nach fünfzig Pipettierungen am Stück ist es nicht ausgeschlossen, dass die Konzentration nachlässt und zum Beispiel unbeabsichtigt in das falsche Gefäss pipettiert wird.» Zudem spielt auch die Art und Weise des Pipettierens eine Rolle: Bei einem Versuch in einem amerikanischen Biotech-Unternehmen, bei dem die Ergebnisse von Mit-

arbeitern mit denen eines Liquid Handling-Roboters verglichen wurden, war aufgefallen, dass die Mitarbeiter unterschiedliche Methoden nutzten und zwischen diesen teilweise hin- und herwechselten. Dabei landete bei der RückwärtsPipettierung tendenziell mehr Flüssigkeit in den Reaktionsgefässen als vorgegeben. Ausserdem unterschieden sich die manuellen Ergebnisse erheblich sowohl von den Ergebnissen des Pipettierroboters als auch von den Soll-Werten. «Im Extremfall kann so eine komplette Messreihe unbrauchbar werden. Das kostet nicht nur viel Zeit, sondern auch Ansehen und verschwendet zusätzlich unnötig Arbeitsmaterial und teure Chemikalien», so Lorenz. Um Unsicherheitsfaktoren, die durch die manuelle Probenvorbereitung entstehen, ausschliessen zu können und eine hohe Reproduzierbarkeit zu erreichen, sind Laborautomatisierungssysteme deshalb die erste Wahl. Liquid Handling-Roboter waren meist nur für grössere Forschungseinrichtungen mit Die nevoLAB GmbH mit Sitz in Maierhöfen/Allgäu wurde 2004 als Ingenieurbüro gegründet. Das innovationsgetriebene Unternehmen entwickelt kundenspezifische Lösungen für die Laborautomation, um Abläufe in naturwissenschaftlichen und medizinischen Forschungseinrichtungen zu optimieren. Dazu gehören neben OEM-Komponenten Laborroboter, RFID-Technologien, Software-Programme sowie Datenmanagement- und kundenspezifische Laborautomationssysteme. Die Firma beschäftigt 10 Mitarbeiter, die häufig eine Doppelqualifikation aus dem natur- und ingenieurwissenschaftlichen Bereich besitzen.

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FIRMEN BERICHTEN

einen vergleichsweise niedrigen Anschaffungspreis aus und lassen sich zudem flexibel mit bereits vorhandenen Geräten kombinieren, sodass nicht die komplette Laborausstattung ersetzt werden muss.

Bild: nevoL AB

Arbeitserleichterung in DIN A3-Grösse

Der Samplify-Robot eignet sich für die Verarbeitung von Reagenzglas-Racks mit offenen Vials und Tubes, Flaschen sowie Multititerplatten mit grossen Kavitäten. Das Modell ist platzsparend und lässt sich schnell auf- und abbauen.

einem entsprechenden Budget interessant. Die nevoLAB GmbH hat deshalb die ChemieXtra und Containment Control 210x144 +3mm

Samplify-Serie entwickelt. Die Modelle Robot und Samplify P zeichnen sich durch

Der Samplify Robot eignet sich besonders als kostengünstiges Einstiegsmodell und bewegt sich damit im Bereich einer hochwertigen automatischen Analysewaage. Mit seinen Stellmassen von 375 × 375 × 60 mm nimmt er dabei nicht mehr Platz als eine DIN A3-Seite ein und lässt sich auch durch seine geringe Höhe bei Nichtbedarf einfach verstauen. Dazu trägt auch das geringe Gewicht bei, das mit Liquid Handling-Einheit bei circa 5,1 kg liegt, sodass er ohne grossen Aufwand an den jeweiligen Einsatzort gebracht werden kann. Für die Stromzufuhr ist lediglich eine gewöhnliche Steckdose mit 230 oder 110 V notwendig. Die Hubkraft der Z-Achse besitzt eine Dauerkraft von 3,6 N und hat

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eine Reichweite von 190 mm. Die Präzision der Z-Achse beträgt rund 0,22 mm bei einem Hub von 120 mm und erreicht damit eine weitaus höhere Reproduzierbarkeit als bei der manuellen Durchführung. Die Spritzen sind für Volumina von 0,1 bis 12,5 ml ausgelegt. Der Roboter ist für die Verarbeitung von Reagenzglas-Racks mit offenen Vials und Tubes, Flaschen sowie Multititerplatten mit grösseren Kavitäten geeignet. Eine Weiterentwicklung ist der Samplify P, der mit 375 × 375 × 60 mm und – inklusive Liquid Handling-Einheit – mit 8,7 kg etwas grösser und schwerer als der Robot ist. Er zeichnet sich vor allem durch eine stärkere Z-Achse aus, die eine Reichweite von 190 mm und einen Hub von 120 mm bei einer Dauerkraft von über 50 N ermöglicht. Das Modell erreicht eine Präzision von 0,1 mm und eignet sich in der Variante mit disposable Tips besonders gut für sehr kleine Flüssigkeitsmengen von 0,5 bis 20 µl. Der P kann bis zu fünf MTP 96 beziehungsweise MTP 384 verarbeiten und ist damit auch für grössere Probenmengen einsetzbar. Bei Bedarf lässt sich das Gerät daneben mit einem Umrüst-Kit einfach mit einer Nadel ausstatten, sodass auch mit Septum verschlossene Vials verwendet werden können.

Einfach zu bedienende Software Sowohl der Samplify Robot als auch der Samplify P sind in der Grundplatte PTFEbeschichtet und aus inertem Material gefertigt und eignen sich somit für fast alle Laborumgebungen. Die Anwendungsmöglichkeiten beschränken sich dabei nicht nur auf die Nutzung als Liquid Handling-System. Beide Modelle lassen sich in Verbindung mit Schüttlern, Rührern, Temperiereinheiten, Datenzubehör usw. zur Probenvorbereitung, zum Dosieren und Umpipettieren von flüssigen Proben nutzen, in der Analytik zur Herstellung von Stammlösungen oder Verdünnungsreihen einsetzen oder als Autosampler mit automatischer Probennahme sowie als Fraktionssammler verwenden. So ist der Einsatz sowohl in naturwissenschaftlichen Labors als auch in der Qualitätssicherung, in der Lebensmittel- und Umwelttechnik und im Life Science-Bereich möglich. 42 8

Bild: nevoL AB

FIRMEN BERICHTEN

Der Samplify XL kann bis zu 20 MTP verschiedener Grössen bearbeiten. Er eignet sich damit besonders für Hochdurchsatzanwendungen und Customized Solutions.

Dabei hat nevoLAB besonders auf eine einfache Bedienbarkeit geachtet, die durch die eigens entwickelte Software Samplify Script gewährleistet wird. «Die intuitive Benutzeroberfläche ermöglicht es auch Mitarbeitern ohne tiefergehende Programmierkenntnisse, nötige Einstellungen vorzunehmen, und spart so wertvolle Arbeitszeit», erläutert der Geschäftsführer. Die Software ist einfach auf Laptop, PC oder Tablet-PC zu installieren und steuert die Roboter über ein spezielles Funkmodul. Dadurch kann wertvoller Arbeitsplatz im einem Abzug oder einer Laminar Flowbox gespart werden.

Modulare Bauweise ermöglicht Erweiterung Die Geräte können dabei ganz auf den Bedarf des jeweiligen Labors abgestimmt werden. So bietet nevoLAB unter anderem RFID Pens, Barcode Reader, Fussschalter und Label Printer sowie Spritzen an, mit denen sich die smarten Geräte ohne grossen Aufwand erweitern lassen. Auch die Integration bereits bestehender Systeme und Geräte anderer Hersteller wie beispielsweise Waagen ist leicht möglich. Für Hochdurchsatzanwendungen und individuelle Laborprozesse bietet das Unternehmen ausserdem den Samplify XL an, der mit 960 × 600 mm deutlich grösser ist

und bis zu 20 MTP 96 beziehungsweise 384 mit einem Flüssigkeitsvolumen von 0,5 µl bis 12,5 ml bearbeiten kann. Dabei ist er mit einer Genauigkeit von 0,01 mm extrem präzise. Kundenspezifische Anwendungen wie Stoffdosierungen oder Pickand-Place stellen so kein Problem mehr dar. Bei Bedarf kann das Modell auch mit unterschiedlichem Zubehör wie etwa Greifern, Detektoren und Mehrkanalköpfen kombiniert werden und eignet sich auch zur Abfüllung im Pharmabereich oder zur Dosierung beim 3D-Druck. «Die Arbeit im Labor wird dadurch viel ökonomischer, weil die Roboter sehr wartungsarm sind und homogene Ergebnisse liefern. Zudem kann deutlich an Material eingespart werden und die Mitarbeiter können sich in der Zwischenzeit anspruchsvolleren Aufgaben widmen», erläutert der Geschäftsführer.

Kontakt nevoLAB GmbH Am Gehrenbach 8 D-88167 Maierhöfen/Allgäu Telefon +49 (0)8383 922155-2, Telefax +49 (0)8383 922155-3 info@nevolab.de www.nevolab.de

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FIRMEN BERICHTEN

Thermische Beschichtungen

Umfassender Oberflächenschutz Zu den grössten Ausfallrisiken stark belasteter Bauteile zählen Abrasion, Erosion und Korrosion. Nahezu unbegrenzte Kombinationen von Schichtwerkstoff und Substrat erschliessen ein enormes Anwendungsspektrum der thermischen Beschichtung für Ersatz, Regeneration, Reparatur, Aufwertung und Veredelung. Als ausgewiesener Experte im Bereich anspruchsvoller Oberflächentechnik setzt die Pallas GmbH & Co. KG mit der Vielzahl genutzter thermischer Beschichtungsverfahren und deren virtuoser Kombination Massstäbe.

Bild: Pallas GmbH & Co. KG

Umfassendes Spektrum

Sichere Sache aus einer Hand: Mit sechs verschiedenen thermischen Beschichtungsverfahren bietet Pallas ein ungewöhnlich breites Bearbeitungsspektrum.

Hochbeanspruchte Komponenten und Werkstoffe stehen leistungsmässig vor der Quadratur des Kreises. Anforderungen wie Verschleiss- und Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig herausragender mechanischer Festigkeit kann ein Werkstoff allein oftmals nicht erfüllen. Nicht minder herausfordernd ist die Kombination von Leichtbau und Reibungsreduktion mit steigenden Leistungsansprüchen der Kunden. Abhilfe bieten hier neue Fertigungstechno-

logien und individuell angepasste thermische Schichten. Mit ihnen lassen sich die unterschiedlichen Aufgaben von Bauteiloberfläche und -kern funktional trennen und somit voneinander lösen. Durch die nur lokal begrenzte Bearbeitung der verschlissenen oder durch Fertigungsfehler beeinträchtigten Bereiche bleibt das oftmals kostenintensive Grundbauteil erhalten. Dies bedeutet eine signifikante Zeitund Kostenersparnis.

Mit sechs verschiedenen thermischen Beschichtungsverfahren bietet Pallas ein ungewöhnlich breites Bearbeitungsspektrum für Einzelteile sowie Klein- und Mittelserien aus einer Hand: Neben Pulver- und Drahtflammspritzen umfasst das Verfahrensangebot Lichtbogen-, Plasma- und Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) sowie Laserbeschichtung. Aussergewöhnlich gross ist auch die Auswahl der angebotenen Beschichtungswerkstoffe, Schichtaufbauten und -dicken. Mit multifunktionalen Schichtsystemen, die mehrere Eigenschaften kombinieren, untermauert das Unternehmen seinen Expertenstatus. Die jahrzehntelange Zusammenarbeit mit vielen Branchen erklärt nicht nur die enorme Bandbreite der ständig bereitgehaltenen Werkstoffe, sondern auch die Innovationsstärke bei der Entwicklung unkonventioneller Lösungen. Die ver fahrensübergreifende Kompetenz macht Pallas auch in der Grossserienproduktion zum gefragten Ansprechpartner für Schichtentwicklungen. Je nach Art und Einsatzgebiet der Komponenten erfolgen thermische Korrosionsund Verschleissschutzbeschichtungen per Flamme, Lichtbogen-, Plasma-, HVOF- oder Laserverfahren. Pulverflammspritzen er-

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Bild: Pallas GmbH & Co. KG

FIRMEN BERICHTEN

Beim Lichtbogenspritzen mit elektrischer Energie entstehen sehr belastbare, fest anhaftende, hochtemperaturfeste und oxidationsresistente Oberflächen.

Durch die extrem eng begrenzte Energiezufuhr werden Bauteil und Werkstoff nur minimal belastet. Die schmelzmetallurgisch angebundene Schicht mit geringer Aufmischung haftet auch bei extremer Belastung dauerhaft.

Schichten für alle Fälle Die deutlich kürzere Zeit zum Schichtaufbau begründet häufig eine Überlegenheit des thermischen Spritzens gegenüber der Galvanik. Rotationssymmetrische Bauteile wie Rollen, Walzen, Wellen und Zylinder sind konstruktionsbedingt besonders für thermische Beschichtungen geeignet. Durch die lokal begrenzte Bearbeitung

Bild: GTS e.V.

zeugt bis zu mehrere Millimeter dicke Schichtstärken und eignet sich besonders zur Reparaturbeschichtung mit Metallen. Mit Drahtflammspritzen entstehen leistungsfähige Verschleiss-, Einlauf- und Korrosionsschutzschichten. Auch selbstschmierende Oberflächen werden mit diesem Verfahren hergestellt. Durch Lichtbogenspritzen bilden sich je nach eingesetztem Beschichtungswerkstoff sehr belastbare, fest anhaftende, hochtemperaturfeste und oxidationsresistente Oberflächen. Atmosphärisches Plasmaspritzen verarbeitet in der bis zu 20 000 °C heissen Plasmaflamme sogar hochschmelzende Keramiken und deren Verbindungen zu extrem harten und verschleissfesten Schichten. Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) erzeugt die Verbindung von hoher kinetischer Energie mit vergleichsweise niedriger thermischer Energie sehr gut haftende, homogene und dichte Hartmetallschichten. Laserverfahren verbessern Randschichteigenschaften von teuren hochbeanspruchten Komponenten.

Bild: Pallas GmbH & Co. KG

Reparaturbeschichtung: Pulverflammspritzen erzeugt bis zu mehrere Millimeter dicke Schichtstärken.

Mit Drahtflammspritzen kann nahezu jeder drahtförmig vorliegende Werkstoff aufgetragen werden.

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und steuerbare thermische Bauteilbelastung können sogar Grundstoffe wie Holz oder Kohlefaser- oder Glasfaserkompositwerkstoffe beschichtet werden. Schichtdicken von 20 µm bis zu mehreren Millimetern, so gut wie keine Einschränkungen bei den Grundwerkstoffen und eine nahezu unbegrenzte Auswahl an Beschichtungswerkstoffen kennzeichnen die Flexibilität des thermischen Spritzverfahrens. Die so aufgebrachten Schichten haften vorwiegend durch mechanische Verklammerung. Neben Korrosions- und Verschleissschutz leisten sie elektrische oder thermische Isolation und erlauben die Herstellung von Gleit-, Antihaft-, Einlauf- und selbstschmierenden Schichten. Als Korrosionsschutzschichten für Dichtsitze, Walzen und Formteile kommen vor allem Edelstahl, Aluminium oder Zink zum Einsatz. Dichtsitze und Walzen erhalten mit niedrigschmelzenden Metallen kostengünstige und im Bedarfsfall bis zu mehrere Millimeter dicke Schichten. Zum Verschleissschutz werden auf den Anwendungsfall abgestimmte Hartmetalle wie Wolframcarbid und Chromcarbid oder Keramik zur Substitution von Hartchrom eingesetzt. Extrem harte und verschleiss4/2017

FIRMEN BERICHTEN

feste Keramikbeschichtungen bieten in abrasiven und thermisch oder chemisch aggressiven Atmosphären sicheren Schutz vor Korrosion und Verschleiss. Einlaufschichten überzeugen in der Luftfahrtindustrie und in der Energieerzeugung. In der Textil- oder Papierindustrie erhält die vernickelte Oberfläche von Galetten, die aggressiven chemischen, thermischen und mechanischen Angriffen ausgesetzt sind, an kritischen Flächen eine zusätzliche Keramikschutzschicht. Für den jeweiligen Einsatz ausgelegte, hochleistungsfähige Keramikbeschichtungen schützen stark belastete Komponenten aus Faserverbundwerkstoffen vor vorzeitigem Verschleiss, thermischer oder korrosiver Beanspruchung. Thermische oder elektrische Isolationsschichten entstehen durch Pulverbeschichtung oder Plasmaspritzen. Keramische Werkstoffe überzeugen auch hier durch ihre effi ziente Wärmedämmung und Hochtemperaturbeständigkeit. Je nach Schichtdicke bieten sie durch gezielte Nachbearbeitung Durchschlagsfestigkeiten von über 10 kV, wodurch sie Anlagen zuverlässig vor Beschädigung durch Kriechströme oder Kontaktreaktionen schützen. Abhängig von Rahmenbedingungen wie Anwendungstemperatur, Korrosions- und Diffusionsbeständigkeit kommen auch spezielle Beschichtungen mit Kunststoff oder PEEK zum Einsatz. Für die Stahlindustrie entwickelte Pallas eine höchsttemperaturfeste, wärmeisolierende Walzenbeschichtung aus mehreren Werkstoffen und Beschichtungsverfahren. Diese daraus resultierende Schicht wirkt mit einem um Faktor 4 bis 5 verzögerten Temperaturfluss leicht isolierend und erhöht so die Standzeit der von innen gekühlten Walzen bei Einsatztemperaturen von bis zu 1500 °C um das Vierfache. Da thermische Beschichtungen in ihren Eigenschaften präzise reproduzierbar sind, ist auch die Regenerierung der Walzenbeschichtung nach Verschleiss gesichert. Das breite Anwendungsspektrum von thermischen Beschichtungen und die Einstellung massgeschneiderter Eigenschaften setzen jedoch langjährige Erfahrung mit den Verfahren und weitreichende Werkstoffkenntnisse voraus. Eine detaillierte Kosten-Nutzen-Analyse und eine Vielzahl zu berücksichtigender Parameter ge4/2017

ben Aufschluss darüber, welches Verfahren im Einzelfall die geeignete Variante ist. Neben der Art der Belastung fliessen Faktoren wie chemische und thermische Randbedingungen, das Zusammenspiel mit Umgebungsmedien, Bauteilstückkosten und -funktionen sowie Dauer und generelle Machbarkeit einer Ersatzbeschaffung in diese Bewertung ein. Dank profunder Expertise und Vielfalt der im Unternehmen eingesetzten Verfahren schöpft Pallas die Potenziale von thermischem Spritzen maximal aus und ist somit

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Schnelle und effiziente Kälteübertragung

Reaktorkühlung mit flüssigem Stickstoff Die pharmazeutische und biotechnische Industrie steht vor der Herausforderung, immer höheren Reinheitsgraden gerecht werden zu müssen. Um die gesetzten Ziele zu erreichen, senken Hersteller und Zulieferer sukzessive die Reaktionstemperaturen vieler Produktionsprozesse. Anlagen und Verfahrenskonzepte müssen deshalb ein effizientes Tieftemperatur-Kühlverfahren mit flüssigem Stickstoff ermöglichen, dessen konsequente und sichere Kontrolle zu jedem Zeitpunkt gewährleistet ist.

Das Unternehmen PharmaZell agiert auf den Marktfeldern Entwicklung und Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen (Active Parmaceutical Ingredients, API). Das Produktportfolio enthält neben kommerziellen API auch Narkotika sowie Aminosäuren und entspricht den Qualitätsanforderungen diverser Formulierungen und Märkte. Der Standort Liestal in der Schweiz umfasst viele Anlagen mit einem Reaktorvolumen von insgesamt rund 150 m3. Dank des hohen Automatisierungsgrads der Anlagen wird die marktintern höchstmögliche Produktqualität sichergestellt.

Kryogene Technik für sichere Prozesse PharmaZell bietet Produkte in kundenspezifischer Korngrössenverteilung und Zusammensetzung an, um auch ganz spezielle Formulierungsbedürfnisse abzudecken. Im Produktionswerk Liestal werden Kapazitäten für ein vielfältiges Produktportfolio bereitgehalten. Um die immer höheren Reinheitsziele zu erreichen, wurde im Laufe der Zeit eine innovative schlüsselfertige Lösung für den Bereich der Tieftemperaturreaktionen notwendig. Gesucht wurde eine präzise regelbare Kühlanlage zur effizienten Reaktorkühlung mit flüssigem Stickstoff. Das neue System sollte einen Kühlkreis bei einer Temperatur niedriger als –90 °C speisen, dabei leicht Irena Appetito, Market Management Pharma und Biopharma, Carbagas (Air Liquide Schweiz)

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Bilder: Air Liquide

Irena Appetito 1

Gute Zugänglichkeit zu allen Analgenkomponenten.

in den vorhandenen Produktionsprozess integrierbar und möglichst wartungsarm und leistungsstark sein.

Schlüsselfertige Lösung Um eine massgeschneiderte schlüsselfertige Lösung für den PharmaZell-Standort Liestal zu entwickeln, wurden von Carbagas (Air Liquide Schweiz) zunächst umfassende Vorversuche zur Wirkstoffherstellung mittels Tieftemperaturreaktion realisiert. In Testläufen mit dem «Alaska»-Kühlsystem hat sich die spezielle Auslegung des Wärmetauschers als zielführend erwiesen; sie ermöglicht eine schnelle und effektive Übertragung der Kälte. Durch die konstante Leistung des Wärmetauschers wird eine ausreichende Kälteleistung erreicht, um innerhalb von Minuten die nötige Reaktionstemperatur von –85 °C zu erreichen und diese auch über die ganze Produktionskampagne zu halten – bei einem vergleichsweise niedrigen Druckverlust. Über die gesamte Dauer des Prozesses traten zu

keinem Zeitpunkt problematische Einfrierungen am Wärmetauscher auf. Gleichzeitig konnten eine hohe Regelgüte und eine schnelle Einregelzeit realisiert werden.

Effiziente und sichere Kühlsysteme Hinter dem Namen «Alaska» verbirgt sich eine Baureihe von sieben Standardsystemen mit einer Kühlleistung von 5 bis 100 kW. Es handelt sich um effektive Kühlsysteme, die den Reaktor mittels eines zirkulierenden Wärmeträgerfluids kühlen, welches durch flüssigen Stickstoff rückgekühlt wird. Die kryogene Technik ist an tiefkalte Temperaturen angepasst und ermöglicht durch eine hohe Kühlleistung eine sichere, präzise Kontrolle exothermer Reaktionen – ohne den Einsatz von FCKW. Ein Prozessleitsystem ermöglicht eine konsequente Prozessüberwachung. Zu den Elementen der Anlage gehören der Wärmetauscher samt Wärmeträgerfluid, die Förderpumpe für das Fluid, der Behäl4/2017

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stoff lässt sich häufig in das Werksnetz einspeisen und für andere Prozesse wiederverwenden. Des Weiteren kann flexibel auf spezifische Kundenwünsche im Anlagedesign eingegangen werden.

Alaska in Liestal – ein Fazit Die fi nale Technologie am PharmaZell-Standort Liestal entspricht allen Anforderungen seitens des Kunden PharmaZell, so dass der ersten Alaska-Anlage in der Schweiz bereits die Installation eines zweiten Systems folgte. «Unsere Kunden schätzen unsere Kompetenz bei der Herstellung von grossvolumigen Produkten und unsere Flexibilität in der Produktion von kleinvolumigen API. Mit dieser Technologie wird die Spezialisierung der PharmaZell Liestal ausgebaut und der Standort Liestal gestärkt», so das Fazit von Reto Kummer, Leiter Produktion der PharmaZell Schweiz GmbH.

Schematische Darstellung der Alaska-Anlage.

ter für thermische Expansion, der Kontrollschrank inklusive Touchscreen zur Visualisierung sowie der Wärmeträgerkreislauf. Die Alaska-Baureihe besteht aus kompakten, leichten Einheiten, welche sich flexibel in bestehende Produktionslinien integrieren lassen – ein echter Vorteil für Kunden aus der Pharmaindustrie.

Leistungsstärke und Anwenderfreundlichkeit Mit Alaska bietet Air Liquide ein komplettes Kühlsystem mit Stickstoffversorgung an, das die Aspekte Sicherheit, Zuverlässigkeit und Flexibilität in einem Konzept vereint. Bei vergleichsweise geringen Kosten für Anschaffung und Wartung wird durch eine präzise Temperaturführung und gute Temperaturstabilität eine perfekte Kontrol-

le der chemischen Reaktionen ermöglicht. Im Kühlkreislauf können Temperaturen von –60 bis +145 °C realisiert werden; über die gesamte Temperaturspanne wird eine optimale Kühlleistung erreicht. Der Wechsel auf ein anderes Temperaturniveau oder eine veränderte Kälteleistung kann flexibel gesteuert und zeitnah umgesetzt werden. Kühlung und Erwärmung können kombiniert werden: Wenn erforderlich, zum Beispiel bei Batch-Reaktionen, kann das Kühlsystem optional durch ein Heizmodul erweitert werden, das mittels Niederdruckdampf das Wärmeträgerfluid erwärmt. Mithilfe eines speziellen Silikonöls können Prozesse im Bereich von –120 bis +160 °C geregelt werden. Als Inertatmosphäre kann am Austauscher gasförmiger Stickstoff eingesetzt werden. Der während der Kühlung verdampfende Stick-

PharmaZell PharmaZell hat sich als global agierendes Unternehmen mit Tradition am Markt etabliert. Mehr als 800 Angestellte arbeiten innerhalb der PharmaZell-Gruppe an fünf Standorten in vier Ländern – Deutschland, Italien, Indien, Schweiz. Das Unternehmen beliefert die Industrie mit pharmazeutischen Wirkstoffen (Active Pharmaceutical Ingredients, API) und hat sich als führender Hersteller von Small molecule-Wirkstoffen und Zwischenprodukten in der Branche einen Namen gemacht. Das Produktportfolio enthält neben neuen generischen Pharmawirkstoffen (API) auch Narkotika und Aminosäuren. Neben der Produktion von Wirkstoffen bietet PharmaZell auch Dienstleistungen rund um die Formulierungsentwicklung an und stellt Dokumente und Dossier für die forschenden und entwickelnden Pharma-Unternehmen und Generika-Hersteller zusammen.

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Mieten mit umfassendem Service

Temporäre Kältelösungen Der Umbau oder die Sanierung einer Kälteanlage stellt Planer und ausführende Betriebe immer wieder vor neue Herausforderungen. Es gilt im Voraus zu klären, ob einzelne Teile der Anlage abgeschaltet werden können bzw. ein längerer Unterbruch der Kälteversorgung überhaupt möglich ist. Bei sensiblen Objekten wie Hotels, Warenhäusern oder Produktionsstätten gehört die Kälteversorgung zu den wichtigsten Prozessen überhaupt. Hier können temporäre Mietlösungen von Dienstleistern wie zum Beispiel Coolworld Rentals AG die Kälteversorgung sicherstellen.

Das Liechtensteinische Landesspital in Vaduz ist mit etwa 180 Mitarbeitern und rund 1900 bearbeiteten Notrufen pro Jahr die wichtigste Gesundheitseinrichtung im Fürstentum. Haupteinsatzzweck des Spitals ist, die medizinische Grund- und Notfallversorgung für die Bevölkerung Liechtensteins sicherzustellen. Hierbei ist eine intakte Infrastruktur, insbesondere im Bereich der Gebäudetechnik, essenziell. Dabei wird die Klinik in Vaduz von einem externen Gebäudetechnik-Dienstleister betreut. Im aktuellen Beispiel musste die dauerhafte Kühlung der Operationsräume des Spitals sichergestellt werden. Grund war der Ausfall eines Wärmetauschers in der be-

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Bild: Coolworld Rentals AG

Reto Brütsch

Mobiler Kaltwassersatz im Transportrahmen mit 100 kW Leistung.

stehenden Kälteanlage. Obwohl der Austausch in Januar stattfand und die Anlage über eine Freecooling-Funktion verfügte,

musste auf eine Mietkälteanlage zurückgegriffen werden. Zu schnell hätte eine Föhnwetterlage die Temperaturen zu hoch

4/2017

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steigen lassen und die Kühlung der OPRäume gefährden können. Als Lösung kam für das Spital nur die Miete einer mobilen Kälteanlage in Frage. Somit konnte der Betrieb der OP-Räume auch während den Revisionsarbeiten der bestehenden Kälteanlage aufrechterhalten werden. «Einen sehr guten Lösungsansatz hat uns die Firma Coolworld Rentals AG aus Schaffhausen geliefert», so der Projektleiter der ausführenden Firma. «Wir suchten einen Partner, der uns die komplette Dienstleistung vom Aufbau über die Inbetriebnahme, der Betreuung während der Mietzeit bis hin zum Rückbau anbieten konnte. Den haben wir mit der Firma Coolworld Rentals AG gefunden.» Coolworld Rentals vermietet europaweit temporäre Klimatisierungslösungen wie beispielsweise Prozesskühlungen, Kühlund Tiefkühlzellen sowie mobile Heizzentralen für die Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie. Die Logistikbranche und das ausführende Heizung-, Lüftung- und Klimagewerbe gehören ebenso zu den Kunden. Mit den Standorten Schaffhausen, Zürich und Bern verfügt das Unternehmen über die notwendige Kundennähe in diesem komplexen Dienstleistungsgeschäft. «Jede gewünschte Temperatur an jedem Ort. Unsere Philosophie ist denkbar einfach, aber die tatsächliche Ausführung immer wieder eine Herausforderung», so Reto Brütsch, der Verantwortliche für Coolworld Schweiz. «Wir greifen in solchen Fällen auf unsere fast dreissigjährige europaweite Erfahrung in der mobilen Klimatisierungstechnik und Kälteerzeugung zurück.»

Umfangreiche Abklärungen im Vorfeld Die Lösung zur temporären Kühlung des Liechtensteinischen Landespitals war sehr umfangreich. Insbesondere die Umgebungsbedingungen mussten im Vorfeld sauber analysiert und geprüft werden. So konnte die mobile Kälteanlage aus Platzgründen nur hinter dem Gebäude platziert werden. Es mussten Bodenbelastungen geprüft werden, damit die Anlieferung mit Kran-LKW ohne Probleme funktionierte. «Bei jedem Auftrag gehen wir grundsätzlich vor Ort und besprechen die Situation mit dem Kunden. Viele Unklarheiten können da schon im Vorfeld beseitigt und 4/2017

Fragen beantwortet werden. Das gehört bei Coolworld zum Service», sagt Brütsch. Die Lieferung umfasste dann nebst dem herkömmlichen Mietkaltwassersatz auch das Zubehör wie Pumpenaggregat, Schlauchverbindungsleitungen und Stromkabel. Die Logistik inklusive Kranarbeiten vor Ort wurde im Vorfeld von Coolworld Rentals geplant und organisiert. «Wir erhielten die komplette Dienstleistung aus einer Hand und konnten uns so mit unserem Personal vollumfänglich auf den Austausch des Wärmetauschers konzentrie-

ren. Das bedeutet für uns Zeit und Effizienzgewinn.» So das Resumeé des Projektverantwortlichen. Kontakt Reto Brütsch Coolworld Rentals AG Querstrasse 5 CH-8212 Neuhausen am Rheinfall Telefon +41 (0)79 243 48 38 reto.bruetsch@coolworld-rentals.ch www.coolworld-rentals.ch

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Schweizerische Normen-Vereinigung (SNV)

Mitreden im Normungsprozess

Bild: SNV

Gesetze wecken Vertrauen. So ist beispielsweise der Umgang mit Chemikalien und Dünger in Europa überwiegend gesetzlich geregelt. Doch nur wenige Menschen machen sich Gedanken darüber, wie dies in die Praxis übertragen werden kann. Anders die Schweizerische Normen-Vereinigung (SNV) und ihre Mitglieder des nationalen Normenkomitees «INB NK 2345 Bodenbeschaffenheit».

Normen müssen regelmässig überprüft werden, um neue Messtechniken vergleichen zu können.

International anerkannte Messmethoden entwickeln Beim Dünger handelt es sich häufig um chemische Stoffe oder Stoffgemische, die das Nährstoffangebot von Kulturpflanzen ergänzen. Entsprechend gibt es beim Bund eine Verordnung, die sehr detailliert festlegt, was als Dünger bezeichnet werden darf, und welche Dünger unter welchen Voraussetzungen zugelassen sind. Vorgeschrieben ist auch, wie sie gekennzeichnet werden und mit welchen Informationen solche Produkte beschriftet werden müssen. Freiwilligkeit hat hier nichts zu suchen.

Messmethoden müssen einheitlich sein Um Vorschriften praxistauglich umzusetzen, sind auch im Bereich der Düngemittel Normen nötig, denn wie sollen Mengen, Zusammensetzungen oder Grenzwerte 23 6

verglichen werden können, wenn sie jeder Produzent mit einer anderen Methode misst? Genau dafür braucht es eine einheitliche Basis, die möglichst auch international anerkannt ist. Diese kann nur gefunden werden, indem sich erfahrene Leute aus Forschung, Industrie und Verwaltung austauschen und nach einer praktikablen und finanzierbaren Umsetzung suchen und diese dann als Norm herausgeben. Eine Norm muss zudem in regelmässigen Abständen überprüft werden, damit sie aktuell bleibt. Das ist besonders dann wichtig, wenn mit neuen Messgeräten und Analysentechniken Stoffe in den Düngern festgestellt werden können, die vorher nicht erfasst werden konnten. In solchen Fällen kann es sein, dass der Prozess sogar umgekehrt läuft: Neue Geräte können dazu führen, dass eine Verordnung aufgrund veränderter Praxis angepasst werden muss. Auch müssen neue Normen entwickelt werden, wenn neue Schadstoffe oder neue Düngerkategorien definiert werden. So geht die Arbeit nie aus.

Schweizer Fachleute reden mit Die bei der Forschungsanstalt Agroscope tätige diplomierte Chemikerin Diane Bürge, selbst auf chemische Analysen spezialisiert, arbeitet im Schweizer Spiegelkomitee «INB NK 2345 Bodenbeschaffenheit» der Schweizerischen Normen-Vereinigung SNV mit. Spiegelkomitees werden die nationalen Normengruppen genannt, die die Stimme der Schweiz in internationale Komitees einbringen. Bürge setzt sich mit ihrer Gruppe mit den Themen des europäischen Normen-Komitees «CEN/TC 260, Fertilizers and liming materials» auseinander; sie beschäftigt sich also mit den Normen zu

Dünger und Bodenverbesserungsmitteln. Zusammen mit anderen nationalen Fachpersonen diskutiert sie die Themen und vertritt die Schweizer Interessen in der internationalen Gruppe. Kommt es zur Schlussabstimmung in einem Normenprozess, hat die Schweiz eine Stimme – wie jedes andere Land, das im Komitee vertreten ist.

Dünger, Legosteine oder Klaviermusik Ob es sich nun um die Messmethode von chemischen Stoffen handelt, um Legosteine oder um die normierte Schrift von Musik: Für Wirtschaft und Gesellschaft ist es heute im Kleinen wie im Grossen und im Zusammenhang mit dem weltweiten Handel und den globalen Umwelt-Herausforderungen äusserst wichtig, mit Normen zu arbeiten, neue Normen zu schaffen oder solche weiterzuentwickeln. Dass die Schweiz bei Normungsprozessen in der europäischen Normenorganisation CEN sowie der weltweiten «International Organization for Standardization ISO» mitreden kann, dafür setzt sich die Schweizerische Normen-Vereinigung (SNV) mit ihren Mitgliedern ein.

Kontakt Schweizerische Normenvereinigung (SNV) Bürglistrasse 29 CH-8400 Winterthur Telefon +41 (0)52 224 54 54 Telefax +41 (0)52 224 54 82 info@snv.ch www.snv.ch

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FORSCHUNGSWELT

Mobilität einzelner Moleküle untersucht

Der Entropie auf der Spur Mithilfe eines Rastertunnelmikroskops haben Empa-Forscher Einblicke in eine eher abstrakte physikalische Grösse erhalten und diese erstmals anhand eines einzelnen Moleküls gemessen – die Entropie. Die Studie, an der auch Forscher der Pennsylvania State University (PSU) beteiligt waren, erschien vor Kurzem im Fachblatt «Nature Communications».

Bild: Empa

Ein ideales Modellsystem

Schema: Während der Untersuchung mit dem Rastertunnelmikroskop ist das Dibutylsulfidmolekül über das Schwefelatom auf einer Goldoberfläche fixiert.

Michael Hagmann 1 Chemische Reaktionen führen oft dazu, dass Makromoleküle ihre Form – ihre «Konfiguration» – verändern, zum Beispiel durch Drehung oder translatorische Verschiebung. Um herauszufinden, was die Mobilität der Moleküle im Detail erhöht bzw. hemmt, nutzen Chemiker und Physiker vereinfachte Modellsysteme, beispielsweise an einer Oberfläche haftende Moleküle. Diese lassen sich bei Temperaturen von nur wenigen Grad über dem absoluten Nullpunkt (–273 °C) mittels eines Rastertunnelmikroskops (STM für «scanning tunneling microscope») erforschen; STM ermöglichen die Untersuchung zahlreicher physikalischer Eigenschaften von Oberflächen auf atomarer Ebene. Ein beliebtes Molekül für diese Art von Untersuchungen ist Dibutylsulfid (DBS), ein 1

Michael Hagmann, Empa

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länglicher Kohlenwasserstoff mit einem zentralen Schwefelatom, durch das das Molekül an einer Goldoberfläche absorbiert werden, das heisst anhaften kann. Je nach Temperatur rotieren seine beiden «Arme» mehr oder weniger leicht um die zentrale Schwefelachse. Die Bewegungsfreiheit eines Moleküls auf einer Oberfläche wird in der Regel anhand von zwei physikalischen Grössen beschrieben: die Energiebarriere, die es überwinden muss, um die Bewegung zu vollziehen – bei chemischen Reaktionen wird diese Barriere Aktivierungsenergie genannt –, und die sogenannte Versuchsrate, darunter versteht man die Anzahl Versuche, die das Molekül unternimmt, um die Bewegung zu initiieren. Je höher die Temperatur, desto stärker rotieren die beiden DBS-Arme (da mit steigenden Temperaturen die Wahrscheinlichkeit zunimmt, die Energiebarriere zu überwinden).

Solche rotierenden Moleküle weckten das Interesse von Empa-Physiker Hans Josef Hug. Ihre Fluktuationsraten lassen sich nämlich mithilfe der Temperatur steuern. Diese Eigenschaft macht sie zu einem idealen Modellsystem, um die kontaktlose Reibung und die dabei auftretenden Energieverluste auf atomarer Ebene zu untersuchen. Leider lässt sich die kontaktlose molekulare Reibung mit handelsüblichen Instrumenten nicht so einfach messen. Hug und sein Team haben daher ein komplexes Analysegerät auf der Grundlage eines Niedertemperatur-STM in Kombination mit einem Rasterkraftmikroskop (SFM für «scanning force microscope») entwickelt, das bei Temperaturen zwischen 4,5 Kelvin und Raumtemperatur im Ultrahochvakuum pikometergenau betrieben werden kann. Das Projekt spornte wiederum PSU-Forscher Eric Hudson an, ein Sabbatical in Hugs Gruppe zu verbringen. Wie in der experimentellen Forschung üblich, begann das Empa-PSU-Team zunächst, die STM-Arbeiten anderer Wissenschaftler an diesem Molekül nachzuvollziehen. Doktorand Jeffrey Gehrig und Postdoktorand Marcos Penedo unterzogen das DBS-Molekül einem gründlichen Test: Zwei Wochen lang wurden seine Rotationsraten auf einem 50x50 Pikometer kleinen quadratischen Raster bei acht verschiedenen Temperaturen zwischen 5 und 15 Kelvin erfasst. Als das Team die gemessenen Sprungraten evaluierte, um die Energiebarrieren für die DBS-Rotationen in Abhängigkeit von der Position der STM-Spitze darzustellen, ergab sich für das DBS-Molekül keine einheitliche «Energielandschaft»; vielmehr zeigten sich 4/2017

FORSCHUNGSWELT

unerwartet», betont Hug. «Denn es bedeutet, dass die Spitze, die vom Molekül noch relativ weit entfernt war und es überhaupt nicht berührte, auf irgendeine Weise seine Mobilität beeinflusste.»

Dibutylsulfid

Die Ergebnisse des Empa-PSU-Teams bedeuten, dass die Entropie für die Dynamik des Moleküls sogar bei sehr tiefen Temperaturen eine entscheidende Rolle spielt, bei denen die Freiheit des Moleküls (und damit seine Konfigurationsentropie) deutlich reduziert ist und man deshalb davon ausging, dass die Entropie keine grosse Rolle spiele. «In der Thermodynamik ist die Entropie zwar gut erforscht. Gleichwohl ist sie schwerer zu fassen als andere physikalische Grössen», gesteht Hug. «Vielleicht liegt das daran, dass sie weniger eine ‹Eigenschaft› als vielmehr ein Informationsmass ist.» Ein weiterer Grund mag sein, dass wir Entropie im Allgemeinen eher mit Chaos, also der «dunklen Seite» der Entropie, assoziieren, sei es im Kinderzimmer oder auf dem Schreibtisch.

Bild: Empa

Die Natur offenbart ihre Geheimnisse

Bilder von einzelnen Dibutylsulfidmolekülen, fotografiert von einem Rastertunnelmikroskop (STM) bei Temperaturen von 5,41 bis 16,03 Kelvin (K). Während die Temperaturen steigen, variieren die Moleküle ihre Form viel schneller, was zu den verschiedenen Konfigurationen der Moleküle in den Bildern führt.

darin Täler und Gebirgskämme. Anders gesagt: Je nachdem, wo genau die STM-Spitze positioniert wurde, rotierten die DBS-Arme mal mehr, mal weniger häufig – trotz konstanter Temperatur, wie das Team in der jüngsten Ausgabe von «Nature Communications» berichtet. «Das war vollkommen

Und nicht nur das: Als Gehrig und Penedo die Versuchsraten des Moleküls plotteten, erhielten sie eine Grafik, die mit der Landschaft der Energiebarrieren beinahe identisch war. «Da habe ich mir gedacht: Moment mal, was versucht uns die Natur hier zu sagen?» erinnert sich Hug. Denn die Versuchsrate korreliert mit dem Entropie unterschied zwischen dem Grundzustand des Moleküls, das heisst bevor es versucht zu rotieren, und dessen angeregtem Zustand auf der Spitze der Energiebarriere (beziehungsweise Aktivierungsenergie). Hugs Team konnte also zeigen, dass im Fall des DBS-Moleküls die Entropieunterschiede proportional zu den Energiebarrieren sind. Hug: «Das bedeutet, dass Energie und Entropie in diesem System auf fundamentale Weise verknüpft sind. Dies nachzuweisen, war allerdings ausserordentlich schwierig.» Eric Hudson ergänzt: «Entropie wird häufig als Mass für Unordnung oder Zufälligkeit angesehen. In diesem Fall wird sie aber durch die Anzahl der Formen bestimmt, die das Molekül potenziell annehmen könnte, sowie durch die Anzahl der Möglichkeiten, dass das Molekül die energetischen Voraussetzungen erfüllen kann, um seine Konfiguration zu verändern.»

Originalpublikation J.C. Gehrig et al., «Surface single-molecule dynamics controlled by entropy at low temperatures», Nature Communications 8 (2017); DOI:10.1038/ncomms14404

Kontakt Prof. Dr. Hans-Josef Hug Empa Nanoscale Materials Science Überlandstrasse 129 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 41 25 Hans-Josef.Hug@empa.ch www.empa.ch

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FORSCHUNGSWELT

Auf dem Weg zum Quantencomputer

Sortiermaschine für Atome Physiker der Universität Bonn haben eine wichtige Hürde auf dem Weg zum Quantencomputer genommen: In einer aktuellen Studie stellen sie eine Methode vor, mit der sie grosse Zahlen von Atomen sehr schnell und präzise sortieren können. Die Arbeit ist nun in den «Physical Review Letters» erschienen.

nen deutlichen Schritt voranbringen. In diesen lässt man Atome gezielt miteinander interagieren, um so für Berechnungen quantenmechanische Effekte ausnützen zu können. Dazu müssen die Teilchen in räumliche Nähe zueinander gebracht werden.

Bild: Volker Lanner t/Uni Bonn

Magnetisierte Atome auf optischen Förderbändern

Mit diesem Aufbau fangen und manipulieren die Physiker der Universität Bonn einzelne neutrale Atome auf optischen Förderbändern (von links): Andrea Alberti, Carsten Robens, Dieter Meschede, Wolfgang Alt und Stefan Brakhane.

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Wissenschaftler momentan nach Methoden, mit denen solche Sortiervorgänge im Mikrokosmos möglich sind. Der Vorschlag der Bonner Forscher könnte etwa die Entwicklung künftiger Quantencomputer ei-

Bild: Carsten Robens/Uni Bonn

Mal angenommen, Sie stehen im Supermarkt und möchten Apfelsaft kaufen. Leider sind alle Kisten halb leer, weil andere Kunden wahllos einzelne Flaschen entnommen haben. Sie füllen daher Ihre Kiste mühselig Flasche für Flasche auf. Doch halt: Die Nachbarkiste ist ja genau gegengleich besetzt! Wo bei Ihrer Kiste Lücken sind, stehen dort Flaschen. Könnten Sie diese Flaschen auf einen Schlag anheben und in Ihre Kiste setzen, wäre diese danach direkt voll. Sie könnten sich also viel Arbeit ersparen. Für halbleere Getränkekisten gibt es eine solche Lösung leider (noch) nicht. Physiker der Universität Bonn wollen aber künftig auf diese Weise Tausende von Atomen beliebig sortieren – und das in Sekundenschnelle. Rund um den Globus suchen

Die Physiker nutzen für ihre Sortiermaschine eine besondere Eigenschaft von Atomen: Diese drehen sich wie kleine Kreisel um ihre eigene Achse. Die Drehrichtung – der Spin – lässt sich mit Mikrowellen beeinflussen. Die Physiker versetzten so zunächst alle Atome in ihrem Experiment in dieselbe Drehrichtung. In diesem Zustand konnten sie die Teilchen auf einen Laserstrahl laden. Zuvor mussten sie den Laser aber so manipulieren, dass er zum Spin ihrer Teilchen passte, ein Vorgang, der Polarisation genannt wird. Die Atome wurden nun von dem polarisierten Laserstrahl so festgehalten, dass sie sich nicht bewegen konnten. Dabei besetzte jedes Teilchen auf dem Laserstrahl einen bestimmten Platz – ähnlich wie die Flaschen in der Kiste.

Die Fluoreszenzmikroskop-Aufnahmen verdeutlichen den Sortiervorgang.

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Bild: Carsten Robens/Uni Bonn

Schutz und Sicherheit ?

Pedi bietet: Schutzanzüge Einsatz mit Maske oder belüftet Waschbare Schuhüberzüge Der Spin der blauen Atome unterscheidet sich von dem der roten Atome. Der rot dargestellte Laserstrahl hält daher nur die roten Atome fest, während die blauen vom anders polarisierten Laserstrahl an eine beliebige Position transportiert werden können.

Wie in der Getränkebox blieben allerdings auch im Laserstrahl einige Plätze frei. «Wir haben daher bei einzelnen Atomen ganz gezielt die Drehrichtung umgedreht», erklärt Andrea Alberti, Projektleiter am Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn. «Diese Teilchen waren daraufhin nicht mehr von unserem Laserstrahl gefangen. Wir konnten sie aber mit einem zweiten, anders polarisierten Laserstrahl greifen und damit nach Wunsch verschieben.» Der Transportstrahl kann im Prinzip beliebig viele Atome gleichzeitig bewegen. Diese behalten währenddessen ihre Position zueinander bei. Ähnlich wie im Beispiel mit den Flaschen lassen sich so also mehrere Teilchen auf einmal anheben und auf einen Rutsch in die Lücken zwischen anderen Atomen setzen. «Unsere Sortiermethode ist dadurch extrem effizient», erklärt Carsten Robens. «Es macht keinen grossen Unterschied, ob wir hundert oder tausend Atome sortieren – der Zeitaufwand steigt nur unerheblich an.» In ihrem jetzt publizierten Experiment arbeiteten die Forscher zurzeit nur mit vier Atomen. 4/2017

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Die Methode eignet sich im Prinzip, um beliebige Atommuster zu erzeugen. Dadurch ist sie auch für Festkörperphysiker interessant, da sich mit ihr zum Beispiel das Verhalten von Halbleiterkristallen unter bestimmten Bedingungen untersuchen lässt. Originalpublikation Carsten Robens, Jonathan Zopes, Wolfgang Alt, Stefan Brakhane, Dieter Meschede, and Andrea Alberti, «Low-entropy states of neutral atoms in polarizationsynthesized optical lattices», Physical Review Letters; DOI: https://doi.org/10.1103/ PhysRevLett.118.065302

Kontakt Carsten Robens Universität Bonn Institut für Angewandte Physik (IAP) Wegelerstrassse 8 D-53115 Bonn Telefon +49 (0)228/73-3484 Robens@iap.uni-bonn.de

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UMWELT

Weitreichende biologische Folgen befürchtet

Weniger Sauerstoff in allen Meeren Der aktuell zu beobachtende globale Wandel lässt Wassertemperaturen steigen und verändert die Ozeanzirkulation. Das sorgt unter anderem dafür, dass weniger Sauerstoff im Oberflächenwasser der Meere gelöst ist und weniger Sauerstoff in die Tiefsee gelangt – mit weitreichenden Folgen für die Organismen im Meer. In «Nature» veröffentlichen Ozeanografen des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel die bisher umfassendste Analyse zum Sauerstoffverlust in den Weltmeeren und deren Ursache.

Abnahme um mehr als zwei Prozent

Grösste Verluste im Nordpazifik

In «Nature» veröffentlichen Ozeanogra fen vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel jetzt die bisher umfassendste Studie zum globalen Sauerstoffgehalt in den Weltmeeren. Sie zeigt, dass er in den vergangenen 50 Jahren um mehr als zwei Prozent abgenommen hat. «Da insbesondere grosse Fische Gebiete mit geringem Sauerstoffgehalt meiden beziehungsweise dort nicht überleben, können diese Veränderungen weitreichende biologische Folgen haben», sagt Sunke Schmidtko, der Erstautor der Studie.

Die Studie zeigt auch, dass mit Ausnahme von einigen wenigen Regionen der Sauerstoffgehalt im Untersuchungszeitraum überall abnahm. Der grösste Verlust wurde im Nordpazifik ausgemacht. «Während die geringe Sauerstoffabnahme in der Atmosphäre zurzeit als unkritisch angesehen wird, kann die Sauerstoffabnahme im Ozean wegen der ungleichmässigen Verteilung durchaus weitreichende Konsequenzen haben. In fischreichen küstennahen Gebieten wären diese Konsequenzen ökologisch, aber auch wirtschaftlich zu spüren», betont Lothar Stramma.

Bild: Bill Boyce

und deutet auf erste Folgen der globalen Erwärmung hin.

Die Forschergruppe nutzte für ihre Arbeit alle weltweit vorhandenen Sauerstoffdaten, ergänzte sie mit aktuellen Messungen und verfeinerten die Interpolationsverfahren, um die Entwicklung des Sauerstoffgehalts in den Ozeanen über ein halbes Jahrhundert hinweg genauer zu rekonstruieren. In einzelnen Gebieten konnte schon vorher mit Beobachtungsdaten nachgewiesen werden, dass in den oberen Wasserschichten weniger Sauerstoff zur Verfügung steht als noch vor einigen Jahrzehnten. «Für den gesamten Ozean war dieser Nachweis aber schwieriger, da viel weniger Sauerstoff-Messdaten aus entlegenen Regionen und aus dem tiefen Ozean existieren», stellt Schmidtko fest, «wir konnten jetzt zum ersten Mal die Sauerstoffverteilung und deren Änderung im gesamten Weltozean dokumentieren – das ist eine wesentliche Voraussetzung, um die Prognosen für den Ozean der Zukunft zu verbessern.»

Vor allem grosse Fische wie dieser Marlin sind auf ausreichende Sauerstoffversorgung angewiesen. Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass ihr Lebensraum aufgrund von sich ausdehnenden Sauerstoffminimumzonen kleiner wird.

Nicht nur für an Land lebende Tiere und Pflanzen ist Sauerstoff eine existenzielle Lebensgrundlage. Auch nahezu alle Organismen im Ozean können ohne ihn nicht existieren. Doch der zu beobachtende Anstieg der Wassertemperaturen sorgt gleich in doppelter Weise für eine schlechtere Sauerstoffversorgung der Meere. Wärmeres Oberflächenwasser nimmt weniger Sauerstoff auf als kälteres Wasser. Hinzu kommt, dass es die Schichtung des Wassers stabilisiert. Das schwächt die Umwälzbewegung, sodass weniger Sauerstoff in grosse Tiefen transportiert wird. Daher sagen viele Modellrechnungen bei einer weltweiten Erwärmung eine Abnahme des Sauerstoffgehalts in den Ozeanen voraus. Die erste globale Auswertung von historischen Messungen in vielen Meeresregionen scheint diesen Trend zu bestätigen 24 2

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Grafik: Geomar

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Veränderung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff (DO) in Meerwasser.

«Mit Messungen alleine können wir allerdings nicht sämtliche Ursachen erklären», räumt Martin Visbeck ein, «auch natürliche Prozesse, die auf Zeitskalen von einigen Jahrzehnten auftreten, könnten an der beobachteten Abnahme mit Schuld sein.» Allerdings, so der Ozeanograf weiter, sei das Ergebnis konsistent mit den meisten Modellrechnungen, die aufgrund höherer Kohlendioxid-Konzentrationen und den damit verbundenen höheren Temperaturen im Ozean und der Atmosphäre eine weitere Abnahme des Sauerstoffs in den Meeren prognostizieren.

Grafik: Geomar

Originalpublikation Schmidtko, S., L. Stramma und M. Visbeck, «Decline in global oxygen content during the past fi ve decades», Nature (2017), http://dx.doi.org/10.1038/nature21399 www.geomar.de

Mittlerer Sauerstoffgehalt der Wassersäulen.

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A N A LY TIK

Verschlankung des Arbeitsprozesses im Labor

Der Workflow steht im Mittelpunkt

Bild: Labvolution

Wer schon vom Beginn der Prozesskette sein Probenhandling optimiert, spart auf Dauer Zeit und Geld. Automatisierung ist aber nicht die alleinige Lösung. Anregungen rund um die Workflow-Optimierung bietet die Labvolution mit Biotechnica vom 16. bis 18. Mai 2017 in Hannover mit der Sonderschau smartLAB.

Eine Vision, wie die Workflows im Labor von morgen aussehen können, zeigt die Sonderschau smartLAB auf der Labvolution in Hannover (16. bis 18. Mai 2017).

Eine durchdachte Workflow-Optimierung trägt entscheidend zum langfristigen Erfolg eines Auftragslabors bei – und das unabhängig von seiner Grösse. Wer schon vom Beginn der Prozesskette sein Probenhandling optimiert, spart auf Dauer Zeit und Geld. Automatisierung ist aber nicht die alleinige Lösung. Anregungen rund um die Workflow-Optimierung bietet die Labvolution mit Biotechnica in Hannover. Sie ist die europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows. Mit der Sonderschau smartLAB – das intelligente Labor der Zukunft – zeigt die Labvolution beispielhaft, wie Abläufe im Labor bei bester Vernetzung und Integration künftig aussehen können. «Workflow-Optimierung muss gründlich und vor allem im Team überlegt und gelebt werden. Der Prozess ist nicht von heute auf morgen umsetzbar und auch der Erfolg ist meistens nicht sofort festzustel24 4

len», sagt Sascha Beutel, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Technische Chemie der Leibniz-Universität Hannover. «Auch die Gewöhnung an neue Abläufe dauert ihre Zeit. Aber am Ende profitieren alle von einem Prozess, bei dem ressourcenschonend und zeitsparend gearbeitet wird. Nicht zu vernachlässigen sind neben der gezielten Reduzierung von Arbeitsschritten die tatsächlich zurückzulegenden räumlichen Distanzen zwischen den einzelnen Laborarbeitsplätzen und die Minimierung möglicher Fehlerquellen.»

Hohe Betriebskosten Die Betriebskosten eines molekulardiagnostischen Labors sind sehr hoch und oft muss jede grössere Anschaffung vorher durchkalkuliert werden, egal, ob es sich um ein neues PCR-Gerät handelt oder um die Umstellung von Home-brew-Lösungen auf deutlich teurere Diagnostik-Kits. Was

im ersten Moment billiger erscheint, muss es aber im Endeffekt nicht sein. Die Präanalytik ist in der Regel der zeitaufwendigste und kostenintensivste Prozess. Die Proben für ein medizinisch diagnostisches Labor liegen oftmals in unterschiedlicher Form (FFPE, Blut, zytologische Präparate), Qualität, unterschiedlichem Volumen oder abweichender Konzentration vor. Damit kein wertvolles Probenmaterial verloren geht und die Arbeitsschritte so schnell und fehlerfrei wie möglich vereinheitlicht werden können, kommt den ersten Schritten der Präanalytik eine besondere Bedeutung zu. In kleinen Labors, die nicht automatisiert arbeiten, können die verschiedenen Arbeitsschritte oft geschachtelt durchgeführt werden. Leerzeiten, wie sie beim Zentrifugieren, bei Waschschritten oder beim Denaturieren auftreten, eignen sich, um andere Proben zu bearbeiten oder Gebrauchslösungen anzusetzen. Mit einer gewissen Routine und der richtigen Anordnung der Geräte fliessen die Prozesse nahtlos ineinander und gewähren ein zeitlich optimales manuelles Abarbeiten der Samples. Mittlere bis grosse Routinelabors profitieren von einer Automatisierung der Arbeitsprozesse, selbst wenn sie in Teilschritten erfolgt. Die Nukleinsäureanalytik ist dafür besonders geeignet. Der RNA-Sequenzierung zum Beispiel geht eine hohe Anzahl an zeitintensiven Einzelschritten voraus, die besonders fehleranfällig sind, weil die Volumina oft klein sind und die häufige Aufreinigung der Zwischenprodukte mit Magnetpartikeln sehr arbeitsintensiv ist. Laufen diese Schritte automatisiert ab, ist die Ausbeute und deren Qualität nachweislich deutlich höher und der Reagenzienverbrauch und Zeitaufwand niedriger. Je nach Probendurchsatz ist abzuwägen, ob 4/2017

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es wirtschaftlich ist, wenn sich weitere Automatisierungen wie Assay Setup und PCR anschliessen.

Work smarter not harder Spätestens wenn der Stress und das Arbeitspensum nicht mehr zu bewältigen erscheinen, ist es an der Zeit, etwas zu ändern. Eine Workflow-Analyse sollte der erste Schritt unabhängig von der Prozessautomatisierung sein. Lean-Management, wie in der Industrie erfolgreich angewandt, kann auch auf das Labor projiziert werden. Ziel ist es, Probenanalysen mit weniger Aufwand, weniger Ressourcen und weniger Zeit nach dem Motto «work smarter not harder» durchzuführen. Professionelle Unterstützung bieten Consulting-Firmen an. Herstellerfirmen wie Qiagen bieten Geräteplattformen an und auch ihre Expertise aus dem SLC-Labor (Strategic Lab Consultancy), um im eigenen Labor die Arbeitsabläufe der Kunden nachzustellen und so den Workflow per Software zu optimieren und übertragbar zu machen. Eine simple Methode, um erst einmal selbst zu testen, ob die eingespielten Arbeitsabläufe ein effizientes Abarbeiten der Proben zeigen, ist die Schrittzählung. Per Smartphone oder Wearable durchgeführt, zeigt sich sehr deutlich, welche Wege in welcher Zeit an einem Labortag zurückgelegt werden. Messungen ergaben mitunter bis zu sieben Kilometer – das entspricht einer reinen Laufzeit von rund einer Stunde. Durch eine Umstrukturierung des Arbeitsbereiches lassen sich oft schon Wege verkürzen, dadurch Zeit einsparen und die mögliche Gefahr von Kontaminationen der Proben minimieren. Digitalisierung und Weiterbildung der Mitarbeiter sind weitere Möglichkeiten, den Arbeitsprozess zu verschlanken.

Workflows im Labor von morgen Eine Vision, wie die Workflows im Labor von morgen aussehen können, zeigt die Sonderschau smartLAB auf der Labvolution in Hannover. Im Mittelpunkt stehen dabei flexible, digitale Vernetzung, der Einsatz von Automation und Robotik sowie integrierte funktionale Oberfl ächen und modulare Konzepte. Namhafte Partner aus Industrie und Forschung haben sich erneut zusammengetan, um unter der Leitung des Instituts für Technische Chemie (TCI) der Leibniz Universität Hannover ihr Know-how und ihre Lösungen so zu vernetzen, dass Arbeitsabläufe im Labor vollständig digital unterstützt werden. Geräte, die erstmals integriert werden, sind beispielsweise ein interaktiver Dispenser, ein QR-Code-Scanner, ein 3D-Drucker, der mit dem Selektiven Lasersinterverfahren (SLS) arbeitet, oder eine Induktionsladestation für mobile Geräte. Interaktive Elemente sind ein Roboterarm, der für die Mensch-Maschine-Interaktion im Labor zugelassen ist, eine App, mit der Zuschauer direkt das Labor-Informations-Management-System (LIMS) einsehen können, oder ein Telepräsenzroboter, mit dessen Hilfe Dritte virtuell mit am Labortisch stehen. Dabei beweist das smartLAB, dass das Ganze tatsächlich mehr als die Summe der Teile ist. Der eigentliche Nutzen entsteht im Zusammenspiel.

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Durchflusszytometrie in der Routineanalytik

Online-Überwachung der Bakterienzahl

Bilder: Sigrist

BactoSense wurde mit dem Ziel entwickelt, dem Trinkwasserpraktiker ein handliches, kostengünstiges, einfach zu betreibendes, zudem robustes, mobil einsetzbares und für die Routineanalytik geeignetes Durchflusszytometer anzubieten. Es ermöglicht die vollautomatische Bestimmung der mikrobiellen Totalzellzahl (TCC) und davon abgeleiteten Parametern (die Anteile grosser sogenannter «HNA»-, resp. kleiner sogenannter «LNA»-Zellen) sowohl online als auch manuell nach SLMB-Methode 333.1.

BactoSense: kompakt, tragbar und robust: Das Durchflusszytometer für die Praxis. Engineered by bNovate.

Das Duchflusszytometer BactoSense ist einfach zu bedienen und braucht keine speziell ausgebildeten Mitarbeiter. So erlaubt es ein neuartiges Kartuschenkonzept, den gesamten Messzyklus (Dauer rund 30 Minuten), von der Probenahme über die Aufbereitung (Farbstoffzugabe,

Mischen und Inkubation bei definierter Temperatur), die DFZ-Messung und Reinigung des gesamten Systems automatisch ablaufen zu lassen. Eine Kartusche, welche alle notwendigen Reagenzien, Reinigungsund Spülmittel enthält und gleichzeitig auch den entstehenden Abfall aufnimmt,

Bestimmung der Trinkwasserqualität Die schnelle Quantifizierung von Blut- und Algenzellen mittels Durchflusszytometrie (DFZ) stammt ursprünglich aus der Medizin und der marinen Mikrobiologie. Die Bestimmung der totalen Zahl mikrobieller Zellen in Trinkwasser mittels DFZ wurde vor etwa 15 Jahren erstmals an der Eawag erprobt. Nach kurzem Anfärben mit einem fluoreszierenden, DNA-bindenden Farbstoff können so alle (> 99 %) in Wasser anwesenden mikrobiellen Zellen (überwiegend handelt es sich um Bakterien) in weniger als 15 Minuten ausgezählt werden. Die Erprobung der Methode in der Praxis und Vergleiche mit der AMK-Methode zeigten schnell, dass sich mittels DFZ die mikro-

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reicht für rund 1000 Messungen. Die rezyklierbare Kartusche ist im Betrieb hermetisch abgeschlossen, kann aber leicht durch den Anwender ausgetauscht werden. Damit entfallen sämtliche sonst üblichen manuellen Manipulationen, und das Gerät ist jederzeit überall, auch an abgelegenen Orten, sofort einsatzbereit. Ein integrierter Touchscreen erlaubt die Bedienung im automatischen (online) oder manuellen Betriebszustand. Aus der internen Datenbank können die Messdaten abgerufen, visualisiert und begrenzt bearbeitet werden. Für eine weitergehende Analyse können die Daten über USB heruntergeladen werden. Möglich ist auch das Setzen von Grenzwerten für die gemessenen Parameter mit Kopplung an eine Alarmausgabe; ein Einsatz als Frühwarnsystem ist vorgesehen. Der integrierte Webserver ermöglicht den externen Zugang zur Steuerung des Geräts und den erhobenen Daten über mehrere Schnittstellen und damit eine einfache Systemeinbindung. Zur routinemässigen Beurteilung der allgemeinen mikrobiologischen Qualität von

biologischen Vorgänge während der Trinkwasseraufbereitung und -verteilung weit schneller, realistischer und reproduzierbarer abbilden, verstehen und optimieren lassen als durch die AMK-Methode. Mithilfe des SVGW, BAG, wissenschaftlichen und industriellen Partnern wurde die Methode zur Bestimmung der Totalzellzahl mittels DFZ kürzlich standardisiert, validiert und als offiziell anerkannte Methode in das Schweizerische Lebensmittelbuch aufgenommen (SLMB, 2012, Methode 333.1). Sie wird heute von einigen grossen Wasserwerken in der Schweiz routinemässig eingesetzt.

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BactoSense-Touch-Screen für die Bedienung und Visualisierung der Resultate, hier gezeigt im Online-Betrieb (auto mode).

(Trink)Wasser wird weltweit seit mehr als einem Jahrhundert die Bestimmung der Konzentration von aerob mesophilen Keimen (AMK) nach Kultivierung auf festen Nährstoffplatten eingesetzt. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig; Resultate sind – je nach Variante – erst nach 3 bis 10 Tagen verfügbar. Auch eignet sie sich nicht für eine kontinuierliche Überwachung von Systemen, da nur Stichproben analysiert werden können. BactoSense erlaubt erstmals die routinemässige kontinuierliche Erfassung mikrobiologischer Parameter in (Trink)Wasser. Insbesondere zeigen die bisherigen Erfahrungen, dass sich die verschiedenen Schritte der Aufbereitung gut mithilfe der SLMB-Methode verfolgen und optimieren lassen. Die mikrobiologische Qualität des Rohwassers, zum Beispiel aus Karstquellen, wird rund um die Uhr (und nahezu «real-time») verfolgbar sein. Auch für die Überwachung kommunaler Verteilnetze und die Bestätigung ihrer Bio(in)stabilität

Rezyklierbare Kartusche für Reagenzien, Reinigungsmitteln und Abfall.

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Das bessere Vakuum für jeDen roti

wird das Durchflusszytometer einsetzbar sein. Kontaminationen durch Ab- und Oberflächenwasser, wie in den vergangenen zwei Jahren in der Schweiz an einigen Orten geschehen, könnten wohl durch den Einsatz von BactoSense an der richtigen Stelle frühzeitig nachweisbar sein. Trotz ihres offiziellen Charakters blieb der Einsatz der DFZ bis heute auf wenige grosse Wasserwerke, wissenschaftliche Institute und Servicelabors beschränkt. Ein möglicher Grund dafür könnte sein, dass die gegenwärtig kommerziell verfügbaren Durchflusszytometer sowohl preislich als auch von der Robustheit her für eine Anwendung im Labor und nicht für den Betrieb im Feld oder Online-Anwendungen in der Praxis geeignet sind. Das Einsatz- und Entwicklungspotential des Geräts wird schon jetzt ausgelotet. In Vorbereitung ist die Entwicklung einer Kartusche für die sogenannte «Lebend/Tot»Färbung. Dies wäre vor allem für die Beurteilung von Desinfektionsvorgängen interessant.

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VERFAHRENSTECHNIK

ESI-Plattform Energie und Umwelt

Höhere Methanausbeute aus Bioabfällen In den Schweizer Bioabfällen schlummert ein grosses Energiepotenzial. Denn aus ihnen lässt sich wertvolles Methan gewinnen, den Hauptbestandteil von Erdgas. Mit einer am PSI entwickelten Technologie könnte künftig die Methanausbeute aus Bioabfällen deutlich gesteigert werden. Ein zusammen mit Energie 360° durchgeführter Langzeittest am Vergär- und Klärwerk Werdhölzli soll nun die Technologie auf ihrem Weg zur industriellen Anwendung weiter vorantreiben.

1000 Stunden im Dauertest Herzstück der Technologie ist ein sogenannter Wirbelschichtreaktor. In ihm wird ein Katalysator aus Nickel aufgewirbelt und mit dem Rohbiogas und dem zugeführten Wasserstoff vermischt. Der Katalysator sorgt dafür, dass sich das CO2 und der Wasserstoff neu zu Methan und Wasser verbinden. Ein zusammen mit dem Zürcher Energieanbieter Energie 360° im Frühjahr 2017 durchgeführter Langzeittest soll nun die Technologie auf ihrem Weg zur industriellen Anwendung weiter vorantreiben. Dazu wird eine am PSI umgesetzte mobile Demonstrationsanlage am Vergär- und Klärwerk Werdhölzli aufgebaut und im 1000-Stunden-Dauerbetrieb unter realen Bedingungen getestet. «Rohbiogas ist von seiner Zusammensetzung her nicht gleichbleibend», beschreibt Serge Biollaz, Pro1

Martina Gröschl, Paul Scherrer Institut

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Eine Testanlage geht auf Reisen: Die am PSI entwickelte Methansierungsanlage Cosyma wird von der ESI-Plattform für einen Langzeittest nach Werdhölzli abtransportiert. Mit an Bord: eine Technologie, die eine deutliche Steigerung der Methanausbeute aus Bioabfällen verspricht.

jektleiter seitens des PSI, die Herausforderung. «Hier wollen wir nachweisen, dass unser Verfahren auch über längere Zeit ein durchgehend stabiles Ergebnis liefert.»

Beitrag zur Energieversorgung der Zukunft Das Potenzial der Technologie ist gross. Durch die direkte Nutzung des CO 2 im Rohbiogas ist die Technologie nicht nur umweltfreundlich, sondern erlaubt auch eine besonders effiziente Methanausbeute aus Bioabfällen: «Die Direktmethanisierung unter Wasserstoffzugabe könnte die Biomethanproduktion in bereits bestehenden Biogasanlagen künftig um zwei Drittel steigern», sagt Biollaz. Die Direktmethanisierung kann darüber hinaus auch dazu beitragen, einem der

Bild: Paul Scherrer Institut/Markus Fischer

Bereits heute wird aus Bioabfällen und Klärschlamm in Vergäranlagen Methan hergestellt und in das Erdgasnetz eingespeist. Das dabei entstehende Rohbiogas enthält jedoch nicht nur Methan, sondern bis zu 40 Prozent Kohlendioxid, welches bei der herkömmlichen Biogasaufbereitung abgetrennt werden muss. Mit einer am PSI entwickelten Technologie ist es nun möglich, die Methanausbeute aus Bioabfällen deutlich zu erhöhen. Die Idee dahinter ist so einfach wie effizient: Statt das CO2 mühsam abzutrennen, wird Wasserstoff zugeführt und aus der Verbindung noch mehr Methan erzeugt.

Bild: Paul Scherrer Institut/Mahir Dzambegovic

Martina Gröschl 1

Herzstück der Technologie ist der Wirbelschichtreaktor. In ihm werden CO 2 und Wasserstoff zu Methan und Wasser verbunden.

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Bild: Energie 360°/Silvia Weigel

Ankunft am Vergär- und Klärwerk Werdhölzli: Der Langzeittest wird im Frühjahr 2017 unter realen Bedingungen vor Ort durchgeführt. Das dabei erzeugte Methan wird in das bestehende Erdgasnetz eingespeist.

grossen Handicaps der Gewinnung von Energie aus dezentralen, erneuerbaren Energiequellen wie Sonne oder Wind zu begegnen: dem Überschussstrom. So produzieren Fotovoltaik- oder Windkraftanlagen bei guter Wetterlage mehr Strom, als das Stromnetz aufnehmen kann. Bisher war dieser Strom für die Nutzung verloren. Mit der Umwandlung von Strom in Gas, genannt Power-to-Gas, kann die Energie jedoch in Form von Gas (als Wasserstoff oder Methan) zwischengespeichert und für verschiedene Anwendungen nutzbar gemacht werden. Dazu wird mit dem Überschussstrom Wasserstoff hergestellt. Im Fall der Direktmethanisierung wird dieser dann für die Herstellung des Methans genutzt, welches in das Erdgasnetz eingespeist werden kann. So vielversprechend die Direktmethanisierung ist – für eine Nutzung im industriellen Massstab reicht es alleine nicht aus, dass das Verfahren technisch machbar und aus Umweltsicht sinnvoll ist: «Es muss auch sichergestellt werden, dass eine derartige Anlage wirtschaftlich betrieben werden kann», betont Biollaz. Daher ist die Prüfung der Wirtschaftlichkeit der Direkt-

methanisierung im Kontext der Biogasaufbereitung ebenfalls Teil des Projekts.

Die ESI-Plattform am PSI Die Demonstrationsanlage namens Cosyma (Cosyma steht für Container-based System for Methanation) 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.

Kontakt Dr. Serge Biollaz Leiter Thermochemische Prozesse 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

Hybrid-Speicher mit Marktpotenzial

Batterieproduktion goes Industrie 4.0 Ein Akku, der in Sekundenschnelle aufgeladen ist, über eine grosse Kapazität verfügt und zugleich zehn bis zwölf Jahre hält? Gewünscht haben sich einen solchen sicher schon viele. Im Projekt FastStorageBW II wurde er nun entwickelt. Mit dabei sind Fraunhofer-Forscher: In einer Vorproduktion optimieren sie die Serienfertigung und legen diese von Anfang an auf Industrie 4.0 aus.

Auch das noch: Der Tag ist eine einzige Hetzerei, und nun ist zu allem Überfluss der Akku des Elektroautos nahezu leer. Es heisst also, eine längere Pause einzulegen, bis er wieder vollgeladen ist. Ganz anders verhält sich das bei Kondensatoren, sie laden sich in Sekundenschnelle auf. Allerdings haben sie dafür ein anderes Manko: Sie können nur wenig Energie speichern. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart entwickeln im vom Wirt-

schaftsministerium Baden-Württemberg geförderten Projekt FastStorageBW II gemeinsam mit ihren Kollegen des Batterieherstellers Varta AG und anderen Partnern einen leistungsstarken Hybridspeicher, der die Vorteile von Lithiumionen-Batterien und Superkondensatoren vereint. «Die PowerCaps haben eine ähnlich hohe spezifi sche Kapazität wie Bleibatterien, mit zehn bis zwölf Jahren eine hohe Lebensdauer und lassen sich fast so schnell aufladen wie ein Superkondensator, also in wenigen

Sekunden», erläutert Joachim Montnacher, Geschäftsfeldleiter Energie am IPA. Die PowerCaps lassen sich zudem bis zu einer Temperatur von 85 Grad Celsius einsetzen. Sie überstehen hundert Mal mehr Ladezyklen als die konventionellen Batteriesysteme und halten ihre Ladung über mehrere Wochen – ohne nennenswerte Verluste durch Selbstentladung. Die Forscher vom IPA widmen sich dabei vor allem der Produktionstechnik. Denn soll eine neue Batterieproduktion aufge-

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baut werden, gilt es, das entsprechende Prozesswissen optimal umzusetzen. Um die komplette Fertigung aufzubauen, muss der Unternehmer viele Millionen Euro in die Hand nehmen. «Wir ermöglichen den Batterieherstellern, einen Zwischenschritt zwischen Laborfertigung und Grossserienfertigung einzubauen – quasi eine Kleinserienproduktion», sagt Montnacher. «Auf diese Weise können wir ideale Voraussetzungen für die Grossserienproduktion schaffen, die Prozesse optimieren und die Produktion von Anfang an auf Industrie 4.0 auslegen. Und damit letztendlich einen Wettbewerbsvorteil für die Unternehmen erzielen.» Ein weiterer Vorteil: Die Ramp-up-Zeit – also die Zeit, die man zum Hochfahren der Produktionslinie benötigt – sinkt um mehr als 50 Prozent. Für die neuartige Kleinserienproduktion kombinieren die Forscher gewisse Produktionsabfolgen sinnvoll. Allerdings sind dabei nicht alle Anlagen miteinander verbunden – zumindest was die Hardware betrifft. Vielmehr trägt ein Mitarbeiter die Chargen von einer Maschine zur nächsten. Schliesslich geht es nicht darum, möglichst viele Produkte in möglichst geringer Zeit herzustellen, sondern darum, ein möglichst umfassendes Verständnis für den Prozess zu entwickeln. Das heisst beispielsweise, Fragen zu klären wie: Bekommt man die gewünschte Qualität reproduzierbar hin? Die Anlagen sind dabei möglichst flexibel ausgelegt, sie lassen sich somit für verschiedene Produktionsvarianten nutzen. 4/2017

Serienfertigung Industrie4.0-tauglich machen Was die Software angeht, so sind die Anlagen sehr wohl miteinander vernetzt. Zudem sind sie ebenso wie Prozesscluster mit zahlreichen Sensoren bestückt. Auf diese Weise wissen die Cluster, welche Daten für die jeweiligen Prozessschritte erfasst werden. Sie kommunizieren miteinander und speichern die Ergebnisse in einer Cloud. Somit können Forscher und Unternehmer schnell analysieren, welche Faktoren die Produktqualität beeinflussen. Wie ist es um die Industrie-4.0-Fähigkeit bestellt? Wurden die richtigen Sensoren ausgewählt? Liefern sie die erhofften Daten? Wo sind Anpassungen nötig? Die Forscher am IPA bringen ihr Knowhow jedoch nicht nur im Bereich Produktionstechnik ein. Sie entwickeln darüber hinaus Geschäftsmodelle zur Vermarktung der Batteriezellen, analysieren die Rohstofflage und optimieren das spätere Recycling der PowerCaps. Kontakt Joerg-Dieter Walz Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA Nobelstrasse 12 D-70569 Stuttgart Telefon +49 (0)711 970-1667 joerg-dieter.walz@ipa.fraunhofer.de www.fraunhofer.de

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VERFAHRENSTECHNIK

Temperaturmessung in meterlangen Rohren

Genauer Blick in den Reaktor

Norbert Aschenbrenner 1 Siemens hat die Temperaturmessung auf Basis sogenannter Faser-Bragg-Gitter erstmals für industrielle Anwendungen adaptiert. Die neue Sonde misst die Temperatur in chemischen Reaktionsgemischen in meterlangen Rohren. Ihr Vorteil besteht darin, dass man entlang des faseroptischen Kabels an bis zu 48 Stellen messen und so ein genaues Temperaturprofil erstellen kann. Bisherige Sonden erlauben nur einige wenige Messpunkte. Dank der neuen Technik gewinnen Prozessingenieure einen nie gekannten Einblick in den Ablauf der Reaktionsprozesse und können diese effizienter steuern. Sitrans TO500 – so heisst der Messfühler – wurde bei Kunden in der chemischen Industrie erfolgreich erprobt und im November 2016 auf der Messe SPS IPC Drives vorgestellt.

Konventionelle Technik braucht viel Platz Rohrbündelreaktoren bestehen aus von aussen gekühlten Reaktionsrohren, in denen zum Beispiel ein Gasgemisch mithilfe eines Katalysators chemisch umgewandelt wird. Die Rohre sind einige Meter lang und 1

Norbert Aschenbrenner, Siemens AG

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haben einen Durchmesser von zwei bis fünf Zentimetern. Abhängig vom Prozess, beispielsweise davon, wo und wieviel Gas einströmt, ändert sich die Temperatur entlang der Reaktionsstrecke. Typische Temperaturbereiche solcher Reaktionen liegen im Bereich von 250 bis 600 Grad Celsius. Für die Temperaturmessung wird eine Sonde in einem Schutzrohr innerhalb des Reaktionsrohrs verlegt. Bei konventionellen Sonden wie Widerstandsthermometern oder Thermoelementen muss pro Messpunkt eine Komponente samt Kabel verlegt werden. Selbst für ganz wenige Messpunkte braucht man deshalb schon ein zentimeterdickes Schutzrohr. Bisher wird der Prozess deshalb anhand theoretischer Modelle und wenigen Messungen gesteuert. Mit genaueren Temperaturprofilen liesse sich die Anlage effizienter fahren. Zum Beispiel so, dass der Katalysator möglichst langsam altert und weniger häufig ausgetauscht werden muss.

Bild: Siemens AG

Ein faseroptischer Fühler misst genaue Temperaturprofile in meterlangen Reaktoren der chemischen Industrie. Die neue Technik von Siemens liefert erstmals Detailinformationen aus dem Inneren einer Anlage und hilft so, Reaktionsprozesse zu verbessern; kritische Betriebszustände lassen sich rechtzeitig erkennen.

Mit der neuen faseroptischen Temperaturmessung können genaue Temperaturprofile im Innern von röhrenförmigen Chemiereaktoren erstellt werden. Eingesetzt werden kann die neue Technik in petrochemischen Werken, wie dieses in Heide, Deutschland.

mehrere Bragg-Gitter für verschiedene Wellenlängen realisiert. Das eingestrahlte Laserlicht hat verschiedene Wellenlängen über eine Bandbreite von 100 Nanometern. So erhält man für die Position jedes Bragg-Gitters die jeweilige Temperatur.

Millimeterdünne faseroptische Sonde

Robuste Faser für die Industrie

Die neue faseroptische Sonde von Siemens hat bis zu 48 Messpunkte und passt dennoch in ein Schutzrohr mit weniger als zwei Millimetern Durchmesser. Als Messfühler dient eine weniger als einen Millimeter dicke optische Faser. Entlang der Faser sind optische periodische Strukturen – die Bragg-Gitter – eingebracht. Koppelt man Licht in die Faser ein, wird je nach Periodizität des Bragg-Gitters eine bestimmte Wellenlänge refl ektiert. Weil der Brechungsindex eines Mediums auch von der Temperatur abhängt, weicht die Wellenlänge des reflektierten Lichts für verschiedene Temperaturen von einem vorab aufgenommenen Referenzwert ab. Um an mehreren Punkten zu messen, sind entlang der Faser

Um die Faser-Bragg-Gitter Technologie für industrielle Anwendungen anzupassen, mussten die Siemens-Ingenieure die eigentlich spröde Faser so behandeln, dass sie in bestimmtem Mass gebogen werden kann. Nur so kann man sie beispielsweise während der Wartung in die die Anlage ein- und wieder ausführen. Ausserdem lässt sich die meterlange Sonde aufgerollt transportieren. Ein weiterer Punkt waren die hohen Temperaturen im Reaktor. Die Faser muss ihnen nicht nur standhalten, sie muss überdies vorab eingestellt werden, um Temperaturdrift in den Messungen auszuschliessen. www.siemens.com 4/2017

WERKSTOFFE

Calciumcarbonat-Nanopulver

Keramik ohne Brennofen hergestellt ETH-Materialwissenschaftler entwickelten eine neue Keramik-Herstellungsmethode. Dabei müssen die Ausgangsstoffe nicht gebrannt werden. Stattdessen werden sie bei Raumtemperatur bei hohem Druck zusammengepresst, was deutlich energieeffizienter ist.

Um Zement, Backsteine, Badezimmerfliesen und Porzellangeschirr herzustellen, bedarf es grosser Hitze: In einem Brennofen werden die keramischen Materialien bei Temperaturen deutlich über 1000 Grad Celsius gebrannt. Materialwissenschaftler der ETH Zürich entwickelten nun eine verblüffend einfache alternative Herstellungsmethode für Keramik. Ausgangsstoff ist ein Calciumcarbonat-Nanopulver. Anstatt es zu brennen, versetzen sie es mit wenig Wasser und pressen es zusammen. «Der Herstellungsprozess lehnt sich an die geologische Gesteinsbildung an», erklärt Florian Bouville, Postdoc in der Gruppe von André Studart, Professor für komplexe Materialien. Sedimentgestein entsteht, indem Sedimente durch den Druck darüberliegender Ablagerungen während Millionen von Jahren komprimiert werden. Calciumcarbonat-Sedimente werden so zu Kalkstein. Weil die ETH-Forscher als Ausgangsstoff Calciumcarbonat in extrem feiner Partikelgrösse verwendeten (Nanopartikel), dauert bei ihnen das Verdichten bloss eine Stunde. «Unsere Arbeit ist der erste Nachweis für die Herstellung eines Keramikmaterials bei Raumtemperatur in so kurzer Zeit und bei relativ tiefem Druck», sagt Studart. Wie Tests ergaben, hält das neue Material rund zehnmal höhere Kräfte aus als Beton, bevor es bricht. Und es ist ähnlich steif wie Stein und Beton. Das heisst, es lässt sich gleich schlecht verformen. Bisher haben die Wissenschaftler Materialproben von der Grösse eines Ein-FrankenStücks hergestellt. Dies gelang ihnen auf einer herkömmlichen hydraulischen Pres1

Fabio Bergamin, ETHZ

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Bild: ETH Zürich/Peter Rüegg

Fabio Bergamin 1

Eine bei Raumtemperatur gepresste Keramik-Probe im ETH-Labor.

se, wie sie standardmässig auch in der Industrie verwendet wird. «Die Herausforderung ist, für den Verdichtungsprozess einen genügend hohen Druck zu erzielen. Um grössere Werkstücke herzustellen, sind entsprechend grössere Kräfte nötig», sagt Bouville. Keramikstücke in der Grösse von kleineren Badezimmerfliesen sollten laut den Wissenschaftlern jedoch im Bereich des theoretisch Machbaren liegen.

Energieeffizient «Schon seit längerer Zeit werden in der Materialwissenschaft Wege gesucht, um keramische Materialien bei milden Bedingungen herzustellen. Denn der Brennprozess benötigt viel Energie», sagt Studart. Die neue Raumtemperatur-Methode – Experten bezeichnen sie als «kaltes Sintern» – ist denn auch viel energieeffizienter. Ausserdem könnten damit Verbundwerkstoffe, die zum Beispiel Kunsttoffe enthalten, hergestellt werden. Interessant ist die Technik schliesslich im Hinblick auf eine künftige CO 2 -neutrale Gesellschaft. Es ist denkbar, für die Herstellung der Carbonat-Nanopartikel aus der Atmosphäre oder aus dem Abgas von Wärmekraftwerken abgeschiedenes CO 2 zu nutzen. Man könnte das abgeschiedene

CO2 mit Pulver eines geeigneten Gesteins reagieren lassen und auf diese Weise Calciumcarbonat herstellen, aus dem dann bei Raumtemperatur Keramik produziert wird. Das klimaschädliche CO2 würde damit langfristig in Keramikprodukten gespeichert. Diese stellten eine CO2 -Senke dar und könnten mithelfen, Wärmekraftwerke klimaneutral zu betreiben. In dem neuen Ansatz des «kalten Sinterns» sehen die Wissenschaftler sogar das Potenzial, längerfristig umweltfreundlichere Ersatzmaterialien für Zementbaustoffe zu finden. Dazu sind allerdings noch grosse Forschungsanstrengungen nötig. Die Zementherstellung benötigt nicht nur viel Energie, es entstehen dabei auch grosse Mengen CO2 – nicht so bei kalt gesinterten Ersatzmaterialien. Literatur Bouville F., Studart A.R., «Geologically-inspired strong bulk ceramics made with water at room temperature», Nature Communications, 28. Februar 2017; DOI: 10.1038/ ncomms14655 www.empa.ch

Bild: Tobias Helbich / TUM

WERKSTOFFE

Extrudierte Spirale aus polymerumhüllten Silicium-Nanoblättchen unter UV-Licht.

Alternative zu Graphen

Ein perfektes Team für die Nanoelektronik Silicium-Nanoblätter sind dünne, zweidimensionale Schichten mit herausragenden optoelektronischen Eigenschaften, ähnlich denen des Graphens. Alleine sind sie jedoch instabil. Nun stellt ein Forscherteam der Technischen Universität München (TUM) erstmals ein Verbundmaterial aus den Silicium-Nanoblättern und einem Kunststoff vor, das UV-beständig und leicht zu verarbeiten ist. Einer industriellen Anwendung, etwa als Material für flexible Displays oder Photosensoren, kommt das interdisziplinäre Team damit ein bedeutendes Stück näher.

Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie der TU München. «Jedoch sind die Nanoblätter alleine sehr anfällig und werden von UVLicht schnell zersetzt, was seine Anwendung bisher stark einschränkte.» Bild: Uli Benz / TUM

Ähnlich wie Kohlenstoff bildet auch Silicium zweidimensionale Netzwerke, die nur eine Atomlage dick sind. Wie das Graphen, für dessen Entdeckung Andre Geim und Konstantin Novoselov 2010 den Nobelpreis erhielten, verfügen sie über herausragende

Silicium-Wafer, beschichtet mit dem Nanocomposit.

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optoelektronische Eigenschaften. Einsetzbar wären Silicium-Nanoblätter daher in der Nanoelektronik, beispielsweise für biegbare Displays, als Material für Feldeffekttransistoren oder für Photodetektoren. Aufgrund seiner Fähigkeit Lithiumionen zu speichern, ist es auch als Anodenmaterial für Lithiumionenakkus im Gespräch. «Silicium-Nanoblätter sind besonders interessant, weil unsere gesamte Informationstechnologie heute auf Silicium basiert und man anders als beim Graphen nicht auf einen anderen Grundstoff wechseln müsste», erklärt Tobias Helbich vom Wacker-

Die besten Eigenschaften vereint Helbich ist es zusammen mit Bernhard Rieger, Inhaber des Lehrstuhls für Makromolekulare Chemie, erstmals gelungen die Silicium-Nanoblätter in Kunststoff einzubetten und so vor der Zersetzung zu schützen. Gleichzeitig werden die Nanoblätter im selben Schritt modifiziert und so gegen Oxidation geschützt. Es ist das erste Nanokomposit auf Basis von Silicium-Nanoblättern. «Das Besondere an unserem Nanokomposit ist, dass es die positiven Eigenschaften seiner beiden Bestandteile vereint», erklärt Helbich. «Die Polymermatrix absorbiert das Licht im UV-Bereich, stabilisiert die Nanoblätter und verleiht dem Material die Eigenschaften des verwendeten Polymers, während gleichzeitig die aussergewöhnlichen optoelektronischen Eigenschaften der Nanoblätter erhalten bleiben.» 4/2017

WERKSTOFFE

Fernziel Nanoelektronik Die Flexibilität und Beständigkeit des Nanokomposits gegen äussere Einflüsse führen zudem dazu, dass sich das neu entwickelte Material mit gängigen Verfahren der Polymertechnik industriell verarbeiten lässt. Eine industrielle Anwendung rückt so in greifbare Nähe. Besonders für einen Einsatz im Bereich des gerade neu aufkommenden Gebiets der Nanoelektronik eignen sich die Komposite. Hier werden «klassische» elektronische Komponenten wie Schaltkreise und Transistoren auf Basis neuer Nanomaterialien in Grössen verwirklicht, die unter 100 Nanometern liegen. Auf diese Weise lassen sich ganz neue Technologien verwirklichen – etwa für schnellere Computerprozessoren. Eine erste erfolgreiche Anwendung des von Helbich konstruierten Nanokomposits wurde erst vor kurzem im Rahmen des

des Atums Graduiertenprogramms (Alberta/TUM International Graduate School for Functional Hybrid Materials) vorgestellt: Alina Lyuleeva und Paolo Lugli vom Lehrstuhl für Nanoelektronik der TU München gelang es in enger Zusammenarbeit mit Helbich und Rieger, einen wenige Nanometer grossen Fotodetektor zu bauen. Dafür trugen sie die in eine Polymermatrix eingebetteten Silicium-Nanoblätter auf eine mit Goldkontakten beschichtete Siliciumdioxid-Oberfläche auf. Aufgrund seiner geringen Abmessungen spart ein solcher nanoelektronischer Detektor viel Platz und Energie. Originalpublikationen Helbich, T., Lyuleeva, A., Ludwig, T., Scherf, L. M., Fässler, T. F., Lugli, P., & Rieger, B., «One-Step Synthesis of Photoluminescent Covalent Polymeric Nanocomposites from 2D Silicon Nanosheets», Advanced Functional Materials (2016),

L ABO-T ECH

26(37), 6711-6718; DOI: 10.1002/adfm. 201602137 Lyuleeva, A., Helbich, T., Rieger, B., Lugli, P., «Polymer-Silicon Nanosheet Composites: Bridging the Way to Optoelectronic Applications», Journal of Physics D: Applied Physics, 2017, Vol. 50, 135106; DOI: 10.1088/1361-6463/aa5005

Kontakt Prof. Dr. Bernhard Rieger Technische Universität München Wacker-Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie Lichtenbergstrasse 4 D-85747 Garching Telefon +49 (0)89 289 13571 rieger@tum.de www.makro.ch.tum.de

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■ 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 Jahresbericht 2016 der SKB Die Schweizerische Kommission für Berufsentwicklung und Qualität für Chemie- und Pharmatechnologen/-technologinnen EFZ (SKBQ-CPT) tagte im Jahr 2016 am 22.04 im aprentas-Ausbildungszenter Klybeck und am 28.10 im Bau 1 der Firma Hoffmann-La Roche. Kommissionsarbeit Organisation der SKBQ-CPT Die SKBQ-CPT konnte im Jahr 2016 in unveränderter Zusammensetzung die Geschäfte fortführen. Das neue Organisationsreglement der SKBQ-CPT wurde im Jahr 2016 durch die Organisationen der Arbeitswelt Schweizerischer Chemie- und Pharmaberufe Verband (SCV) und scienceindustries Switzerland genehmigt. Anschliessend erfolgte die Übersetzung auf Französisch und Italienisch. Schwerpunkte der Kommissionsarbeit im 2016 Mit dem Start der Ausbildung nach neuer BiVo im August 2015 wurden die erarbeiteten Umsetzungsdokumente in der Praxis eingesetzt und erste Erfahrungen gesammelt. Es zeigte sich, dass besonders der Umfang und die Breite der 56

BfS-Leistungsziele die Lernenden sehr stark fordern. Bei den überbetrieblichen Kursen (üK) wurde der neu erarbeitete Kompetenznachweis eingesetzt. Da sich Schwierigkeiten bei der Handhabung zeigten, wurden die Dokumente durch die üK-Untergruppe entsprechend modifiziert. Mit Inkrafttreten der Änderung der Verordnung 5 vom 28. September 2007 zum Arbeitsgesetz (Jugendarbeitsschutzverordnung, ArGV 5; SR 822.115) wurde die Senkung des Mindestalters für gefährliche Arbeiten in der Grundbildung von 16 auf 15 Jahre beschlossen. Im Zuge dieser Anpassung wurden die Organisationen der Arbeitswelt aufgefordert, begleitende Massnahmen der Arbeitssicherheit und des Gesundheitsschutzes auszuarbeiten. Die Erarbeitung wurde Mitte 2016 abgeschlossen und am 2. August 2016 durch das SBFI und das SECO genehmigt. Die Unterlagen sind auf der SBFI-Homepage unter dem folgenden Link abrufbar: http:// www.bvz.admin.ch/bvz/grundbildung/index.html?detail=1&typ = EFZ&item=1474&lang= de

Das Projekt NQR – BB (Nationaler Qualifikationsrahmen Berufsbildung) wurde durch die OdA Ende 2015 initiiert. Am 5. Februar 2016 wurde in der Lonza Visp die Kick-Off-Sitzung durchgeführt. Anschliessend erfolgte am 25. April 2016 der Workshop zur Niveauermittlung an der bsa in Aarau. Ein erster Entwurf der Zeugniserläuterung wurde im Herbst erarbeitet und den OdA-Vertretern zur Vernehmlassung versendet. Gemäss Projektplanung wird der Antrag zur individuellen Einstufung bis Mitte 2017 erfolgen. Das Glossar zum Bildungsplan wurde auf Französisch und Italienisch übersetzt und auf dem EHB-Sharepoint abgelegt. Informationsveranstaltung 8. September 2016 in Monthey: Ausbildungsprogramm und Dokumente Lernort Betrieb Erarbeitung Umsetzugsdokumente/«0-Serie» Berufskenntnisprüfung (BK) • Ausführungsbestimmungen zum Qualifikationsverfahren: Im Berichtsjahr 2016 wurden die Ausführungsbestimmungen zum Qualifikationsver-

fahren sowie das Formular zur Eingabe, Durchführung und Dokumentation der IPA finalisiert. Um die Anwendbarkeit der Dokumente in der Praxis zu prüfen, wurden diese während des QV 2016 versuchsweise eingesetzt. Anschliessend wurden die Erkenntnisse und daraus abgeleiteten Massnahmen zur Optimierung der Unterlagen in der Sitzung vom 19. September 2016 am EHB Zollikofen besprochen. Die Ausführungsbestimmungen zum QV wurden im Dezember 2016 letztmals angepasst, die Übersetzungen auf Französisch und Italienisch erfolgte im Januar 2017. Der Erlass der Ausführungsbestimmungen ist auf die nächste SKBQ-CPT-Sitzung am 17. März 2017 geplant. • «0-Serie» BK-Prüfung: Die Autorengruppe hat eine Nullserie zur BK-Prüfung ausgearbeitet und an den Schulstandorten als Testlauf mit Lernenden durchgeführt. Die Ergebnisse wurden an der Sitzung vom 7. Dezember 2016 diskutiert. Es zeigte sich, dass an allen Standorten vergleichbare BK-Prüfungsre4/2017

VERBANDSSEITE

sultate von den Kandidaten erzielt wurden. Noch ausstehend ist die Durchführung des BK-Testlaufs an der CIMO. Auf Basis dieser Ergebnisse wird durch die Autorengruppe eine Rastervorlage für die BK-Prüfung erstellt.

durch die Projektleiterinnen sehr professionell betreut.

Alle Arbeiten wurden und werden durch das EHB methodisch-pädagogisch begleitet und

Ausblick 2017 Im Jahr 2017 liegt der Schwerpunkt der Tätigkeiten auf der

Berichte und Beschlüsse 2016 Im Jahr 2016 wurden die üK-Berichte der Ausbildungsorganisationen für das Ausbildungsjahr 2015 eingefordert.

Vorbereitung auf das im Frühling 2018 stattfindende Qualifikationsverfahren. In diesem Zusammenhang werden Schulungskonzepte für die Fachvorgesetzten und Prüfungsexperten erarbeitet und umgesetzt. Weitere wichtige Punkte im 2017 werden die Einstufung nach NQR und die Übersetzung der Umsetzungsdokumente auf Italienisch sein.

Die nächste Sitzung wird am 17. März 2017 im aprentas-Ausbildungszenter Klybeck stattfinden.

Basel, 4. Januar 2017 Reto Fankhauser, Vorsitzender SKBQ-CPT Angelo Gasparini Stv. Vorsitzender SKBQ-CPT

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Besuch in der Brennerei Zeltner

Vom Küfer zum Brenner Durch den Aufkauf verschiedener Lohnbrennkonzessionen (Basel–Riehen, Aesch–Reinach), vergrösserte und modernisierte Ruedi Zeltner die Brennerei. Bald wurde er Präsident der Sektion Nordwest-

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Brennen 30 Prozent. Zum grössten Teil wird Steinobst, vor allem Kirschen und Zwetschgen, gebrannt. Datum: Samstag, den 11. August 2017 Treffpunkt: Zeltner Destillerie AG, Schulgasse 2, 4143 Dornach Beginn: 17 Uhr Wie bisher sind Lernende herzlich willkommen. Bild: zvg

Mehr als 200 Jahre übte die Familie Zeltner in Dornach das ehrenwerte Küfergewerbe aus. Aus Eichenholz, das aus dem Kanton Solothurn, dem Baselbiet und dem Elsass stammte, wurden Weinfässer, Traubenstanden, Gärbottiche und Traubentansen geküfert. Als Nebenerwerb wurden schon früh regelmässig Obst und Trauben gebrannt. Mitte des 20. Jahrhunderts wurden Behälter aus Edelstahl im Weinbau eingeführt, Fässer und Holzstanden verschwanden mehr und mehr. Der Beruf eines Küfers verlor zunehmend an Bedeutung und wurde auch noch durch die Kunststofffässer verdrängt.

schweiz des Brennerverbands und später auch Zentralpräsident des Schweizerischen Brennerverbands. Gegen vielerlei Widerstand setzte er sich dafür ein, dass für die Schnapsproduzenten Einmaisch- und Brennkurse durchgeführt wurden. Damit hoffte er, eine Verbesserung der einheimischen Destillate zu erreichen. Er war auch an der Organisation der

ersten Schnapsprämierung in Sissach beteiligt. Wie sich heute zeigt, haben sich Kurse und Prämierungen als effi ziente Mittel bei der Qualitätsverbesserung von Destillaten erwiesen. Die Brennerei Zeltner ist eine mittelgrosse Lohn- und Gewerbebrennerei. Das Lohnbrennen macht etwa 70 Prozent der Tätigkeit aus, das gewerbliche

Anmeldung wie üblich bis zum 3. August 2017 an: Andreas Schläpfer Riehenring 189 4058 Basel Telefon 061 534 22 38 Mobil 078 697 70 71 nordwestschweiz@cp-technologe.ch

Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer

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SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Jahresrückblick 2016 und Ausblick 2017 Diesen Bericht verfasse ich erstmals als neu gewählter Präsident der Sektion Nordwestschweiz. An dieser Stelle möchte ich mich für die gelungene und konstruktive Zusammenarbeit im Vorstand bedanken. Auch dieses Jahr wurden zahlreiche unterschiedliche Anlässe durch unsere Sektion durchgeführt. Sei es bei Stadtführungen, organisiert durch Basel Tourismus, oder im kleinem Kreis bei Felice zu Hause. Kulturell kamen wir ebenfalls nicht zu kurz. Eine sehr eigenwillige

Ausstellung im Kunstmuseum Basel und auch das Whiskyseminar bei Unser Bier standen auf unserem Programm. Zu guter Letzt etwas sehr Vertrautes – Destillieren bei der Brennerei Zuber in Arisdorf. All denen, die an unseren Anlässen teilgenommen haben, und den Organisatoren danke ich an dieser Stelle ganz speziell. Auch im kommenden Jahr sind diverse Anlässe in Planung. Gerne würden wir euch an gegebener Stelle begrüssen. Die Anlässe werden in «Chemie-

Xtra» und auf der Homepage publiziert. Ein neuer Aspekt ab 2017: Wir möchten uns auf einen Firmenbesuch pro Jahr festlegen. In diesem Jahr wollen wir das Thema «Automation» vertiefen. Näheres werden wir bald detaillierter bekannt geben. Ebenfalls werden unter unserer Führung die Lernenden vermehrt dazu ermuntert, ihre mit viel Mühe und Fleiss erstellten Projektarbeiten auf unserer Website und im Fachorgan «ChemieXtra» zu publizieren.

Deshalb sind wir seit diesem Jahr als Sektion Nordwestschweiz unter dem Link www. facebook.com/cptechnologe auch auf Facebook präsent. Dort stellen wir uns vor und publizieren fortlaufend News. Ich danke nochmals allen recht herzlich für Ihr Engagement.

Beginn: 10.40 Uhr Dauer: 1 Stunde Wie bisher sind Lernende herzlich willkommen.

Mobil 078 697 70 71 nordwestschweiz@cp-technologe.ch

Für die Sektion Nordwestschweiz Der Präsident Andreas Schläpfer

Geführte Tour im Bürohochhaus Die Sektion Nordwestschweiz führt dieses Jahr eine geführte Tour im Bürohochhaus Bau 1 der Firma F. Hoffmann-La Roche in Basel durch. Auf den geführten Touren können Interessierte die Highlights von Bau 1 erleben, Arbeitsund Begegnungszonen sehen, aber auch Wissenswertes über die typischen Bauelemente der Architektur von Otto Rudolf Sal-

visberg und nicht zuletzt über Roche erfahren sowie dabei einen Blick auf Basel geniessen. Die Touren werden unter fachkundiger Leitung jeweils am Samstag wie folgt durchgeführt: Datum: Je nach Anmeldung Treffpunkt: F. Hoffmann-La Roche AG Grenzacherstrasse 124, 4070 Basel

Anmeldung mit Datumsangabe ab August wie üblich an: Andreas Schläpfer Riehenring 189 CH-4058 Basel Telefon 061 534 22 38

Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer

Stadionführung St. Jakob-Park Im Februar 2017 trafen wir uns im Fussballstadion in Basel. Im ehrwürdigen Joggeli bekamen wir während über einer Stunde einen einmaligen Einblick in die Katakomben des Stadions. Der St. Jakob-Park wurde im Jahr 2001 eröffnet, die Planung 58

begann jedoch bereits 1987. Das grösste Stadion der Schweiz wurde von den Architekten Herzog & De Meuron geplant und erbaut. Es beinhaltet neben dem reinen Fussballstadion eine Mantelnutzung, das heisst Einkaufsmöglichkei-

ten und eine Seniorenresidenz. Anlässlich der Fussballeuropameisterschaft 2008 wurde die Kapazität auf 42 500 Sitzplätze erhöht und eine steile Nordtribüne erbaut. An dieser Stelle danke ich im Namen des SCV Nordwest-

schweiz bei den Teilnehmern und freue mich, euch bei einem nächsten Anlass begrüssen zu dürfen. Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer 4/2017

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SEKTION OBERWALLIS Jahresbericht des Präsidenten Das Vereinsjahr 2016 begann direkt mit einem Höhepunkt: Am 12. März war der SCV zu Gast bei uns im Wallis. Die 32. Delegiertenversammlung stand an. Für uns Helfer begann der Tag früh, dank der sehr guten Vorarbeit und Organisation von Erwin hatten wir die Festung in Naters ruck, zuck eingenommen und in einen Konferenzsaal verwandelt. Wir empfingen die geladenen Gäste bei bestem Walliser Wetter. Der eine oder andere war doch etwas von der speziellen Lokalität überrascht. Während die Delegierten und Gäste nach dem geschäftlichen Teil der DV das Apéro und die Ausführungen von unserem Winzer Sewer Markus genossen, verwandelten wir die Festung in einen schmucken Esssaal. Nach dem Genuss der verschiedenen Raclettes und einer Weindegustation verabschiedeten wir unsere Gäste. Allen Helfern und Erwin ein grosses Dankeschön für eine gelungene DV und für einen schönen Abend im Anschluss. Weiter gings mit Sport. Am 12. April trafen sich einige von unserer Sektion zum Bowling im FunPlanet. Gemäss den Erzählungen und dem Bericht von Stephan war es ein sehr

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gelungener Abend. Beim vereinsinternen Turnier entschied Tscherrig Bernhard den hoch dotierten Wettkampf für sich. Wie ich meine Kollegen kenne, wurde nach dem Sport bestimmt noch lange bei guter Verpflegung gefachsimpelt. Ich danke Stephan für die Organisation und die Durchführung diese Anlasses. Im August stellte ich mit grosser Unterstützung von Erwin dem neuen Lehrgang der Chemie- und Pharmatechnologen den SCV und unsere Sektion vor. Auch dieses Jahr konnten wir neue Freimitglieder dazugewinnen. Am Morgen des 9. Septembers versammelten wir uns bei der Lonza-Garage, um unsere Exkursion zu starten. Orlando hatte es erneut geschafft, einen abwechslungsreichen und geselligen Anlass zu organisieren. Mit Interesse folgten wir den Ausführungen im Depot und in der Werkstatt der MGB (Matterhorn Gotthard Bahn) sowie im Hangar der Air Zermatt in Raron. Einerseits war das Gezeigte sehr informativ, andererseits verstanden es die Referenten, uns in ihren Bann zu ziehen. Die zwischenzeitliche Mittagspause im Restaurant Ackersand rundete den sehr

schönen Ausflug ab. Der Höhepunkt, als einige Mitglieder unserer Sektion im Helikopter davonflogen und heil wieder landeten, war ein schöner Abschluss eines tollen Tages. Einen grossen Dank an Orlando für die Organisation und Durchführung dieses Highlights. Am 8. Oktober fand der traditionelle Familientag statt, bei welchem wir uns bei schöner Atmosphäre zum wiederholten Male von Orlando verwöhnen lassen durften. Auch hier geht der Dank an Orlando, welcher dies zum x-ten Mal hervorragend organisiert hat. Am 19. Oktober 2016 verloren wir unser geschätztes Gründungsmitglied und treuen Weggefährten Kalbermatten Josef, welcher nach kurzer Krankheit leider viel zu früh verstarb. Die interne Besichtigung führte uns dieses Jahr ins BioArc. Am 21. Oktober versammelten sich unsere Mitglieder, um den neuen Komplex zu besichtigen. Stephan organisierte einen interessanten Rundgang durchs Gebäude mit diversen Vorträgen von den jeweiligen Firmen, welche hier eingezogen sind. Im Anschluss rundete ein Apéro die Besichtigung ab. Besten Dank an Stephan für die Organisation.

Zum Abschluss eines interessanten Jahres liessen wir vom Vorstand es uns nicht nehmen, mit unseren Frauen das Vorstandsessen zu geniessen. Dank an Michael für die Organisation. Ich möchte an dieser Stelle nicht unterlassen, mich bei Erwin zu bedanken für seine Arbeit in ZV und seine Unterstützung mir gegenüber, ebenso bei Patrick welcher für mich immer ein offenes Ohr hat. Auch Rolf gebührt mein Dank, da er mich stets unterstützt. Den Mitgliedern unserer Sektion ebenfalls ein grosses Dankeschön für das Mitmachen bei den Anlässen sowie die Treue und Hilfsbereitschaft, wenn Not am Mann ist. In meinem Bericht, habe ich mich vor allem bei Orlando und Stefan für ihre Anlässe und ihre Arbeit bedankt. Ebenso grosser Dank möchte ich Fredy und Michael aussprechen für ihre tolle Arbeit und Unterstützung. Dem gesamten Vorstand ein grosses Dankeschön für eine gute Zusammenarbeit und für die grosse Unterstützung, auf welche ich mich jederzeit verlassen kann. Rinaldo Gsponer Präsident CVO

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SEKTION OBERWALLIS Generalversammlung 2017 Der nachfolgende Text ist eine von der Redaktion gekürzte und bearbeitete Version des Protokolls der SCV-Sektion Oberwallis. Das Originalprotokoll kann unter www.cp-technologe.ch/category/sektionen/ sektion-oberwallis/ abgerufen werden. Begrüssung Der Präsident Gsponer Rinaldo begrüsst um 18.35 Uhr die anwesenden Berufskollegen und die Berufskollegin der Sektion Oberwallis zur 46. Generalversammlung. Anwesend sind auch ZV-Präsident Patrick Merkofer und ZV-Mitglied Erwin Venetz. Präsenzliste An der 46. Generalversammlung vom 27. Januar 2017 nehmen 36 Mitglieder der SCV-Sektion Oberwallis teil; 15 Mitglieder haben sich entschuldigt. Stimmenzähler Andres Linus, Schwery Marco und Eyer Toni werden als Stimmenzähler vorgeschlagen und einstimmig gewählt. Protokoll der letzten GV Das Protokoll der letztjährigen GV 2016 wird von der Versammlung einstimmig angenommen. Für Mitglieder ohne Internetzugang ist ein gedrucktes Exemplar des Protokolls zum Lesen aufgelegt. Ebenfalls einstimmig angenommen wird der Entscheid, das Protokoll nach dem Erstellen im Internet unserer Verbands-Webseite zu veröffentlichen. Rinaldo trägt den Jahresbericht des Präsidenten zum Vereinsjahr 60

2016 vor, den die Anwesenden mit grossem Applaus verdanken (siehe separaten Artikel).

seite wird wiederum versucht, die laufenden Kosten im Griff zu halten.

in Wimmis. Anschliessend steht ein Besuch im Tropenhaus in Frutigen an.

Mutationen Im Vereinsjahr 2016 konnten wiederum Neumitglieder gewonnen werden. Die Sektion zählt zum Zeitpunkt der Generalversammlung 206 Mitglieder. Dies entspricht einem Zuwachs von 7 Mitgliedern. SCV = 157 Mitglieder (davon 38 Lehrlinge und 9 Pensionierte als Freimitglieder) CVO = 49 Mitglieder (davon 3 Freimitglieder). Neun Neumitglieder werden ohne Gegenstimme im Verein aufgenommen. Als Freimitglieder im ersten Lehrjahr neu hinzugekommen sind vier Erwachsene und sieben Jugendliche. Im Jahr 2016 haben 13 Mitoder Freimitglieder den Austritt eingereicht. Leider verstarb unser langjähriges Freimitglied Kalbermatten Josef.

Mitgliederbeiträge Einstimmig wird beschlossen, die SV-Mitgliederbeiträge auf SFR 70.– zu belassen.

Sportanlass Der diesjährige Sportanlass findet am 18. März als Skitag mit Juon Orlando in Zermatt statt; die Einladungen wurden bereits im Februar elektronisch verschickt.

Kassa- und Revisorenbericht Die von Kassier Wyer Michael geführte Vereinskasse schloss am 18. Januar 2017 mit einer Vermögenszunahme von SFR 214.60. Die Ausgaben im Jahr 2016 betrugen SFR 1525.90 mehr als im Vorjahr. Auf Antrag von Revisor Leander Stoffel wird die tadellos geführte Jahresrechnung einstimmig genehmigt. Das Budget ist etwa gleich wie in den Jahren zuvor und weist keine nennenswerten Abweichungen auf. Mit den Mitgliederbeiträgen und den Subventionen des SCV für die Publikationen in «ChemieXtra» und auf der Web-

Wahlen Einstimmig zugestimmt wird folgendem Vorschlag: Gsponer Rinaldo gibt sein Amt als Vereinspräsident an Zenklusen Stefan weiter. Rinaldo übernimmt in Gegenzug bis auf Weiteres das Amt von Stefan. Stefan wird mit Applaus als neuer Präsident bestätigt. Die weiteren Vorstandsmitglieder Wyer Michael, Juon Orlando und Salzmann Fredy werden von der Versammlung mit Applaus bestätigt. Die bisherigen Delegierten Schwery Marco, Williner Martin und Ruppen Sascha werden einstimmig für weitere zwei Jahre gewählt. Die Revisoren Stoffel Leander und Rosenkranz Daniel werden einstimmig wiedergewählt. Verschiedenes Das Jahresprogramm wird wiederum im März 2017 mit den Einzahlungsscheinen zusammen an die Mitglieder verschickt. Zudem wird das Jahresprogramm auf der SCVWebseite veröffentlicht. Familientag Der diesjährige Familientag wird am 18. August 2017 im Waldhaus Alba stattfinden. Exkursion Orlando plant einen Besuch bei der Recycling-Firma Batrec

Ehrungen Die Preisträger als beste Chemie- und Pharmatechnologen der Abschlussklasse 2016 sind Patrik Pollinger im 1. Rang, Josip Sebesic im 2. Rang und Bojan Pavlovic im 3. Rang. Den anwesenden Preisträgern werden von Rinaldo eine Urkunde und eine Anerkennung für die ausgezeichneten Leistungen übergeben. Sonstige Ehrungen Die acht Mitglieder, die mindestens 35 Jahre der 47 Jahre Vereinsgeschichte mitgeprägt haben, werden geehrt. Patrick Merkhofer, Venetz Erwin und Stoffel Leander erhalten für ihren Einsatz eine Flasche Wein. Wortmeldungen Patrick Merkhofer bedankt sich im Namen des Zentralvorstands bei der Sektion Oberwallis für die Organisation und die Durchführung der Delegiertenversammlung 2016. Patrick gibt der Generalversammlung einen kurzen Überblick über die Aktivitäten des Zentralvorstands. Zu erwähnen sind insbesondere: • Start der Überarbeitung der Bildungsverordnung für die HFPC. 4/2017

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• Workshop mit Vertretern verschiedenster Unternehmen zur Bewerbung des Berufs Chemie- und Pharmatechnologe EFZ im Januar. • Neue Website, die auch auf mobilen Geräten zur Verfügung steht. • Auftritte auf Facebook, Xing und eine SCV-App sind in Vorbereitung. Venetz Erwin informiert über die Ausbildung und die neue Bildungsverordnung. Nationaler Qualifikationsrahmen (NQR für CPT) Die Einstufungsanfrage wurde beim SBFI deponiert. Am 25. April 2016 fand an der bsa in Aarau der erste und einzige Workshop zur Niveauermittlung statt. In der Projektgruppe wurde entschieden, dass man den Antrag stellen werde, den Beruf auf Stufe 5 einzustufen. Das ist analog des Einstufungsvorschlags für den Beruf Laborantinnen/Laboranten EFZ.

BiVo 2015 schweizerisch Die Ausführungsbestimmungen zum Qualifikationsverfahren wurden von einer Untergruppe erarbeitet und von der SKBQ verabschiedet. Die «0»-Serie der Berufskenntnisprüfung (BK) wurde in den deutschsprachigen Schulstandorten durchgeführt. Trotz umfangreichen Vorarbeiten haben einige wenige Prüfungsfragen bei den Lernenden zu Diskussionen Anlass gegeben. Die Durchschnittsnoten der drei Prüfungen variierten in den vier Prüfungsorten um zwei Zehntel. Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz Die begleitenden Massnahmen zur Arbeitssicherheit und des Gesundheitsschutzes zum Bildungsplan Chemie- und Pharmatechnologen wurden durch das SBFI unter Zustimmung des Seco erlassen und sind seit dem 1. September 2016 in

Kraft. In einem Informationsschreiben an die Berufsbildnerinnen der Chemie- und Pharmatechnologen wurden diese über die Neuerungen informiert. In der Lonza werden die Massnahmen der Arbeitssicherheit und des Gesundheitsschutzes in die Umsetzung der Gefahrenportfolios aufgenommen. Möglichkeiten und Bedarf EBA? In der SKBQ-CPT wurden die Möglichkeiten und Risiken diskutiert, welche die Einführung einer Attest-Ausbildung in der chemisch-pharmazeutischen Produktion bringen könnte. Diverses Die zweite Sitzung der Kommission wurde im Roche-Turm durchgeführt. Ausbildung Lonza Seit dem neuen Schuljahr haben wir für unseren Unterricht im BioArk auf der dritten Etage

ein eigenes Schulzimmer. Das zweite Lehrjahr hat in der letzten Woche das dritte Semester abgeschlossen. CPT-Ausbildung Unterwallis Die CPT-Ausbildung der CIMO geht an den Staat Wallis über. Man hat eine interkantonale Berufsfachschule für Chemie in Monthey mit dem Namen EPIC gegründet. Die Ausbilder der Cimo werden Staatsangestellte. Der Kanton Wallis übernimmt auch die Ausbildungsgebäude von der Cimo. DV SCV Am 12. März fand die DV des SCV in Naters statt – ein Erfolgsanlass. Der Präsident schliesst die Generalversammlung 2017 um 19:38 Uhr.

Der Aktuar Fredy Salzmann

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PRODUKTE

Goodall®-Dampfschlauchleitungen – die neue Generation

Lebensdauer, Sicherheit, Kosteneinsparung und Ergonomie – das sind die Kriterien, die zu Beginn der Entwicklung des neuen Verbindungssystems im Vordergrund standen. Die signifikanten Verbesserungen konnten unter anderem mit der neuen Gummimischung für den Dampfschlauch Goodall Inferno erreicht werden, sodass er die Norm EN ISO 6134 übertrifft. Bei den Prüfungen über 1000 Stunden mit Sattdampf, ohne Entleerung und Trocknung der Schläuche, ist kein Popcorning aufgetreten. Das komplett neue Verbindungssystem ist optimal auf den Dampfschlauch abgestimmt worden. Durch das

Verpressen der Armaturen werden Leckagen ausgeschlossen, was sowohl die Sicherheit erhöht als auch zu Kosteneinsparungen führt. Der ergonomische Handgriff – als optionales Zubehör rundet das Sortiment ab. Bei diesem Handgriff besteht zudem die Möglichkeit, die Leitungen mit Farbcodierung zu kennzeichnen oder einen RFIDChip einzusetzen. Maagtechnic AG Sonnentalstrasse 8 CH- 8600 Dübendorf Telefon 0848 111 333 info-ch@maagtechnic.com www.maagtechnic.ch

Der neue Katalog von Semadeni

Semadeni bietet Produkte insbesondere für die Bereiche Labor und Wissenschaft, Gesundheitswesen, Food und Gastro, Industrie und Logistik sowie Baugewerbe und Gebäudeunterhalt an. Mit über 500 neuen Produkten ist das Angebot gegenüber dem Vorjahr erneut gewachsen. Stark ausgebaut hat Semadeni sein Sortiment an Einweg-Probennehmern und bietet nun auch sterile und detektierbare Varianten an. Zudem wurde das Angebot an Schutzbrillen und Artikeln für den Körperschutz erweitert. Seit 2016 vertreibt Semadeni das gesamte Beutelsortiment von Flexico in der Schweiz. Dazu gehören die bekannte Marke Minigrip sowie viele

weitere Beutel aus unterschiedlichen Materialien für spezifische Anwendungszwecke, welche ebenfalls im neuen Katalog enthalten sind. Sämtliche Standardartikel sind bereits ab einer kleinen Menge erhältlich und meist innert weniger Arbeitstage ab Lager lieferbar. Der Katalog ist kostenlos erhältlich; er kann telefonisch oder unter www.semadeni.com angefordert werden. Das gesamte Standardsortiment ist auch online unter www. semadeni.com/webshop zu finden – jetzt neu mit verbessertem Zugriff auf Zubehör. Neben den Standardprodukten ist Semadeni auch Ansprechpartner für massgeschneiderte Produkte aus Kunststoff. In zwei eigenen Werken fertigt die Gruppe Kunststoffprodukte im Spritzgussverfahren, im Blasformverfahren und in der manuellen Kunststoffbearbeitung.

Semadeni AG Tägetlistrasse 35–39 CH-3072 Ostermundigen Telefon +41 (0)31 930 18 18 Telefax +41 (0)31 930 18 28 info@semadeni.com www.semadeni.com

Dosierpumpe für aggressive und korrosive Flüssigkeiten

Die intuitive Dosierpumpe Simdos 10 von KNF wurde spezifisch zum Fördern aggressiver Chemikalien konzipiert und entwickelt; sie erleichtert und optimiert die Arbeit in den Labors. So ist der Pumpenkopf

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ausserhalb des spritzwassergeschützten IP-65-Gehäuses angebracht, was die Sicherheit signifi kant erhöht. Wahlweise kann die neue Dosierpumpe mit einem PP-, PTFE-, Edelstahl- oder PVDF-Kopf bestellt werden. Der PTFE-Kopf sowie die PTFEbeschichtete Membran und die chemiebeständigen FFKM-KalrezVentile stellen sicher, dass aggressive und korrosive Flüssigkeiten der Simdos 10 nichts anhaben können. Wer sie mit dem optional erhältlichen Chemraz-Ventilkit aufrüstet, macht sie sogar gegen hochkonzentrierte Säuren wie salpetrige Säure, Schwefelsäure, Salzsäure und auch gegen Lösungsmittel wie TFH, DMF, DMSO und MEK beständig. Die Simdos 10 fördert Flüssigkeiten von 1 ml/min bis 100 ml/min und

dosiert Volumen von 1 ml bis zu 999 ml. Nach der Kalibrierung liegt die Wiederholgenauigkeit der Dosierpumpe bei ±1% (Nominalwert), was exzellente Stabilität und beständige Zuverlässigkeit während sämtlicher Prozesse garantiert. Dank ihres schlanken Designs mit der kleinen Standfläche beansprucht die Pumpe nur wenig Platz und ist somit auch in beengten Laborumgebungen einsetzbar. Die Simdos 10 ist trockenlaufsicher und bis zu 3 m selbstansaugend; dabei arbeitet sie gegen Drücke bis 6 bar und fördert auch zähflüssige Medien bis 150 Centistokes. Zu den Vorzügen der Dosierpumpe gehören: – PTFE-Kopf/FFKM-Ventile für aggressive und korrosive Flüssigkeiten

– einfachste, intuitiv erfassbare Bedienung über Drehdruckknopf – selbstansaugend und trockenlaufsicher – schnelle und einfache Kalibrierung – Ansteuerung: analog und Impuls – Pausenfunktion ohne Datenverlust – sinstellbare Fördercharakteristika – Spritzwassergeschütztes Design für erhöhte Sicherheit – minimaler Platzbedarf.

KNF Neuberger AG Stockenstrasse 6 CH-8362 Balterswil Telefon +41 (0)71 973 99 30 Telefax +41 (0)71 973 99 31 knf@knf.ch www.knf.ch

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PRODUKTE

Partikelfreie Luft für jeden Arbeitsplatz in der Industrie und Forschung

Die Reinraumstation CleanBoy von Spetec GmbH in Erding, ermöglicht es dem Anwender, an jedem beliebigen Arbeitsplatz Reinraumbedingungen mit hoher Wirkung bei

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geringem Investitionsaufwand zu schaffen. Extrem saubere Bedingungen spielen in Forschung und Produktion sowie im Service eine immer wich-

tigere Rolle. Die Reinraumtechnik strebt an, Partikel vom Durchmesser 0,12 µm und grösser aus einem begrenzten Raum zu entfernen, in dem höchste Reinheitsstandards einen sicheren Prozessablauf gewährleisten. Dies wird mit einem Reinraummodul der Serie SuSi (Super Silent) erreicht, welches genau über dem Arbeitsplatz angeordnet ist. Dieser Arbeitsplatz wird mit gefilterter hochreiner Luft überströmt. Wenn in üblicher Raumatmosphäre rund 9000 bis 15 000 Partikel zu finden sind, so sind es unter Reinraumbedingungen gerade einmal 3 Partikel je Liter Luft. Teile bzw. Komponenten aus der Mechanik, Elektronik, Optoelektronik, Medizin- oder Biotechnologie werden mit hoher Prozesssicherheit montiert bzw. aufbewahrt. Eine mobile Version des CleanBoy auf Rädern ermöglicht den inner-

betrieblichen Transport zu verschiedenen Einsatzorten. Massgerechte Anpassungen an problematische Arbeitsplätze sind ebenfalls möglich. Durch Einsatz des CleanBoys in einem grossen begehbaren Reinraum ergibt sich ein begrenzter Raum, in dem sich praktisch keine Partikel mehr nachweisen lassen. Das Gerät gibt es als Tisch- und als Standgerät. Es bedarf keiner Installation und ist sofort nach Lieferung betriebsbereit.

Spetec GmbH Berghamer Strasse 2 D-85435 Erding Telefon +49 (0)8122/99533 Telefax +49 (0)8122/10397 spetec@spetec.de www.spetec.de

PRODUKTE

Daten-Monitoring einfach gemacht – einfach erklärt!

Daten-Monitoring ist herausfordernd und zeitlich aufwendig. Die einzelnen Datenlogger müssen ausgelesen, Messwerte analysiert und Reporte erstellt werden. Dies bedeutet viel Aufwand und kritische Grenzwertüberschreitungen werden folglich nicht rechtzeitig bemerkt. Hinzu kommt, dass die Rückführbarkeit komplex und der Aufwand schliesslich gross ist. Für dieses Problem hat Rotronic das Monitoring System

RMS entwickelt und bietet damit eine flexible Lösung, statt viele unterschiedliche und komplizierte. Das neue Überwachungssystem RMS kontrolliert, dokumentiert und visualisiert alle gewünschten Messdaten in einem System und stellt diese dem Benutzer in gewünschter Form zur Verfügung. Dabei können die unterschiedlichsten Geräte und bereits bestehende Systeme eingebunden werden. Das ganz-

heitliche Überwachungssystem RMS speichert zuverlässig alle Messdaten während 7×24 h an 365 Tagen im Jahr, in einem System auf das der Anwender jederzeit zugreifen und die Daten in gewünschter Form abrufen kann. So wird das Daten-Monitoring einfacher und verlässlicher. Herzstück des RMS Systems ist die Server-Software mit Datenbank. Diese zeichnet alle Daten auf und alarmiert bei Grenzwertüberschreitungen. Die Datenlogger schicken die Messwerte per Funk- oder LAN-Verbindung an die Software. Via Webbrowser kann auf die Daten zugegriffen werden, sofern die Benutzer über die benötigten individuellen Rechte verfügen. Die Entwicklung des neuen Systems nahm zwei Jahre in Anspruch und wird nun neu in der Rotronic-Produktpalette angeboten. Ein knapp dreiminütiges Video zeigt, wie RMS im Detail funktio-

....wir halten dicht!

niert. Der komplette Prozess von der Datenmessung, über die Dokumentation bis hin zur einfachen Darstellung der relevanten Messdaten wird einfach dargestellt. Interessierten zeigt es anschaulich wie das übersichtliche Dashboard die Daten personalisiert darstellt. Es zeigt zudem auf, dass die Daten unabhängig vom Standort jederzeit via PC, Tablet oder Smartphone abgerufen werden können. Das Video gibt in kurzer Zeit einen guten Überblick, über die wichtigsten Informationen rund um das Thema Daten-Monitoring mit RMS. Erklärvideo zum Rotronic Monitoring System RMS: www.rotronic.ch/rms Rotronic AG Grindelstrasse 6 CH-8303 Bassersdorf Telefon +41 (0)44 838 11 44 pr@rotronic.ch www.rotronic.ch

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Strukturierte PTFE-Dichtungsplatten TEADIT® TF 1570 TEADIT® TF 1580 (TA-Luft, FDA, BAM, GL, EG1935/2004, Vo10/2011, Ausblassicherheitstest (VDI 2200), DVGW)

TEADIT® TF 1590 (TA-Luft, FDA, BAM, GL, EG1935/2004, Vo10/2011, Ausblassicherheitstest (VDI 2200), DVGW, KTW)

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4/2017

PRODUKTE HEIZ- UND KÜHLGERÄTE

Kautschukböden punkten in der Industrie

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Die Anforderungen an Industrieböden sind extrem hoch: Sicherheit für hochentwickelte technische Geräte, äusserste Verschleissfestigkeit, Beständigkeit gegen Chemikalien, optimales Reinigungsverhalten, Ergonomie für die Mitarbeiter und vieles mehr. Gefragt sind in diesem anspruchsvollen Markt also besonders leistungsfähige Produkte wie die Kautschuk-Bodenbeläge von nora systems. Wenn spezielle technische Eigenschaften wie elektrostatische Ableitfähigkeit gefragt sind, punkten die nora Bodenbeläge: So empfiehlt die Keinath Electronic GmbH, führender Technologieberater für Firmen aus der Elektronikindustrie auf den Gebieten ESD-Schutz und Löttechnik, seit Jahren die Produkte von nora systems. «KautschukBeläge besitzen aufgrund ihrer Materialeigenschaften eine geringe Potenzialgenerierung beim Menschen und führen elektrostatische Ladungen so ab, dass sensible elektronische Geräte geschützt werden», erläutert Stefan Proba, Technischer Leiter und akkreditierter ESD-Berater bei Keinath. Ausserdem kommen in Industriegebäuden mit ihren vielschichtigen

Anforderungen an Design und Funktion die Vorteile des Werkstoffes Kautschuk voll zum Tragen. So bieten nora Bodenbeläge beispielsweise die Möglichkeit, bereichsübergreifende einheitliche Gestaltungskonzepte mit unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften zu verwirklichen. Für Reinräume, in denen in der pharmazeutischen, medizintechnischen sowie in der Lebens- und Futtermittelindustrie geforscht und produziert wird, bietet der Weinheimer Kautschukspezialist ebenfalls spezielle Bodenbeläge, die geeignet sind bis ISO Klasse 2 bzw. GMP-Klasse A. Die Anforderungen an Bodenbeläge in diesem Bereich sind ausserordentlich hoch: geringe Partikelemissionen, porenfreie Oberfläche, Rutschfestigkeit, Beständigkeit gegen statische und dynamische Belastungen sowie sehr gute Reinigungs- und Desinfektionseigenschaften. nora flooring systems ag Gewerbestrasse 16 CH-8800 Thalwil Telefon +41 (0)44 835 22 88 info-ch@nora.com www.nora.com/ch

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PRODUKTE

«Das wichtigste Kriterium beim Arbeiten mit Zellkulturen ist die Sicherheit des Nutzers!», erklärt Achim Melching, Produktmanager bei der Vacuubrand GMBH + CO KG.» Mit dieser Maxime wurde die komplette Familie der Flüssigkeitsabsaugsysteme BVC neu gestaltet. Die zuverlässige und leistungsstarke Vakuumpumpe, der neue berührungslose Füllstandssensor als Überlaufschutz und die Schnellkupplungen beim BVC professional zusammen mit dem hydrophoben Schutzfilter mit 0,2 µm Porenweite

Lösungen in der Materialcharakterisierung und Mikroanalytik

sind nur einige von vielen Features. Konsequent auf Sicherheit und Ergonomie konzipiert ist auch der patentierte, komplett autoklavierbare Absaug-Handgriff VHCpro. Bei umfangreichen Erprobungen profitierten die Entwickler von den Erfahrungen und Ideen vieler Nutzer im Labor, um hinsichtlich Ergonomie, Design und Flexibilität das optimale Arbeitsgerät zu gestalten. Die Mechanik des VHCpro kommt aufgrund des durchgehenden Medienschlauches nicht mit kontaminierten Flüssigkeiten in Berührung. Das geringe Gewicht des Griffs macht zudem die Arbeit mit dem VHCpro sehr angenehm. Die leichtgängige Mechanik hat ihre Haltbarkeit in umfangreichen Dauertests mit millionenfachen Betätigungen bereits unter Beweis gestellt. Für das ermüdungsfreie Absaugen grösserer Flüssigkeitsmengen kann mittels Drehknopf auf Dauersaugen umgestellt werden. Die Flüssigkeitsabsaugsysteme BVC mit dem patentierten Handgriff VHCpro und dem umfangreichen Zubehörprogramm helfen die Arbeit im Zellkulturlabor oder in der Sicherheitswerkbank deutlich sicherer und komfortabler zu gestalten.

Vacuubrand GMBH + CO KG Alfred-Zippe-Strasse 4 D-97877 Wertheim Telefon +49 (0)9342 808-5550 Telefax +49 (0)9342 808-5555 info@vacuubrand.com www.vacuubrand.com

nagra •

Wir forschen für die sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle

Bild: JEOL

Sicher, ergonomisch und voll autoklavierbar

Elementverteilungsbild der Beschichtung eines Hartmetallwerkzeugs.

JEOL ist seit mehr als 60 Jahren innovativer Partner für Labore, Forschungsinstitute und Unternehmen weltweit. Da neue Materialsysteme modernste Lösungen in der Materialcharakterisierung und Mikroanalytik erfordern, bietet die JEOL (Germany) GmbH neben dem Verkauf von elektronenoptischen Geräten und analytischen Instrumenten auch umfangreiche Dienstleistungen rund um modernste Mikroskopie-, Analyse- und Präparationsverfahren an. Der Umfang erstreckt sich hierbei von der Beratung und Schulung über Auftragsmessung bis zur kompletten Optimierung der Kunden-Prozesse. Das erfahrene Team aus Physikern, Chemikern, Materialwissenschaftlern und Biologen unterstützt mit seinem langjährigen Wissen Kunden aus Hochschulen und Industrie bei detaillierten Analysen von Rohstoffen, Produkten und Prozes-

sen. Diese Kenntnisse sind essenziell für innovative Entwicklungen und wirtschaftliche Produktionsverfahren. Am Firmenstandort in Freising bei München stehen – garantiert durch das neuartige proaktive LifecycleManagement – immer die aktuellsten und leistungsstärksten Geräte für diverse Verfahren im Bereich Mikroskopie, Präparation und Analytik zu Verfügung. Weitere Informationen sowie detaillierte Erläuterungen zu speziellen Anwendungsbereichen: www. jeol-analytical.services.de.

JEOL (Germany) GmbH Gute Änger 30 D-85356 Freising Telefon +49 (0)8161 9845-0 Telefax +49 (0)8161 9845-100 info@jeol.de www.jeol.de

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Published on Apr 19, 2017

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