Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes Mai/Juni
DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE
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Neue Analytik-Werkzeuge für die Landwirtschaft
Klimawandel, Wirkungsverlust von Pestiziden oder Umweltverschmutzung: Die Landwirtschaft steht vor enormen Herausforderungen. Die Transformation zu einer intelligenten «Präzisionslandwirtschaft» wird auch durch neue Analytik-Werkzeuge für Landwirte begünstigt, mit der sich mehrere Beiträge in dieser Ausgabe befassen.
Es geht zum Beispiel um die Identifizierung von Pflanzenschädlingen, die mit einer Web-Anwendung einfach erfolgt (S. 16): Nach einer kurzen Einführung kann jede Person Pathogene innerhalb weniger Stunden identifizieren. Eine umfangreiche Infrastruktur zur automatischen Probenbearbeitung, Gensequenzierung und Gensequenzanalyse steht dabei öffentlich und kostenlos zur Verfügung.
Auch bei der Bodenbewirtschaftung spielt die Datenvermittlung eine grosse Rolle. Je genauer die Informationen über landwirtschaftliche Äcker, desto präziser und nachhaltiger können diese gepflegt werden. In der Rubrik «Spektroskop» geht es unter anderem um eine mobile Sensorplattform, die mittels Raman-System Nährstoffe, pH-Wert und andere Parameter während der Überfahrt erfasst (S. 15).
Informationsmangel herrscht hingegen bei den Insektiziden (S. 18). Dass die Auswirkungen eines Neonikotinoids auf die Artenvielfalt viel tiefgreifender sind als angenommen, wurde kürzlich entdeckt. Das in der Schweiz und der EU einzige für den Einsatz im Freiland zugelassene Insektizid mit dem Wirkstoff Acetamiprid weist einen vernichtenden Einfluss auf Nicht-Zielinsekten auf.
Apropos Artenvielfalt: Wie schützt man, was man nicht kennt? Verschwinden einzelne Arten komplett oder wird die Anzahl der Insekten speziesunabhängig geringer? Um den Insektenschwund besser analysieren zu können, haben Forschende einen Workflow mit Labor-Robotern entwickelt, mit dem fast 2000 Proben parallel analysiert werden können (S. 14). Das vereinfacht die Ausarbeitung von Schutzmassnahmen.
Ebenso diskutiert werden die noch immer viel zu hohen Lachgas-Emissionen in der Landwirtschaft. Das Treibhausgas ist bis zu 300-mal stärker klimawirksam als Kohlenstoffdioxid. In einem Feldversuch wurde gezeigt, dass eine einmalige Düngung mit amorphem Silikat für eine effizientere Aufnahme von Stickstoffdünger im Boden sorgt (S. 42).
Es wird klar, die Landwirtschaft erhält von der Wissenschaft gerade verschiedenste «chemische» Werkzeuge mit grossem Potenzial. Vor dem Hintergrund der soeben gekürzten Subventionen für die Biodiversität (im Rahmen des neuen Sparpakets des Bundesrates) werden solche für die Transformation nötige Lösungen sicher schon bald in der Praxis aufgenommen.
Die Redaktion wünscht Ihnen eine inspirierende Lektüre!
Luca Meister l.meister@sigimedia.ch
Supporting science. Improving lives.
Netzwerke werden für das Labor der Zukunft eine zentrale Bedeutung haben. KI-unterstütztes Datenmanagement, vernetzte Laborgeräte und automatisierte Prozesse werden die Forschung verändern und auf komplexe, globale Fragen neue Antworten finden.
Wir sind bereit für den nächsten gemeinsamen Schritt in die Zukunft und unterstützen Forschende mit Chemikalien, Laborbedarf und unserer ganzen Erfahrung.
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CHEMIE
Duo Na/Fe für neue Organische-Synthese-Welt
Eine internationale Forschungsgruppe schickt sich an, auf zwei weit verbreiteten Metallen eine ökonomisch günstige und nachhaltige (Metall-)Organische Synthesechemie aufzubauen.
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LABOR
Strom sparen im Labor
Wettbewerb an der Universität Basel: Durch einfache Massnahmen konnte der Stromverbrauch in den Laboren markant gesenkt werden – ohne Einschränkungen für die Wissenschaft.
MEDIZIN
Effizient mit weniger Mäusen
Dank einer neuen Technologie können rund 25 Antikörper gleichzeitig in einer einzigen Maus geprüft werden. Das dürfte die Anzahl Versuchstiere enorm verringern.
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BIOWISSENSCHAFTEN
Es ist doch nicht die DNA
Sonnenbrand wird traditionell auf UV-induzierte DNA-Schäden zurückgeführt. Jetzt wurde gezeigt, dass die RNA eine wichtige Rolle bei der Auslösung von akuten Sonnenbrandreaktionen spielt.
IMPRESSUM
Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche www.chemiextra.com
Erscheinungsweise
7 × jährlich
Jahrgang 15. Jahrgang (2025)
Druckauflage
7300 Exemplare
WEMF / SW-Beglaubigung 2024 6326 Exemplare Total verbreitete Auflage 1699 Exemplare davon verkauft
Dr. Christian Ehrensberger +41 56 619 52 52 c.ehrensberger@sigimedia.ch
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SCHÄDLINGSBEKÄMPFUNG
Pflanzenschädlinge identifizieren kann jeder
Zur Identifizierung von Schädlingen bedarf es nur noch einer Web-Anwendung, während die spezifische Analytik auf der Basis der Nanoporen-Sequenzierung einfach im Hintergrund abläuft.
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ERNÄHRUNG
Die Reifeprüfung
Peptide, die während der Käsereifung entstehen, sind entscheidend für den vollmundigen Geschmack gereifter Sorten. Eine neue Methode analysiert diese präzise, schnell und effizient.
Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGI media AG 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.
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VERANSTALTUNGEN
Prozessanlagenbau –Rüstzeug für «grünen» Wandel
Am VTU Sustainability Forum wurden Lösungen für nachhaltige Produktionsprozesse, grüne Wasserstofftechnologien und wirtschaftlich tragfähige Strategien diskutiert.
FORSCHUNGSWELT
Schwerstes bisher untersuchtes Element
Einer Forschungsgruppe ist es gelungen, die chemischen Eigenschaften der künstlich hergestellten Elemente Moscovium und Nihonium (Elemente 115 und 113) zu bestimmen.
VERFAHRENSTECHNIK
Nanoröhrchen –Riecher für Sauerstoff
Neuer Detektor mit Potenzial: Ein kostengünstiger Sensor aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen kann unter Licht kleinste Mengen Sauerstoff selektiv, effizient und zuverlässig in Gasgemischen messen.
ZUM TITELBILD
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Acker-Treibhausgase mit Silizium reduzieren
Weniger Lachgas: Ein Feldversuch hat gezeigt, dass eine einmalige Düngung mit amorphem Silikat für eine effizientere Aufnahme von Stickstoffdünger im Boden sorgt.
AUS DER FORSCHUNG
Neues pulverförmiges Schmiermittel reduziert Reibung extrem
Pflegeprodukte beeinträchtigen Luftqualität in Innenräumen
Neue Massstäbe in der Filtertechnik
SCV-Informationen
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Natrium und Eisen: günstige Reagenzien und günstige Katalysatoren
Duo Na/Fe für neue Organische-Synthese-Welt
Forschende der Universität Bern und des japanischen Forschungsinstituts Riken schicken sich an, auf zwei weit verbreiteten Metallen eine ökonomisch günstige und nachhaltige (Metall-)Organische Synthesechemie aufzubauen: Natrium und Eisen.
Dr. Christian Ehrensberger
Alkalimetalle und Erdalkalimetalle können die Triebkraft für organische Reaktionen liefern, doch nicht alle von ihnen sind gut verfügbar. Insbesondere Lithium spielt jetzt in der Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge eine tragende Rolle und wird damit seltener und teurer. Natrium dagegen ist in der Natur häufig und billig –die Alternative der Wahl, oder?
Ausbeuten – schwer kontrollierbare Reagenzien
Warum sich nicht alle organischen Chemiker auf Natrium stürzen, verdeutlicht ein Blick in die Historie: Mit der Wurtz-Reaktion und der daraus entwickelten WurtzFittig-Reaktion aus dem 19. Jahrhundert konnte man, unter dem Einfluss von Natrium, halogenierte Kohlenwasserstoffe miteinander verbinden. Möglich waren Homokupplungen, zum Beispiel so: Aus zwei Halogenalkanmolekülen mit der Formel CH3-(CH2)n-X wird ein doppelt so langes Kohlenwasserstoffmolekül mit der Formel CH3-(CH2)2n-CH3. In einigen Fällen funktioniert das gut, beispielsweise bei der Herstellung zyklischer Alkane: Aus Br(CH2)6-Br wird durch eine intermolekulare Wurtz-Reaktion Cyclohexan . Und mit Magnesium, anstelle von Natrium, gelingt die Synthese von Squalen. Diese Zwischenstufe der Steroid-Herstellung war zunächst als Naturstoff von den Japanern Tsujimoto und Kimura aus dem Lebertran von Walen isoliert worden, worauf unter anderem Karrer und Helfenstein im Schweizerischen Journal «Helvetica Chimica Acta» hingewiesen haben.
Darüber hinaus konnten auch Heterokupplungen durchgeführt werden, wie bei der Wurtz-Fittig-Reaktion. Ein Alkylhalogenid reagiert mit einem Arylhalogenid zum
Alky laromaten, etwa mit einem Alkylbenzol: CH3-(CH2)n-X + Y-C6H5 = CH3(CH2)n-C6H5. Das Alkalimetall dient dazu, im ersten Schritt das Arylhalogenid zum Carbanion zu reduzieren; dieses negativ geladene Teilchen ersetzt im nächsten Schritt das Halogenid des Arylhalogenids. Bei Reaktionen dieses Typs mit natriumorganischen Ausgangsverbindungen zeigten sich allerdings oft Nachteile: Die Reaktion verlief nur langsam, die Ausbeute liess zu wünschen übrig, und es drohten stets Nebenreaktionen.
Günstige Katalysatoren finden – ein Sport
In solchen Fällen hilft oft ein Katalysator. Er senkt die Aktivierungsenergie und macht auf diese Weise viele Reaktionen
überhaupt erst möglich bzw. wirtschaftlich. Doch die Katalysatoren selbst stellen häufig einen erheblichen Kostenfaktor dar oder sind schwer zu beschaffen, und so wird es geradezu zu einem Sport, bei einem gegebenen Verfahren eine günstigere Alternative zu finden.
Zum Beispiel erfordert die Herstellung von «grünem Wasserstoff» heute nicht nur einen hohen Energieaufwand, sondern auch kostspielige Katalysatoren aus Edelmetallen, meist aus der Platingruppe.
Eine geeignete Alternative könnte in Übergangsmetall-Katalysatoren auf der Basis von Kobalt und Mangan liegen. Sie haben sich als effektiv und langzeitstabil erwiesen. Auch mechanistisch ist man bereits weit genommen. Wenn Mangan in einer Spinell-Geometrie im Kristallgitter des
Dream-Team der organischen Synthese an der Universität Bern: Dr. Andreu Tortajada (ehemaliger Postdoktorand), Prof. Dr. Eva Hevia (Vizedirektorin und Forschungsgruppenleiterin am Departement für Chemie, Biochemie und Pharmazie), David Anderson (Doktorand). (Bilder: Universität Bern)
Dream-Team Na/Fe im Einsatz: Kupplungsreaktionen mit einem natriumorganischen Reagenz und Eisen als Katalysator.
Kobalt-Katalysators vorliegt, lagert es sich während des elektrischen Spaltungsprozesses der Wassermoleküle aus dem Spinellgitter aus und nach der Wasserspaltung wieder in seine Gitterposition ein. Dies stellt eine Idealsituation dar: Man kennt eine günstigere Alternative zu bisherigen Katalysatoren, und das Wissen um den Reaktionsmechanismus sollte gezielte Weiterentwicklungen erleichtern. Ein klassisches Beispiel betrifft die ZieglerNatta-Katalysatoren zur Polymerisation von Ethylen zu längeren a-Olefinen. Gelang sie zuerst mit dem seltenen und teuren Lithiumhydrid, so erwies sich später das leicht verfügbare und kostengünstige Aluminiumhydrid als der geeignetere Katalysator.
Weitere Experimente mit verschiedenen Übergangsmetallen der 4., 5. und 6. Gruppe des Periodensystems sowie mit Thorium und Uran ergaben, dass sich aus Titanverbindungen die effektivsten Polymerisationskatalysatoren herstellen liessen. Aktuelle Ziegler-Natta-Katalysatoren bestehen meist aus einem Komplex zweier Komponenten: typischerweise aus Titan(III)chlorid und Diethylaluminiumchlorid als Co-Katalysator oder Titan(IV)chlorid und Triethylaluminium. Zurück zu den natriumorganischen Verbin -
dungen: Beim Auffinden eines geeigneten Katalysators kommt eine weitere Herausforderung hinzu, selbst wenn es sich bei der Wurtz- bzw. Wurtz-Fittig-Reaktion teilweise anders verhielt. Im Allgemeinen gelten natriumorganische Reagenzien als hochreaktiv und schwer kontrollierbar. Auch deswegen kamen sie bei der Organischen Synthese selten zum Einsatz, insbesondere nicht in Kombination mit Übergangsmetall-Katalysatoren. Welcher Übergangsmetall-Katalysatoren könnte sich dennoch für natriumorganische Reagenzien und ihre Reaktionen eignen?
Die Lösung lautet: Eisen
Nach den aktuellen Forschungsergebnissen aus der Kooperation zwischen der Universität Bern und dem japanischen Riken-Institut mit Niederlassungen in Tokyo und verschiedenen anderen japanischen Städten klingt die Antwort verblüffend einfach: Ein idealer Katalysator ist Eisen, das häufigste Metall auf der Erde und noch dazu besonders kostengünstig. Mit der Kombination Natrium/Eisen lassen sich sowohl Homokupplungsreaktionen (Reaktion zweier identischer Moleküle) als auch Kreuzkupplungsreaktionen (Reaktion
zweier unterschiedlicher Moleküle) durchführen. Ebenso haben die Wissenschaftler Erkenntnisse über den Ablauf der Reaktion auf molekularer Ebene gewonnen: Mechanistische Untersuchungen, die auf der Herstellung und Charakterisierung von vermuteten eisenorganischen Zwischenstufen basieren, zeigen: In einer zweizähnigen Additionsverbindung (Verbindung mit zwei Koordinationsstellen) sind sowohl ein Natriumteilchen als auch ein Eisenteilchen (dieses als Zentralatom) koordiniert. Zusammen übern sie zusammen die Kontrolle über die katalytische Reaktivität. Das Wissen um den Reaktionsmechanismus bietet Möglichkeiten, das Potenzial des «Dream-Teams» Na/Fe in Zukunft noch besser auszuschöpfen. Darauf basierende nachhaltige metallorganische Reagenzien könnten in der Organischen Synthese der Zukunft eine grössere Rolle spielen. Dies eröffnet nicht zuletzt deswegen grosse Chancen, weil ein erheblicher Teil von chemischen Synthesen und von Verfahren zur Arzneimittelherstellung auf katalytischen Reaktionen beruht. Würden sie «en gros» auf Natrium/Eisen-Verfahren umgestellt, ergäbe das eine neue (Metall-) Organische-Synthese-Welt.
Literatur
1. https://de.wikipedia.org/wiki/Wurtzsche_ Synthese, Zugriff am 19.4.2025
2. P. Karrer u. A. Helfenstein: Synthese des Squalens. Helv. Ch. Acta 14(1) (1931): 78-85. https://doi.org/10.1002/hlca.19310140107
3. Ikko Takahashi, Andreu Tortajada, David E. Anderson, Laurean Ilies, Eva Hevia, Sobi Asako: Iron-catalysed direct coupling of organosodium compounds. nature synthesis. https://doi. org/10.1038/s44160-025-00771-1, Zugriff am 19.4.2025
Fahrplan bis zum Medikament klar vor Augen
Totalsynthese eines Anti-Krebs-Naturstoffs
Für eines der wirksamsten natürlichen Zellgifte haben Wissenschaftler an der Universität Magdeburg (D) eine Totalsynthese entwickelt und sehen nun Chancen für neue Krebstherapien.
Bei diesem Projekt hat die Arbeitsgruppe um Prof. Dieter Schinzer gleich mehrere Hürden genommen. Die erste davon betrifft die organische Synthese des Zellgifts, das den Namen Disorazol Z1 trägt [1].
Innovative Naturstoffsynthese
Bisher waren bereits Biosynthesen bekannt. Denn bei Disorazol Z1 handelt es sich um einen Naturstoff. Beispielsweise produzieren ihn Myxobakterien; man findet sie in Ziegenmist und anderen organischen Abfällen.
Mit neuartigen Synthesestrategien hat man Disorazol Z1 nun Schritt für Schritt synthetisiert und seine Identität mit Hilfe von chemischer Analytik auf dem Stand der Technik bestätigt. Nun kann das Molekül durch gezielte Modifikationen abgewandelt werden.
Wirksamkeit erhöhen –gezielt zum Wirkort
Die zweite genommene Hürde besteht im Nachweis der grundsätzlichen Eignung für Krebstherapien. Er wurde schon in früheren Experimenten mit aus Myxobakterien isoliertem Disorazol Z1 auf der Hand.
Damit stellen sich jetzt zwei Aufgaben: Erstens sind Moleküle mit verwandten Strukturen mit möglicherweise noch höherer Wirksamkeit zu synthetisieren. Zweitens sollten diese Moleküle so designt werden, dass sie an bestimmte Antikörper andocken können; diese bringen sie zum Wirkort: zu den Tumorzellen.
«In Zusammenarbeit mit Industriepartnern soll die Substanz nun so weiterentwickelt werden, dass sie gezielt Krebszellen angreift, während gesunde Zellen weitgehend verschont bleiben», definiert Prof. Dieter Schinzer den Fahrplan für die Zukunft. Das zugrundeliegende Prinzip eines solchen Wirkstoff-Antikörper-Konjugats hat sich für andere – auch für stark toxische – Wirk-
Prof. Dieter Schinzer und seine Arbeitsgruppe haben die Totalsynthese von Disorazol Z1, hier im Modell, geschafft – die Chemie stimmt, die pharmazeutische Entwicklung gilt es noch zu leisten. (Bild: Jana Dünnhaupt, Universität Magdeburg)
stoffe bereits in Studien bewährt [2]. Ihr Einsatz könnte sich sogar in einem zunehmenden Verzicht auf herkömmliche Chemotherapien niederschlagen [3].
Allerdings besteht möglicherweise Optimierungsbedarf. Zum Beispiel kann es vorkommen, dass sich ein Wirkstoff auf dem Weg zum Tumor an einer falschen Stelle aus dem Konjugat löst. Darum forscht die ETH Zürich an bestimmten Enzymen zur Stabilisierung der Verbindung zwischen Wirkstoff und Antikörper. So wird der toxische Wirkstoff mit höherer Sicherheit erst in der Tumorzelle freigesetzt [4].
Herstellung grösserer Mengen
Wenn die beiden ersten Aufgaben gelöst sind und die Verwendung von Disorazol Z1 bzw. von einem strukturähnlichen Molekül zur Krebstherapie aussichtsreich erscheint, besteht Aufgabe Nr. 3 in der Herstellung grösserer Mengen. Die Arbeitsgruppe an der Universität Magdeburg hat bisher nur zwei Milligramm hergestellt und mit gering konzentrierten Lösungen gearbeitet. Selbst dafür hat man bereits strenge Schutzvorkehrungen treffen müssen – unter anderem Handschuhe, Mundschutz und geschlossene Abzüge. Die Herstellung im
grösseren Labor- oder gar Technikumsmassstab stellt daher eine Herausforderung von ganz eigener Dimension dar. Nun sollen zunächst ein Patent angemeldet und dann die Forschungsergebnisse veröffentlicht werden. Anschliessend gilt: Die Chemie stimmt, die pharmazeutische Entwicklung ist noch zu leisten – sprich: das mehrphasige Verfahren zur Zulassung eines entsprechenden Arzneimittels.
Literatur
1. https://idw-online.de/de/news849933, Zugriff am 4.4.2025
2. Christina Berndt: Wundermittel gegen Krebs? Noch nicht. Disorazol Z1: Noch kein Durchbruch gegen Krebs – Gesundheit – SZ.de, Zugriff am 9.4.2025
3. Christine Willen: Antikörper-Wirkstoff-Konjugate der 3. Generation: Breite Wirkung im Tumor. https://www.aerzteblatt.de/archiv/antikoerper-wirkstoff-konjugate-der-3-generationbreite-wirkung-im-tumor-2661732a-3e0b4a9f-a227-8ab66fe141b9, Zugriff am 9.4.2025
4. Christoph Elhardt: Eine Proteinschere für bessere Krebstherapien. https://ethz.ch/de/newsund-veranstaltungen/eth-news/news/2022/09/ eine-proteinschere-fuer-bessere-krebstherapien.html, Zugriff am 9.4.2025
Medikamentenentwicklung: Forschung mit Tieren und 3R
Effizient mit weniger Mäusen
Neue Wirkstoffe wie Antikörper werden meist einzeln in Versuchstieren getestet. Forschende an der Universität Zürich haben jetzt eine Technologie entwickelt, mit der rund 25 Antikörper gleichzeitig in einer einzigen Maus geprüft werden können. Das dürfte nicht nur die Forschungs- und Entwicklungspipeline neuer Medikamente beschleunigen, sondern auch die Anzahl Versuchstiere enorm verringern.
Viele moderne Medikamente basieren auf Antikörpern. Diese Proteine erkennen sehr spezifisch eine bestimmte Struktur auf der Oberfläche von Zellen oder Molekülen und binden daran – etwa an einen Rezeptor, der aus der Zellhülle hervorragt. Für Antikörper und andere, auf Eiweiss basierende Biotherapeutika sind umfangreiche präklinische Tests an Tieren erforderlich, bevor diese am Menschen geprüft werden können.
In einer Maus 25 Antikörper gleichzeitig testen
Heute werden Antikörperkandidaten einzeln in Tiermodellen analysiert. Für jede Prüfung werden meist zahlreiche Versuchstiere eingesetzt. Präklinische Tests machen deshalb einen grossen Teil der Versuchstierzahlen in der Pharmaindustrie aus. Eine mögliche Lösung wäre, mehrere Substanzen gleichzeitig in einem einzelnen Tier zu testen. Bisher war diese Methode technisch allerdings auf maximal vier Wirkstoffe pro Versuchstier beschränkt.
Forschende an der Universität Zürich gelang es jetzt, diesen Engpass zu überwinden. Mit dem entwickelten Ansatz konnten 25 verschiedene Antikörper gleichzeitig in einer einzigen Maus geprüft werden. Das beschleunigt den Prozess und verringert die Anzahl der benötigten Tiere. Für die Studie verwendete das Team Antikörper, die bereits als Medikament zugelassen sind bzw. solche in klinischer Entwicklung.
Proteinbruchstücke als Barcodes für die Analyse Arzneimittel müssen mehrere Eigenschaften aufweisen, um erfolgreich zu sein: Der Wirkstoff wird nur langsam ausgeschieden und kann so im Körper längere Zeit seine
Anstatt bloss ein Antikörper können mit der neuen Technologie 25 Medikamentenkandidaten gleichzeitig in einer einzigen Maus getestet werden. (Bild: Frank Brüderli, Universität Zürich)
Wirkung entfalten. Er richtet sich präzise gegen eine bestimmte Zielstruktur und reichert sich im entsprechenden Organ an. Zudem verteilt sich die Substanz nur begrenzt in anderen Geweben und Organen, was das Risiko von Nebenwirkungen mindert.
Um die Eigenschaften der Antikörper aus den komplexen Plasma- oder Gewebeproben der Mäuse einzeln analysieren zu können, haben die Forschenden eine Art Barcodes entwickelt. Diese bestehen aus definierten Proteinbruchstücken – sog. Flycodes – mit denen jeder Antikörper individuell markiert werden kann. Nach der Verabreichung an die Maus können die einzelnen Antikörperkandidaten aus dem Gemisch getrennt und separat analysiert werden. «Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Flycodes-Technologie qualitativ hoch -
wertige präklinische Daten über die untersuchten Antikörper liefern. Wir erhalten viel mehr Daten mit weniger Mäusen und von besserer Qualität, da man die Analysen direkt vergleichen kann», sagt Markus Seeger vom Institut für Medizinische Mikrobiologie.
Grosses Potential zur Reduktion von Versuchstieren
Gezeigt haben die Forschenden auch, dass die Antikörper im Körper der Tiere ihre Zielstrukturen korrekt finden: So erkannten zwei in der Krebsmedizin eingesetzte Antikörper zuverlässig den sogenannten EGF-Rezeptor, den vorwiegend die Tumorzellen auf der Oberfläche tragen. Die gezielte Anreicherung im Tumorgewebe funktionierte auch im Gemisch zusammen mit 20 anderen Antikörpern. Was belegt, dass Flycodes die Wirkung der Antikörper im lebenden Organismus nicht beeinträchtigen.
Darüber hinaus hat das Team mithilfe von Flycodes die Eigenschaften und Daten für eine Reihe von 80 arzneimittelähnlichen synthetischen Biomolekülen – Sybodies genannt – effizient in einem einzigen Experiment analysiert. «Bei minimalem Ressouceneinsatz ermöglicht die FlycodeTechnologie einen direkten Vergleich von Arzneimittelkandidaten unter identischen Versuchsbedingungen. Sie dürfte die präklinischen Forschungspipelines zukünftig viel effizienter voranbringen», erklärt Seeger. Sämtliche Daten der in der Fachzeitschrift PNAS publizierten Studie stammen von nur 18 Mäusen. Im Prinzip lässt sich mit der neuen Methode die Anzahl der benötigten Tiere um bis zu 100-fach reduzieren.
www.uzh.ch
Ibuprofen und Alzheimer
Einfluss auf Fettstoffwechsel im Gehirn
In einer gemeinsamen Studie haben die SRH University (D) und die Universität des Saarlandes (D) herausgefunden, dass das weit verbreitete Schmerzmittel Ibuprofen den Stoffwechsel bestimmter Fette im Gehirn beeinflusst. Die speziellen Fettmoleküle stehen in enger Verbindung mit der Alzheimer-Erkrankung.
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind rund 55 Millionen Menschen weltweit von Demenz betroffen, ein Grossteil von ihnen leidet unter der Alzheimer-Krankheit. Patientinnen und Patienten verlieren dabei nach und nach ihr Gedächtnis und ihre Orientierung; vertraute Menschen und Orte werden fremd. Nervenzellen im Gehirn sterben ab, wodurch Denken, Sprache und letztlich alle Alltagsfähigkeiten zunehmend gestört sind. Bislang gibt es keine Heilung für die Erkrankung. Als Schlüsselfaktor gilt das Eiweiss BetaAmyloid, das sich bei Alzheimer-Leidenden als Plaques im Gehirn ablagert. Doch Alzheimer ist multifaktoriell: Neben Eiweissablagerungen spielen auch chronische Entzündungen und Veränderungen im Fettstoffwechsel des Gehirns eine wichtige Rolle. Vor diesem Hintergrund rückt ein Alltagsmedikament in den Fokus: Ibuprofen. Das schmerzstillende und entzündungshemmende Mittel wird seit einiger Zeit daraufhin untersucht, ob es das Alzheimer-Risiko beeinflussen kann. Bisher war allerdings unklar, wie Ibuprofen auf die biologischen Vorgänge im Gehirn wirkt –insbesondere auf die komplexen Fettstoffwechsel-Prozesse.
Hier liefert die in-vitro-Laborstudie jetzt wichtige Einblicke: Die Forschungsgruppe untersuchte am Deutschen Institut für Demenzprävention (DIDP) anhand von kultivierten menschlichen Nervenzellen im
Aktuelle Studienergebnisse offenbaren eine zweischneidige Wirkung von Ibuprofen. (Bild: Depositphotos)
Reagenzglas erstmals systematisch, welchen Einfluss Ibuprofen auf verschiedene Lipidklassen im Gehirn hat, die in der Alzheimer-Forschung bereits als relevant bekannt sind.
Positive Effekte auf den Lipidstoffwechsel
Die Ergebnisse zeigen, dass Ibuprofen die Konzentration bestimmter Lipide erhöht, die entscheidend für die Gesundheit der Hirnzellen sind. So stiegen die Gehalte
von Phosphatidylcholin und Sphingomyelin – beides zentrale Bausteine der Zellmembranen von Nervenzellen. Diese Membranlipide sind im Gehirn von Alzheimer-Patienten typischerweise verringert, was mit einer gestörten Kommunikation zwischen den Nervenzellen und Zellschäden einhergeht.
«Unsere Studie zeigt, dass Ibuprofen hier entgegen den krankhaften Veränderungen wirkt. Das könnte positiv für die Synapsen – also die Kontaktstellen zwischen
ILMAC IN BASEL
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Nervenzellen – und gegen bestimmte zellschädigende Prozesse wirken», erläutert Prof. Dr. habil. Marcus Grimm, Leiter der Studie und Studiengangsleiter am Campus Köln der SRH University.
Potenzielle negative Auswirkungen auf die Zellgesundheit
tigen Nutzen fanden. Die nun entdeckten Mechanismen liefern eine mögliche Erklärung: Ibuprofen entfaltet sowohl förderliche als auch unerwünschte Effekte – das Gesamtbild in einem lebenden Organismus könnte daher vom Feinabgleich dieser gegenläufigen Wirkungen abhängen. Zudem eröffnen die in der Fachzeitschrift Biomedicine & Pharmacotherapy publizierten Ergebnisse neue therapeutische Perspektiven. Denkbar wäre etwa, neue Medikamente oder Strategien zu entwickeln,
die die positiven Effekte von Ibuprofen auf die Gehirnchemie nutzen, dabei aber negative Auswirkungen vermeiden. Auch für die Prävention ist das Wissen wertvoll: Es liefert Anhaltspunkte, wie Entzündungen und Fettstoffwechsel bei gefährdeten Personen beeinflusst werden könnten, um Alzheimer vorzubeugen – sei es medikamentös oder möglicherweise durch gezielte Ernährungsmassnahmen.
www.srh-university.de
«Andererseits sehen wir auch Veränderungen, die eher als kontraproduktiv einzustufen sind, weil sie Prozesse begünstigen könnten, die mit Alzheimer in Verbindung stehen.»»
Prof. Dr. habil. Marcus Grimm, SRH University
Andererseits fanden die Forschenden auch potenziell nachteilige Effekte. Ibuprofen liess die Menge an Triacylglyceriden ansteigen. Diese Neutralfette dienen als Energiespeicher und können sich in Form von Fetttropfen in Zellen ablagern. Zudem führte das Medikament zu einer Abnahme der sogenannten Plasmalogene, schützenden Lipiden, die Zellen vor oxidativem Stress bewahren. Bei Alzheimer-Erkrankten sind die Plasmalogen-Spiegel bereits deutlich reduziert – Ibuprofen ver hen.»
Wegweiser für Prävention und Therapie
Die Erkenntnisse erklären, warum frühere Untersuchungen teilweise uneinheitliche Ergebnisse zeigten. Einige Studien deuteten darauf hin, dass Entzündungshemmer wie Ibuprofen das Alzheimer-Risiko senken könnten, während andere keinen eindeu -
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Hauptursache für akuten Sonnenbrand
Es ist doch nicht die DNA
Sonnenbrand wird traditionell auf UV-induzierte DNA-Schäden zurückgeführt. Eine Studie der Universität Kopenhagen und der Nanyang Technological University (NTU), Singapur, zeigt jetzt, dass jedoch die RNA – ein weiteres lebenswichtiges Zellmolekül – eine wichtige Rolle bei der Auslösung von akuten Sonnenbrandreaktionen spielt.
Wie wir alle wissen, sollten wir im Sommer die direkte Sonne meiden, Schatten aufsuchen, Sonnencrème anbringen oder einen Hut aufsetzen. Trotzdem haben die meisten schon einmal einen Sonnenbrand erlitten. Die Haut wird knallrot, fühlt sich gereizt an und braucht Kühlung. Vielleicht haben Sie auch schon gehört, dass Sonnenbrand die DNA schädigt. Aber das ist nicht die ganze Wahrheit, erklären die Forschenden, die eine Studie an der Universität Kopenhagen und der Nanyang Technological University in Singapur durchgeführt haben.
«Sonnenbrand schädigt die DNA, was zu Zelltod und Entzündungen führt. So steht es in den Lehrbüchern. Doch in dieser Studie haben wir überraschenderweise erfahren, dass die akuten Auswirkungen des Sonnenbrands durch eine Schädigung der
Die Tatsache, dass nicht die DNA die anfängliche Reaktion der Haut auf UV-Strahlung steuert, sondern etwas anderes, und zwar effektiver und schneller, ist gemäss den Forschenden ein ziemlicher Paradigmenwechsel. (Bild: Adpic)
Ein Guter Tipp
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RNA, und nicht der DNA, verursacht werden», sagt Assistenzprofessorin Anna Constance Vind von der Fakultät für zelluläre und molekulare Medizin an der Universität Kopenhagen.
Die RNA ist der DNA ähnlich, aber während die DNA langlebig ist, ist die RNA ein flüchtigeres Molekül. Eine Art von RNA, die sogenannte Boten-RNA (mRNA), fungiert als zwischengeschalteter «Bote», der Informationen von der DNA zur Herstellung von Proteinen – den Grundbausteinen von Zellkomponenten – weiterleitet. «DNA-Schäden sind schwerwiegend, da die Mutationen an die Nachkommen der Zellen weitergegeben werden, während RNA-Schäden ständig auftreten und keine dauerhaften Mutationen verursachen. Daher glaubten wir früher, dass die RNA weniger wichtig ist, solange die DNA intakt ist. Tatsächlich sind es aber Schäden an
der RNA, die als erstes eine Reaktion auf UV-Strahlung auslösen», erklärt Vind. Die Studie wurde sowohl an Mäusen als auch an menschlichen Hautzellen durchgeführt. Ziel war es, die Auswirkungen von UV-Strahlung auf die Haut zu beschreiben und die Ursachen für diese Schäden zu ermitteln. Die Forschenden fanden heraus, dass die Haut sowohl bei Mäusen als auch bei menschlichen Zellen in gleicher Weise auf UV-Strahlung reagiert.
Eingebautes Überwachungssystem für RNASchäden
mRNA-Schäden lösen eine Reaktion in Ribosomen aus (Proteinkomplexe, welche die mRNA «lesen», um Proteine zu synthetisieren), die von einem als ZAK-alpha bekannten Protein orchestriert wird – die sogenannte ribotoxische Stressreaktion –, wie die neue Studie zeigt. Diese Reaktion
kann als ein Überwachungssystem innerhalb der Zellen beschrieben werden, das die RNA-Schäden registriert, was zu Entzündungssignalen und zur Rekrutierung von Immunzellen führt, die dann eine Entzündung der Haut auslösen.
« Wir haben herausgefunden, dass die Zellen nach einer UV-Bestrahlung als erstes auf eine RNA-Schädigung reagieren und dass dies den Zelltod und die Entzündung der Haut auslöst. Bei Mäusen, die UVStrahlung ausgesetzt waren, fanden wir Reaktionen wie Entzündungen und Zelltod. Doch wenn wir das ZAK-Gen entfernten, verschwanden diese Reaktionen, was bedeutet, dass ZAK eine Schlüsselrolle bei der Reaktion der Haut auf UV-induzierte Schäden spielt», sagt Professor Simon Bekker-Jensen von der Fakultät für Zellularund Molekularmedizin an der Universität Kopenhagen.
Proteinübersetzungen überwacht. Die Zellen reagieren auf die RNA-Schäden und stellen fest, dass etwas nicht stimmt, was dann zum Zelltod führt.»
Schnellere und effektivere Reaktion
Das Ergebnis der in der Fachzeitschrift Molecular Cell veröffentlichten Studie verändert unser Verständnis von Sonnenbrand und den Abwehrmechanismen der Haut: dass RNA-Schäden eine schnellere und wirksamere Reaktion auslösen und die Haut vor weiteren Schäden schützen.
«Die Tatsache, dass nicht die DNA die erste Reaktion der Haut auf UV-Strahlung steuert, sondern etwas anderes, und zwar effektiver und schneller, ist ein ziemlicher Paradigmenwechsel», ergänzt Vind. «Wir müssen die Funktion der RNA-Schäden verstehen, denn das könnte langfristig un -
Viele entzündliche Hautkrankheiten werden durch Sonneneinstrahlung ver schlimmert. «Wenn wir also verstehen, wie unsere Haut auf zellulärer Ebene auf UV-Schäden reagiert, öffnet das die Tür zu innovativen Behandlungen für bestimmte chronische Hautkrankheiten», sagt Mitautor Dr. Franklin Zhong, Nanyang Assistant Professor an der Lee Kong Chian School of Medicine der NTU.
«Dieses neue Wissen stellt die Dinge auf den Kopf. Ich denke, dass die meisten Menschen Sonnenbrand mit DNA-Schäden in Verbindung bringen; das ist eine etablierte Erkenntnis. Aber jetzt müssen wir die Lehrbücher neu schreiben, und das wird sich auf die künftige Forschung über die Auswirkungen von UV-Strahlung auf die Haut auswirken», so Simon BekkerJensen abschliessend.
Von heute auf morgen Stromverbrauch um 8,5 Prozent gesenkt
Strom sparen im Labor
Mit einem Wettbewerb haben verschiedene Forschungsgruppen an der Universität Basel ihren Stromverbrauch optimiert. Durch einfache Massnahmen konnte der Strombezug markant gesenkt werden – ohne Einschränkungen für die Wissenschaft.
Samanta Siegfried ¹
Im November 2024 haben sich die Mitarbeitenden am Biozentrum und am Departement Physik einer besonderen Frage zugewandt: Wie können wir möglichst viel Strom sparen, ohne die Forschung zu beeinträchtigen? Rund 15 Forschungsgruppen nahmen an der «Electricity Saving Challenge» teil. Das Ziel der Aktion: den Wissenschaftsbetrieb dabei zu unterstützen, die Nachhaltigkeitsziele der Universität zu erreichen.
Die Universität Basel hat sich in ihrer Klimastrategie dazu verpflichtet, im Bereich Elektrizität bis 2030 die Treibhausgasemissionen um 25 Prozent zu senken. Ausserdem gilt für grosse Gebäude die Universalzielvereinbarung des Bundes, die eine jährliche Reduktion von zwei Prozent für die nächsten zehn Jahre vorsieht. Darüber hinaus ist der Wettbewerb auch ein Ansatzpunkt, um erhebliche Stromkosten einzusparen.
«Konkret wurde dies für uns mit den Analysen zur Strommangellage im Jahr 2022. Da haben wir den Elektrizitätskonsum erstmals im Detail hinterfragt. Parallel dazu haben wir eine Software eingeführt, die es erlaubt, die Nutzenden systematisch einzubeziehen», sagt Dr. Irmo Lehmann, Leiter Gebäudetechnik & Betrieb der Universität. Gemeinsam mit Christopher Weiss, Leiter Campus Services Natural & Life Sciences, hat er diese Systeme und den Wettbewerb entwickelt.
Laborbetrieb: Wo liegen die grössten Hebel?
Etwa drei Viertel des Strombezugs der Universität stammen von sieben Gebäuden. An der Spitze: Das 2021 fertiggestell -
1 Universität Basel
Dario Dörig und Elisabete Leite dos Reis ist es gelungen, die Aufbereitung von Labormaterialien in der zentralen Medien- und Waschküche des Biozentrums energieeffizienter zu gestalten. (Bild: Universität Basel, Michael Vanek)
te Biozentrum mit seinen über 30 Forschungsgruppen, dem zentralen Serverraum und dem Center for Scientific Computing.
Dass im Laborbetrieb ein grosses Sparpotenzial liegt, war bereits klar. Aber wo genau sind die grössten Hebel? «Das war für uns bisher eine Blackbox. Wir wussten in etwa, was die einzelnen Apparate an Strom benötigen, aber nicht, wie viele es gibt und wie sie eingesetzt werden», sagt Weiss.
Um überhaupt weiterzukommen, mussten als erstes sehr viele zusätzliche Zähler eingebaut und mit der neuen Software verbunden werden, rund 150 waren es für beide Gebäude. Die Teilnehmenden konn -
ten damit ihren Strombezug in Echtzeit auf dem Smartphone und am Desktop verfolgen. Der zeitlich befristete Wettbewerb sollte möglichst viele Forschende zu einer Teilnahme motivieren. Fast die Hälfte der Forschungsgruppen der beiden Departemente machte schliesslich mit.
Grosses Einsparpotenzial bei der Trocknung von Laborwaren «Wir wollten so viel wie möglich ausprobieren», sagt Dario Dörig, Leiter der Medien- und Waschküche am Biozentrum. Zu Beginn sei er mit seinem 13-köpfigen Team durch die Räume gegangen und habe alle Geräte und Prozesse auf ihr Einsparpotenzial geprüft. Insbesondere das
Reinigen und Sterilisieren der Labormaterialien sowie die Produktion von Kulturmedien, die es für Experimente braucht, seien sehr energieintensiv.
Einen grossen Teil der Stromeinsparung konnten sie bei der Trocknung der Laborwaren erzielen. Statt die gereinigten Materialien wie üblich bei 110 Grad zu trocknen, wurden sie im letzten Spülgang mit heissem Wasser erhitzt und anschliessend mit kalter Luft getrocknet. Da das Spülwasser mit Energie aus dem Fernwärmenetz erhitzt wird, konnte insgesamt Strom eingespart werden.
«Eine andere Massnahme waren die Zeitschaltuhren», sagt Dörig. Diese wurden für den Wettbewerb angeschafft und an Geräte angeschlossen, die am Wochenende oder in der Nacht nicht in Gebrauch waren.
Der Aufwand hat sich gelohnt. Dörig und sein Team sind die Gewinner des Stromspar-Wettbewerbs. Insgesamt hat ihre Einheit den Verbrauch um 38 Prozent reduziert. «Ich bin sehr stolz, dass mein Team die Massnahmen in der täglichen Arbeit so konsequent umgesetzt hat», sagt der Leiter der Medien- und Waschküche.
Einen weiteren Preis erhielt Dr. Tobias Mühlethaler, Postdoc in der Biophysics Facility am Biozentrum: Er wurde für die beste Dokumentation ausgezeichnet. «Wir haben vor allem die Stecker-raus-Methode angewendet», sagt er. «Trotzdem gab es einen relativ hohen Grundverbrauch, den wir uns nicht erklären können.» Dank Mühlethalers detaillierten Aufzeichnungen kann nun das Team Gebäudetechnik & Betrieb die Ursachen aufsuchen.
Von -80 auf -70 Grad –20 Prozent Stromersparnis
Doch was bleibt vom einmonatigen Sparprojekt? Dörig plant mit seinem Team eine Auswertung: Was lässt sich einfach in den Arbeitsalltag einbauen? Welche Massnahmen erfordern zusätzliche Anpassungen? Und auf welche wird verzichtet, weil sie zu aufwendig sind? «Ich denke, realistisch können wir mittelfristig den Verbrauch um 15 bis 20 Prozent reduzieren», sagt Dörig. Ein zentraler Ansatzpunkt zum Stromsparen für viele Forschungsbereiche ist das konsequente Ausschalten von Geräten im Standby-Modus. Für die Life Sciences ist ausserdem der klare Nachweis sehr wert-
Weitere Tipps
– Reduzieren, wiederverwenden, recyceln: Planen Sie Ihre Experimente so, dass möglichst wenig Abfall entsteht. Waschen Sie Materialien und verwenden Sie sie wieder, sofern sicher, und recyceln Sie Verpackungen und Materialien, die nicht kontaminiert sind. Im Zweifelsfall erkundigen Sie sich bei Ihren Lieferanten und Sicherheitsbeauftragten, was recycelt werden kann.
– Schliessen Sie den Frontschieber: Ein einziger Abzug kann so viel Energie verbrauchen wie 3,5 Haushalte pro Tag. Schliessen Sie Biosicherheitsschränke, wenn die Arbeit im Abzug beendet ist.
– Einkäufe: Reduzieren Sie den Verpackungs- und Versandaufwand, indem Sie grosse Mengen beschaffen.
voll, dass eine Temperaturerhöhung von -80 auf -70 Grad Celsius den Strombedarf eines gewachsenen Bestands an Tiefkühlschränken um etwa 20 Prozent reduziert und die darin gelagerten Proben nicht gefährdet. Mit der Erfahrung aus gut hundert Geräten am Biozentrum lässt sich dies jetzt breit in die Praxis tragen. Für Irmo Lehmann und Christopher Weiss ist es vor allem ein Erfolg, mit der Visualisierung in Echtzeit den wissenschaftlichen Betrieb für den Wettbewerb gewonnen zu haben. «Als die Forschenden sich des grossen Strombezugs bewusst wurden, wuchs das Engagement sprunghaft», betont Weiss. Marcel Scheiwiller, Geschäftsführer des Biozentrums, kann dies nur bestätigen. Insgesamt konnte der Strombezug um 8,5 Prozent reduziert werden. «Und dies ohne Einschränkung für den Forschungsbetrieb», sagt Lehmann. Damit habe man in einem Monat 4000 Franken eingespart. Es ist gelungen, Vertrauen und Verständnis zu schaffen, angefangen bei der Bereitschaft, kleine Schritte ernst zu nehmen. Denn Weiss und Lehmann sind überzeugt: «Nur gemeinsam können wir die Emissionsziele erreichen.»
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Automatisierte Analyse der Insektenvielfalt
DNA liefert fast 32 000 Arten
Wie schützt man, was man nicht kennt? Vor dieser unlösbaren Aufgabe stand die globale Gesellschaft im Hinblick auf den weltweiten Insektenschwund bisher. An der Universität Duisburg-Essen (D) und der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (D) wurde erstmals ein kostengünstiger Workflow mit Labor-Robotern entwickelt, mit dem fast 2000 Proben aus Malaise-Fallen nahezu in Echtzeit parallel analysiert werden können. Die genetischen Informationen verraten, welche der vielen Tausend Spezies wo vorkommen und geben so Schutzmassnahmen eine Basis.
Birte Vierjahn ¹
Einen Rückgang der Insekten um 75 Prozent vermeldete die «Krefelder Studie» vor 7 Jahren, dringend benötigte gemeinsame Ziele zur Erhaltung der biologischen Vielfalt wurden unter anderem 2022 im Globalen Biodiversitätsrahmen von KunmingMontreal festgehalten. Doch verschwinden einzelne Arten komplett oder wird die Anzahl der Insekten speziesunabhängig geringer? Ohne entsprechende Antworten bleiben Schutzmassnahmen bestenfalls vage.
«Der Rückgang der Artenvielfalt ist auch wirtschaftlich ein Desaster.»
Prof. Dr. Florian Leese, Universität Duisburg-Essen
Ändern kann dies der Labor-Workflow zur Erfassung der Artenvielfalt, entwickelt von einer Forschungsgruppe um Dr. Dominik Buchner aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Florian Leese an der Universität Duisburg-Essen (UDE), gemeinsam mit der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Peter Haase (UDE und Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung). Grundlage ist das deutschlandweite Langzeit-Insektenmonitoring, das seit 2019 vom deutschen Netzwerk für ökosystemare Langzeitforschung, kurz «LTER-D», in Zusammenarbeit mit den Nationalen Naturlandschaften (NNL) betrieben wird. In den ersten beiden Jahren haben rund 100 Mitarbeitende
1 Universität Duisburg-Essen
Labormanagerin Charlotte Frie bei der Arbeit mit dem Analyse-Roboter, dem Herzstück des in der Studie vorgestellten Workflows zum Insektenmonitoring über DNA-Barcodes. (Bild: UDE/Fabian Strauch)
von der Hilfskraft bis zur Professorin rund 2000 Insektenproben genommen, aufbereitet und an die Universität Duisburg-Essen geschickt. Dazu waren mehr als 75 Malaise-Fallen über Deutschland verteilt – von Borkum an der Küste bis Berchtesgaden in den bayrischen Alpen. In den zeltartigen Malaise-Fallen werden vor allem Fluginsekten gefangen, gelangen durch ihr natürliches Verhalten am oberen Teil der Falle in ein Gefäss mit Alkohol und werden dort konserviert.
Analyse mit 1000 Insekten für nur 50 Euro
In den Laboren an der Universität Duisburg-Essen hat das Team einen Arbeitsablauf etabliert, der Labor-Roboter nutzt, um die Proben mit mehreren Millionen Insekten anhand des genetischen Fingerabdrucks auszuwerten. Mithilfe dieses DNABarcodings konnten die Forschenden 31 846 Arten für Deutschland identifizieren und geographisch zuordnen. «Bisher sind für Deutschland nur etwas mehr als 33 000 Arten beschrieben. Unsere Stichproben zeigen, dass es zahlreiche Arten gibt, die noch unbeschrieben sind oder
von uns jetzt erstmals in Deutschland nachgewiesen wurden», erklärt Buchner. Haase ergänzt: «Das landesweite Insektenmonitoring von LTER-D und NNL hat somit bereits in seinen ersten beiden Jahren gezeigt, wie wichtig dieser neue Ansatz ist.»
Die grösste Herausforderung für Leeses Arbeitsgruppe war es, den logistischen und bioinformatischen Ablauf so zu strukturieren, dass sie einen einzigen Workflow ergeben, der schnell, günstig und nicht zu aufwändig ist und gleichzeitig zuverlässige Daten liefert. So kostet die Analyse einer Probe mit tausenden von Insekten nur rund 50 Euro inklusive Personalkosten. «Der Rückgang der Artenvielfalt ist auch wirtschaftlich ein Desaster», so Leese. «Leider wissen wir bislang nur für einen Bruchteil der Arten, wo sie vorkommen und wie sich die Verbreitungsgebiete und Bestände entwickeln.» Mit dem in der Studie präsentierten Workflow gelang es dem Team, genau diese Daten für ein ganzes Land zusammenzutragen. Die Resultate wurden in der Fachzeitschrift Molecular Ecology Resources veröffentlicht.
www.uni-due.de
MOBILE BODENKARTIERUNG
MIT RAMAN-SPEKTROSKOPIE
Je genauer die Informationen zu landwirtschaftlichen Böden, desto präziser und nachhaltiger können sie bewirtschaftet werden. Zwei Leibniz-Institute haben eine Sensorplattform zur mobilen Bodenkartierung von Äckern erweitert. Mittels Raman-System werden Nährstoffe, pH-Wert und andere Parameter während der Überfahrt mit hoher räumlicher Auflösung vor Ort erfasst. Damit liessen sich Kosten und Zeitaufwand für Beprobungen künftig reduzieren und zugleich könnte dadurch gezielter gedüngt werden.
Die mobile Sensorplattform «RapidMapper». (Bild: ATB/U. Glaubitz)
www.atb-potsdam.de / www.fbh-berlin.de
Die Schweiz hat sich dem globalen Biodiversitätsrahmenwerk von Kunming-Montreal angeschlossen. Das Abkommen sieht vor, den Verlust der biologischen Vielfalt bis 2030 zu stoppen und umzukehren. Es umfasst vier langfristige Ziele bis 2050 und 23 Handlungsziele bis 2030, darunter den Schutz von mind. 30 % der Land- und Wasserflächen sowie die Renaturierung geschädigter Ökosysteme. Laut einer Analyse von Pro Natura sind aktuell nur etwa 8 % der Schweizer Landesfläche geschützt.
www.pronatura.ch
AUSWIRKUNGEN VIEL TIEFGREIFENDER ALS ANGENOMMEN
Pestizide können viele nützliche Tier-, Pflanzen- und Pilzarten schädigen, die nicht Ziel der Bekämpfung sind. Wie tiefgreifend und bislang unbekannt die Wirkung unterschiedlicher Pestizide auf Organismengruppen ist, zeigt eine internationale Metastudie. Hierfür wurden 1705 wissenschaftliche Arbeiten zusammengetragen und eine Synthese der Auswirkungen von 471 verschiedenen Pestizidwirkstoffen auf 830 Arten von Nicht-Zielorganismen (Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen) auf verschiedenen Ebenen in der Nahrungskette präsentiert. Das Resultat: Alle Organismen, darunter Bestäuber, Fische und Amphibien, zeigen negative Reaktionen in Wachstum, Fortpflanzung, Verhalten und Überleben. Auch Pilze und Pflanzen werden beeinträchtigt. Es liessen sich kaum Hinweise finden, dass neuartige Wirkstoffe die Risiken verringern würden.
DAUERHAFT PRÄSENT
Eine Studie der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau hat die Pestizidbelastung erstmals im Jahresverlauf untersucht. Diese zeigt: Stoffe sind nicht nur während der Spritzphasen in Böden und Vegetation nachweisbar, sondern ganzjährig und auch auf angrenzenden Wiesen. In den Böden fanden sich im Schnitt 10 chemisch-synthetische Pestizide, darunter auch solche, die nicht im Untersuchungsjahr ausgebracht wurden.
www.rptu.de
www.leibniz-lib.de
1585 TONNEN
2023 wurden in der Schweiz 1585 Tonnen Pestizide verkauft (darunter 46 % Fungizide, 29 % Herbizide und 14 % Insektizide). Das ist der niedrigste Wert von 2008 bis 2023.
www.bfs.admin.ch
(Bild: Envato)
(Grafik: BLW/BFS)
Dank einer einfachen Web-Anwendung und Nanoporen-Sequenzierung
Pflanzenschädlinge identifizieren kann jeder
Zur Identifizierung von Schädlingen in der Landwirtschaft bedarf es jetzt nur noch einer Web-Anwendung, während die spezifische Analytik auf der Basis der Nanoporen-Sequenzierung einfach im Hintergrund abläuft.
Dr. Christian Ehrensberger
Eine Ausgründung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Frankfurt am Main, mit dem Namen «Phytoprove Pflanzenanalytik» hat sich eine Verbesserung der sogenannten «Landwirtschaft 4.0» zum Ziel gesetzt und wurde dafür vor fünf Jahren mit dem Leibniz-Gründungs-Preis prämiert. So soll es eine nichtinvasive Messung der Stickstoffversorgung und Fitness von Pflanzen Landwirten ermöglichen, Überdüngung sowie damit einhergehende Umwelt- und Gesundheitsschäden zu vermeiden. Der Anwender kann dazu ein Handgerät verwenden oder eine Messvorrichtung zum Einsatz an Traktoren, die für eine bedarfsgerechten Ausbringung von Düngemitteln sorgt [1].
Hase schlägt Schildkröte
Die Bedeutung eines solchen «Precision Farming» kann kaum überschätzt werden. So hat im vergangenen Jahr eine im wissenschaftlichen Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Studie erstmals gezeigt, dass Eingriffe wie Düngung
Die frei zugängliche Web-Anwendung «AgriFuture» ermöglicht den Pathogen-Nachweis in Echtzeit auf der Grundlage der Nanoporen-Sequenzierungstechnik.
Ein wichtiger Baustein bei der Bek ä mpfung landwirtschaftlicher Schaderreger ist die Analyse, von welchem Pathogen eine Pflanze befallen ist. (Bilder: Senckenberg)
und Mahd Lebewesen auf allen Ebenen eines Ökosystems – und über sämtliche Nahrungsketten hinweg – beeinflussen und damit das gesamte System beschleunigen [2]. Kleinere Tiere mit schnellem Stoffwechsel haben damit gegenüber den langsameren die Nase vorn, nach dem Motto: «Hase schlägt Schildkröte». Eine noch präzisere Schädlingsbekämpfung wäre möglich, wenn der Landwirt über die Minimierung von Düngemittelmengen hinaus gezielt genau denjenigen Schädling eliminieren würde, der für welke Blättern, Schimmel oder Fäule verantwortlich ist. Dazu muss man den Übeltäter allerdings zunächst kennen.
Spezifische
Schädlingsbekämpfung
Zu diesem Zweck muss klassischerweise für jedes einzelne Pathogen mit hohem Aufwand ein eigener Test entwickelt werden. Seine Durchführung obliegt später Fachpersonal, doch es gibt nun eine Alter-
native: Mit Hilfe einer öffentlich zugänglichen und kostenfreien mobilen WebAnwendung kann, nach einer kurzen Schulung, jedermann nahezu beliebige Schädlinge nachweisen (Agrifuture [3]). Im Hintergrund befindet sich eine umfangreiche Infrastruktur zur automatischen Probenbearbeitung, Gensequenzierung und Gensequenzanalyse. Darüber lassen sich Pathogene innerhalb weniger Stunden identifizieren.
Dr. Stephen Knobloch, Mitentwickler der Webanwendung, erläutert das Vorgehen in der Praxis folgendermassen: «Anwender bereiten zunächst die DNA von potenziell infiziertem Saatgut oder einer infizierten Pflanze auf und sequenzieren eine Gen-Bibliothek auf einem mobilen Genom sequenzierungsgerät. Dann können sie den Agrifuture-Desktop-Agent mit dem laufenden Sequenzierungsvorgang verbinden und erhalten die Ergebnisse des Schaderregernachweises in Echtzeit.»
Pandemiebekämpfung im Blick
Die Web-Anwendung richtet sich zum Beispiel an landwirtschaftliche Berater, Ämter, Wissenschaftler und andere Akteure im
…bis hin zu Pilzen und Mikroorganismen im Boden: In landwirtschaftlich genutztem Grasland setzen sich im gesamten Ökosystem Lebewesen mit schnelleren funktionalen Strategien durch.
Bereich der Schaderreger-Identifikation. Das Potenzial des Verfahrens geht sogar weit über den Einsatz in der Landwirtschaft hinaus. «Wir haben das Verfahren
für Pflanzenschädlinge entwickelt», erläutert Prof. Dr. Marco Thines, SenckenbergBiodiversität-und-Klima-Forschungszentrum. «Aber grundsätzlich kann es auch eingesetzt werden, um neue Pandemien bei Mensch und Tier zu entdecken und frühzeitig gegenzusteuern.»
Literatur
1. https://www.senckenberg.de/de/pressemeldungen/senckenberg-ausgruendung-phytoprove-pflanzenanalytik-gewinnt-leibniz-gruendungspreis-2020/, Zugriff am 11.4.2025
2. Neyret, M., Le Provost, G., Boesing, A.L. et al. A slow-fast trait continuum at the whole community level in relation to land-use intensification. Nat Commun 15, 1251 (2024). https://doi.org/10.1038/ s41467-024-45113-5
3. https://agrifuture.senckenberg.de, Zugriff am 11.4.2025
Von Pflanzen und Schmetterlingen…
Gravierenden Folgen für Nicht-Zielinsekten aufgedeckt: Das Insektizid «Mospilan SG» (Wirkstoff: Acetamiprid) ist für bestimmte Weichwanzen über 11 000-mal giftiger als für Honigbienen. (Bild: Universität Hohenheim, Jan Erik Sedlmeier)
Neonikotinoide: Auswirkungen auf Nicht-Zielinsekten drastisch unterschätzt
Die Bedrohung ist stärker als angenommen
Acetamiprid ist für bestimmte Insekten über 11 000-mal giftiger als die vorgeschriebenen Empfindlichkeitstests, zum Beispiel an Honigbienen, vermuten lassen. Die Folgen dieses Insektizids für Nicht-Zielinsekten haben Forschende der Universität Hohenheim in Stuttgart aufgedeckt. Ihr Fazit: Die aktuelle Risikobewertung von Pestiziden muss dringend reformiert werden, um langfristige Gefahren für Insektenpopulationen und die biologische Vielfalt auszuschliessen.
Dr. Ursel Stuhlemmer ¹
Weichwanzen (Miridae) gehören zu den pflanzenfressenden Insekten, einer Tiergruppe, die im Ökosystem eine Schlüsselrolle einnimmt. Das Problem: Weichwanzen reagieren besonders empfindlich auf Insektizide. Bereits geringe Mengen – wie sie durch Abdrift oder Oberflächenkontamination entstehen – führen zu massiven Rückgängen dieser Tiere. Allgemein zeigen Studien weltweit Rückgänge in Biomasse, Vielfalt und Anzahl von Insekten, unter anderem durch den intensiven Einsatz von Insektiziden.
Naturnahe Lebensräume sind zunehmend mit Pestiziden belastet – selbst in nicht landwirtschaftlich genutzten Gebieten und Naturschutzgebieten. Bislang gibt es nur wenige Studien, die die Auswirkungen von Pflanzenschutzmassnahmen auf soge -
nannte Nicht-Zielinsekten, also andere als die zu bekämpfenden Arten, unter realen Feldbedingungen untersuchen.
Einziges in der EU zugelassenes
Freiland-Neonikotinoid
Forschende der Universität Hohenheim haben nun in einer Reihe von Feld-, Gewächshaus- und Laborexperimenten untersucht, welchen Einfluss das Neonikotinoid-Insektizid «Mospilan SG» (Wirkstoff: Acetamiprid) auf Weichwanzen haben kann. Acetamiprid wird weltweit neben anderen Neonikotinoiden eingesetzt, in der EU ist es jedoch das einzige Neonikotinoid, das noch für den Einsatz im Freiland zugelassen ist.
Mospilan SG wird durch Sprühen ausgebracht und in Feldkulturen wie Raps und Kartoffeln, in Obstgärten, im Weinbau und in der Blumenzucht insbesondere gegen
beissend-saugende Schädlinge eingesetzt. Als Nervengift wirkt Acetamiprid sowohl als Kontakt- sowie auch als systemisches Insektizid, da die Chemikalie von Pflanzen aufgenommen und in ihrem Gewebe verteilt werden kann. Pflanzenfressende Insekten nehmen die Substanz dann mit ihrer Nahrung auf.
Weichwanzen stehen für Insektenfamilien
Im Fokus der Untersuchungen standen Weichwanzen, da diese eine vielfältige und weit verbreitete Familie mit vielen pflanzenfressenden Insekten darstellt, die oft auf Gräser als Nahrungsquelle spezialisiert sind. «Die grosse Vielfalt und Häufigkeit dieser Gruppe lässt auf eine zentrale Funktion für das Ökosystem schliessen», erklärt Prof. Dr. Georg Petschenka, Entomologe an der Universität Hohenheim.
«Sie sind mit Sicherheit eine wichtige Nahrungsquelle für Vögel und eine Vielzahl räuberischer wirbelloser Tiere.»
Bei ihren Untersuchungen fokussierten sich die Forschenden auf drei in Deutschland häufig vorkommende Arten: Zweifleck-Weichwanze (Stenotus binotatus), die Langhaarige Dolchwanze oder Graswanze (Leptopterna dolabrata) und die Grosse Graswanze (Megaloceroea recticornis). Sie können als repräsentativ für pflanzenfressende Nicht-Ziel-Insekten betrachtet werden.
Alarmierend: Gefahr systematisch unterschätzt
Die Ergebnisse alarmieren, weil sich das Neonikotinoid auf die Weichwanzen als Beispielinsekten um ein Vielfaches verheerender auswirkte, als Zulassungstests vermuten lassen. «Insektizide sollen gezielt gegen Schädlinge wirken und Nützlinge möglichst schonen, deshalb wurden Neonikotinoide zum Beispiel auch an Honigbienen getestet», erläutert Jan Erik Sedlmeier, Doktorand. «Unsere Versuche zeigen jedoch, dass das Insektizid Acetamiprid für manche Weichwanzen über 11000-mal toxischer ist als für Honigbienen.»
Zu diesem Ergebnis kamen die Forschenden durch Laborexperimente mit dem sogenannten LD50-Vergleich. Dabei wird untersucht, welche Dosis notwendig ist, um 50 Prozent der Individuen einer Population zu töten.
Auch im Feldexperiment reagierten alle vorkommenden Weichwanzenarten sehr empfindlich auf das Neonikotinoid. So nahm ihre Anzahl nach nur zwei Tagen in Flächen, die Feldränder von behandelten Flächen simulierten um bis zu 92 Prozent ab. «Dabei werden an den Feldrändern geschätzt nur zwischen 30 und 58 Prozent der Pestizidmenge im Feld erreicht – Konzentrationen, die normalerweise nicht als derart gefährlich angesehen werden», betont Sedlmeier.
Lebensräume und ganze Populationen gefährdet
Selbst bei Weichwanzen, die mit den Insektizid gar nicht unmittelbar in Berührung kommen, beobachteten die Forschenden starke Einbussen, wenn sie die Insekten auf Wirtspflanzen setzten, die zwei Tage
zuvor mit nur 30 Prozent der üblichen Insektizidkonzentration behandelt worden waren. Die Zweifleck-Weichwanze überlebte in diesem Szenario gar nicht. Darüber hinaus konnten die Forschenden Rückstände des Wirkstoffs bis zu 30 Tage nach der Anwendung in den Geweben der behandelten Pflanzen nachweisen. Der Doktorand hebt die Problematik hervor: «Eine ständige Einwirkung von Neonikotinoiden kann somit nicht nur ganze Populationen von Weichwanzen drastisch verringern. Sie kann auch die Zusammensetzung von Insektengemeinschaften verändern, indem insektizidtolerantere Arten mit der Zeit dominieren könnten.»
«Das EU-Registrierungsprotokoll für Insektizide verlangt zwar Empfindlichkeitstests für eine begrenzte Anzahl von Nicht-Zielinsekten. Doch ausgerechnet pflanzenfressende Insekten wurden weitgehend vernachlässigt, obwohl sie weltweit etwa 50 Prozent aller Insektenarten ausmachen.»
Prof. Dr. Petschenka, Universität Hohenheim
Zulassungsverfahren erlauben keine guten Prognosen
Auffällig war ausserdem, dass die Sterblichkeit der Weichwanzen je nach Art stark variierte. Vor allem die kleinste der drei untersuchten Arten, die Zweifleck-Weichwanze, reagierte signifikant empfindlicher auf das Insektizid als die beiden anderen Arten. Ein weiterer alarmierender Befund: Bei zwei der getesteten Arten waren die Männchen 20-mal empfindlicher als die Weibchen.
«Idealerweise sollen sich moderne Insektizide möglichst zielgenau gegen konkrete Zielschädlinge richten und möglichst gegenüber Nicht-Zielinsekten weniger giftig sein. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass die Empfindlichkeit gegenüber Insektiziden selbst zwischen eng verwandten Arten sehr stark variiert. Wie giftig ein Insektizid
gegenüber Nicht-Zielinsekten tatsächlich ist, lässt sich daher auf Basis vereinzelter Empfindlichkeitstests nur schwer vorherzusagen», fasst Sedlmeier seine Ergebnisse zusammen.
Hinzu kommt, dass die Giftigkeit für pflanzenfressende Insekten derzeit noch gar nicht überprüft wird: «Das derzeitige EURegistrierungsprotokoll für Insektizide verlangt zwar Empfindlichkeitstests für eine begrenzte Anzahl von Nicht-Zielinsekten, wie die Honigbiene, parasitische Wespen, Raubmilben und einzelne Vertreter von Käferfamilien. Doch ausgerechnet pflanzenfressende Insekten wurden weitgehend vernachlässigt, obwohl sie weltweit etwa 50 Prozent aller Insektenarten ausmachen», bedauert Prof. Dr. Petschenka.
Grundlegende Fragen
zur Risikobewertung aufgeworfen Angesichts der Verlängerung der Zulassung von Acetamiprid bis 2033 fordern die Forschenden eine grundlegende Reform des europäischen Risikobewertungssystems. Ein wichtiger Schritt ist die Ausweitung der Empfindlichkeitstests auf weitere Insektengruppen, darunter besonders auf pflanzenfressende Insekten.
Darüber hinaus müsse der bisherige Unsicherheitsfaktor in den Empfindlichkeitstests von 10 auf mindestens 1000 angehoben werden, um artspezifische und geschlechtsspezifische Unterschiede angemessen zu berücksichtigen. Ebenso sollten Feldränder verstärkt geschützt werden, um die für das ökologische Gleichgewicht entscheidende Biodiversität langfristig zu sichern.
Besonders problematisch ist aus Sicht der Forschenden, dass in Deutschland (und auch der Schweiz) Feldränder mit einer Breite von weniger als drei Metern nicht als schützenswerte Habitate gelten, obwohl sie als wichtige Rückzugsorte innerhalb moderner Agrarlandschaften fungieren. «Dadurch bleiben zahlreiche Lebensräume dieser Insekten ungeschützt, obwohl sie einer hohen Belastung durch Abdrift und Oberflächenkontamination ausgesetzt sind», schliesst der Experte. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth & Environment publiziert.
www.uni-hohenheim.de
Reinigen von Käseformen in einer Käserei in Gruyères (FR). (Bild: Shutterstock)
Geschmacksanalytik in nur
22 Minuten
Die Reifeprüfung
Peptide, die während der Käsereifung entstehen, sind entscheidend für den vollmundigen Geschmack gereifter Sorten. Eine Forschungsgruppe an der Technischen Universität München hat jetzt eine neue Methode entwickelt, um diese geschmacksrelevanten Peptide präzise, schnell und effizient zu analysieren. Anhand von mehr als 120 Käseproben wurde zudem eine Datenbasis geschaffen, die sich künftig zur Vorhersage der Geschmacksentwicklung bei der Käsereifung nutzen lässt.
Käse ist ein wichtiger Bestandteil der westlichen Ernährung, derzeit gibt es mehr als 1000 verschiedene Sorten. Der Begriff «kokumi» kommt jedoch aus dem Japanischen und steht für ein vollmundiges und langanhaltendes Geschmackserlebnis. Besonders ausgeprägt ist der Geschmackseindruck bei gereiften Käsesorten – und vor allem auf die zunehmende Konzentration von Gamma-Glutamyl-Dipeptiden zurückzuführen. Das sind kleine Moleküle, die aus einer Verknüpfung zwischen Glutaminsäure und einer weiteren Aminosäure bestehen.
Je nachdem wie die beiden Aminosäuren verknüpft sind, unterscheiden Forschende zwischen Gamma-, Alpha- und X-Gluta -
myl-Dipeptiden, wobei die beiden letzteren nicht zum Kokumi-Effekt beitragen. Die hohe Polarität der Glutamyl-Dipeptide sowie ihre grosse strukturelle Ähnlichkeit bei unterschiedlichem Geschmacksbeitrag stellen eine grosse Herausforderung für die Lebensmittelanalytik dar.
Effiziente Analyse-Methode entwickelt
Der Gruppe um Studienleiter Andreas Dunkel vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie ist es dennoch gelungen, eine neue effiziente AnalyseMethode zu entwickeln, die auf Ultrahochleistungs-FlüssigkeitschromatographieMassenspektrometrie basiert. Mit ihr
Kokumi
Kokumi steht nicht für eine eigenständige Geschmacksqualität wie süss, sauer, bitter, salzig oder umami, sondern bezeichnet eher einen vollmundigen, anhaltenden, abgerundeten und ausgewogenen Geschmackseindruck. Etymologen, die sich mit der Lehre von der Herkunft und Entwicklung von Wörtern beschäftigen, schreiben dem Wort drei verschiedene Bedeutungen zu: 1. schwer, dunkel (wie in Farben, z. B. Dunkelblau), 2. dick (wie in eingedickten Flüssigkeiten, z. B. Saucen), 3. stark (wie in Espresso).
lassen sich erstmals die Konzentrationen aller 56 Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Varianten präzise und selektiv in nur 22 Minuten bestimmen. Eine optimierte Probenvorbereitung ermöglicht dabei die Analyse von 60 Käseproben pro Tag.
«Das ist eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu anderen Methoden. Unsere Tests haben gezeigt, dass unsere Methode schneller, effizienter und trotzdem zuverlässig ist – sie liefert reproduzierbare Ergebnisse und erfasst bereits kleinste Konzentrationen», sagt Erstautorin Sonja Maria Fröhlich, Doktorandin am LeibnizInstitut. Um den Einfluss der Reifezeit auf die Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Konzentrationen genauer zu untersuchen, wandten die Forschenden die Methode nach der Testphase auf 122 Käseproben aus Europa und den USA an. Die Reifezeiten der Käse lagen dabei zwischen zwei Wochen und 15 Jahren.
Die in der Fachzeitschrift Food Chemistry publizierten Ergebnisse zeigen, dass die Konzentrationen von Glutamyl-Dipeptiden erwartungsgemäss mit zunehmendem Reifegrad ansteigen. «Interessanterweise führte die Zugabe von Blau- und Weissschimmelkulturen zu deutlich höheren Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Konzentratio -
nen, selbst bei kürzeren Reifezeiten», sagt Andreas Dunkel, der am Leibniz-Institut die Arbeitsgruppe Integrative Food Systems Analysis leitet. Der promovierte Lebensmittelchemiker ergänzt: «Die von uns ermittelten Konzentrationsprofile für verschiedene Reifestadien und Käsesorten lassen sich zukünftig als Datenbasis für Vorhersagemodelle verwenden. Letztere könnten beispielsweise dazu dienen, die Geschmacksentwicklung während der Käsereifung objektiv zu überwachen, Reifezeiten zu verkürzen oder neue pflanzliche Käseprodukte mit hoher Verbraucherakzeptanz zu entwickeln.»
Vorhersagemodelle für nachhaltige Lebensmittelproduktion
«Im Sinne eines interdisziplinären, lebensmittelsystembiologischen Forschungsansatzes ist eins unserer Ziele, analytische Forschungsergebnisse mit bioinformatischen Methoden zu verknüpfen, um Vorhersagemodelle zu entwickeln, die geeignet sind, eine nachhaltige Lebensmittelproduktion zu unterstützen. Hier setzt auch das von Andreas Dunkel geleitete Projekt an», schliesst Veronika Somoza, Direktorin des Freisinger Leibniz-Instituts.
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Beladung eines Massenspektrometers mit Probenmaterial. (Bild: J. Krpelan, Leibniz-LSB, Technische Universität München)
Geplante Prozessanlage von MSD Animal Health: VTU übernahm die EPCM-Generalplanung für Österreichs grösste und modernste Anlage zur Impfstoffproduktion für Tiere. (Bilder: VTU)
Prozessanlagenbau: «Greengineering» in der Chemie- und Pharmabranche
Rüstzeug für den «grünen» Wandel
Die Transformation der Industrie zu mehr Nachhaltigkeit ist eine der grössten Herausforderungen unserer Zeit. Beim VTU Sustainability Forum in Frankfurt am Main kamen im März führende Expertinnen und Experten aus der Wirtschaft, Wissenschaft und Technik zusammen, um Lösungen für nachhaltige Produktionsprozesse, grüne Wasserstofftechnologien und wirtschaftlich tragfähige Strategien zu diskutieren.
Luca Meister
Thyssenkrupp will seine Stahlproduktion am Standort Duisburg klimaneutral machen. Doch die fehlende Wasserstoffversorgung und finanzielle Hürden gefährden die Wirtschaftlichkeit dieses 3-MilliardenProjekts, wie kürzlich kommuniziert wurde. Warum scheitern viele Projekte für die grüne Wasserstoffproduktion an der Final Investment Decision (FID)?
Andrea Stachel, Senior Process Engineer bei VTU, hat die grössten Hürden für Wasserstoffprojekte in Europa analysiert. Gemäss ihrer Studie schaffen es in Europa nur 4 bis 10 Prozent der Wasserstoffprojekte zur FID. Während die technologische Machbarkeit gegeben ist, scheitern viele Vorhaben an wirtschaftlichen Herausforderungen, regulatorischen Unsicherheiten
und der fehlenden Standardisierung. Besonders im Fokus standen bei ihrer Präsentation Lösungsansätze wie langfristige Abnahmeverträge, Kostenreduktionen durch Skaleneffekte und die frühzeitige Einbindung von Behörden. Abhilfe schaffen würden gemäss der Ingenieurin Pionieranlagen und der Netzausbau («European Hydrogen Backbone»).
Basisstoffe aus Holz gewinnen
Am VTU Sustainability Forum standen auch andere Technologien im Fokus. Gerd Unkelbach von UPM Biochemicals erklärte, wie biobasierte Produktionsprozesse fossile Rohstoffe ersetzen können. «Man kann aus Holz viel mehr machen als Chalets. Es gibt über 100 Fraktionierungsverfahren für Holzbiomasse.» Thema seines Vortrages waren innovative Ansätze zur Nutzung von
Holz als nachhaltigen Rohstoff in der chemischen Industrie.
«Man kann aus Holz viel mehr machen als Chalets. Es gibt über 100 Fraktionierungs-
Alessandro Rosengart, Special Matter Expert für Nachhaltigkeit bei VTU, zeigte auf, wie Unternehmen ihre ESG-Strategien effektiv in messbare Produktionsziele überführen können.
Andrea Stachel, Senior Process Engineer bei VTU, hatdie grössten Hürden für Wasserstoffprojekte in Europa analysiert – und weiss, wie Projektleiter Abhilfe schaffen.
verfahren für Holzbiomasse.» Gerd Unkelbach, UPM Biochemicals Aus sogenannten Zellstoffwerken können viele Basisstoffe gewonnen werden. Neue Materialien mit optimierter CO2-Bilanz und Recyclingfähigkeit können für verschiedenste Produkten eingesetzt werden. Die von Gerd Unkelbach vorgestellten Bioraffinerie-Konzepte demonstrierten, wie aus der Kombination modernster Technologie und nachwachsenden Rohstoffen neue Geschäftsmodelle entstehen – am pionierhaften Beispiel der Bioraffinerie in Leuna (D), die noch dieses Jahr in Betrieb gehen soll. In anderen Worten: Auf nachhaltigere Technologien zu setzen, kann für die chemische Industrien wirtschaftlich sein. Solche Strategien bilden eine Alternative zu kurzsichtigen Produktionsverlagerungen nach China.
ESG-Ziele in Produktionsziele umwandeln Um solches «Greengineering» ohne böse Überraschungen umzusetzen, bedarf es einer umfassenden Planung der Transformation. Alessandro Rosengart, Special Matter Expert für Nachhaltigkeit bei VTU, zeigte auf, wie Unternehmen ihre ESG-Strategien effektiv in messbare Produktionsziele überführen können. Mit dem «Green Value Engineering»-Ansatz entwickelt VTU für die Industrie massgeschneiderte Lösungen, welche die CO2-Emissionen senken, Ressourceneffizienz steigern und wirtschaftliche Nachhaltigkeit sicherstellen. Damit soll der Prozessindustrie geholfen werden, vor dem Hintergrund des Clean
VTU unterstützt bei der Transformation
Die VTU-Gruppe plant und liefert Anlagen für Life Sciences, Pharmaindustrie, Biotechnologie, Chemie, Metallurgie sowie Öl und Gas. Das Leistungsspektrum reicht von der Anlagen-Optimierung bis hin zur Generalplanung von Grossprojekten. Bei der Transformation zu mehr Nachhaltigkeit unterstützt die Gruppe etablierte Unternehmen beim Schliessen von Stoffkreisläufen, der Energieeffizienz, Abluft und Abwasser, Verwertung von Nebenprodukten oder CO2 Reduktion. Mit «Greengineering» wird unabhängig von Branche und Grösse der Einfluss auf Umwelt, Sicherheit und Nachhaltigkeit geprüft. Durch Sustainability Process Reviews, Energie-, CO2- und Stoffstrombilanzen werden Projekte auf Optimierungspotentiale untersucht und diese fundiert auf einen potentielle Umsetzung analysiert.
www.vtu.com
Industrial Deal der EU nicht nur ihre Produktion umweltfreundlicher zu gestalten, sondern auch die kohlenstoffarme Wirtschaft zu fördern und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.
Prozessanalyse von Zementklinker
Ein weiteres Vorzeigebeispiel diesbezüglich präsentierte Florian Pöllabauer, Senior Process Engineer bei VTU. Er präsentierte ein digitales Optimierungssystem zur Reduzierung der CO2-Emissionen in der Zementindustrie, in der 85 Prozent der Emissionen durch die Verbrennung von Klinker entstehen. «Die Software ermöglicht eine präzisere Anpassung der Rohstoffmischung in Echtzeit und trägt somit zur Reduktion des Klinkeranteils und zur effizienteren Nutzung alternativer Rohstoffe bei.» Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verringerung der CO2-Emissionen und eine gleichbleibend hohe Produktqualität.
Elektrolyse:
Eine europäische Chance
Zurück zum Wasserstoff: Ines Kraft vom Elektrolyseurhersteller Sunfire diskutierte die Marktentwicklung von Elektrolysetechnologien und deren Bedeutung für die Energiewende. Während die Technologien zur Wasserstoffproduktion weiterentwickelt wurden, gibt es noch erhebliche Herausforderungen in der Skalierung und Wirtschaftlichkeit. Ihr Vortrag beleuchtete, welche Massnahmen erforderlich sind, um Investitionsentscheidungen zu erleichtern und Wasserstoff als tragfähige Lösung für die Industrie zu etablieren.
VTU Sustainability Forum in Frankfurt am Main: An der Paneldiskussion teilten auch externe Expertinnen und Experten ihr Wissen über die aktuellen Herausforderungen der Prozessindustrie.
«Die Technologien sind im Megawatt-Massstab erprobt und es sind genügend Kapazitäten verfügbar, um einen Grossteil der für 2030 erwarteten Nachfrage zu decken», sagte Ines Kraft in Frankfurt. Doch auch hier ist die Industrie im Rückstand. Um die EU-Ziele zu erreichen, müsste der Bau von Grossanlagen jetzt beginnen. Immerhin, was das Fachwissen über die Elektrolyseuren-Technologie angeht, ist Europa seit zwei Dekaden federführend (die Konkurrenz in China entsteht erst gerade). Ihr Fazit: Es ist eine grosse Chance für Europa, in diesem Sektor Vorreiter zu bleiben.
Möglich
und ökonomisch sinnvoll
Das VTU Sustainability Forum 2025 zeigte, dass nachhaltige Industrieprozesse nicht nur möglich, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll sind. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit, digitale Innovationen und die richtige Balance zwischen Regulierung und Marktdynamik lassen sich die Herausforderungen der Zukunft erfolgreich meistern. Das ist als Startschuss zu verstehen.
«Future Stories» im FHNW Campus Muttenz
Mit den KI-Mythen aufgeräumt
Täglich lesen wir über künstliche Intelligenz, ohne dabei etwas über ihre Funktionsweisen zu erfahren. Skan hat sich zum Ziel gesetzt, an ihren «Future Stories» das Thema zu entmystifizieren. Das gelang den Organisatoren der Veranstaltung, die in Muttenz an der Fachhochschule Nordwestschweiz stattfand, sehr gut: Dem Publikum wurden die Chancen und Potenziale von KI in den Life Sciences und der Pharmaindustrie praxisnah und in Vielfalt präsentiert.
Luca Meister
«Mittels KI haben wir dies und das erreicht» – solchen Phrasen begegnen wir täglich. Meist wird dabei kaum erklärt, wie die KI gearbeitet hat. Doch viele möchten wissen: Wie wurde «dies und das» genau erreicht? Welcher Teil des eingesetzten Tools ist intelligent? Oder handelt es sich doch «nur» um maschinelles Lernen?
Bei den «Future Stories» lagen nicht nur Verfahren der künstlichen Intelligenz im Fokus, die in den verschiedensten Bereichen bereits zum Einsatz kommen, sondern auch solche, die in Zukunft eingesetzt werden. Es ging um die optimierte Markteinführung neuer Produkte, die nachhaltige Gestaltung von Pharma-Prozessen, das Management von GMP-Dokumenten und Regularien sowie die Optimierung von Körper und Geist. Die Quintessenz vorab: KI ist keine Hexerei.
«KI ist schon lange da»
Einen Überblick über die allgemeinen Zukunftsherausforderungen und KI bot Georges T. Roos. Der Zukunftsforscher spannte einen Bogen um Bereiche, die von KI profitieren werden, wie zum Beispiel die Dekarbonisierung, Ressourcenschonung, Mobilität, Gesundheit und Ernährung. «KI ist schon lange da», so Michael Strumpf, Ecosystem Partner bei F. Hoffmann La Roche, referierte über das Handling von medizinischen Daten. Es ging um datenschutz-konforme KI-Konzepte für die Nutzung von Patientendaten bzw. wie sensible Daten für das Monitoring oder die Forschung ausgetauscht werden können, ohne diese (illegal) zu «kopieren». Die Lösung, etwa für Daten von Patienten mit seltenen Krankheiten: Föderierte Informa -
tionssysteme (mit verteilten Datenbanken, blockchain-ähnlich) oder aggregierte Daten, die keine Rückschlüsse auf die Privatsphäre ermöglichen.
Die Herausforderung besteht in der Implementierung hersteller-unabhängiger Systeme, anhand derer die rechtlichen Rahmenbedingungen eingehalten werden sollen. Begrüsst wurde, auch von anderen Referierenden, der EU AI Act. Insbesondere, da er technologieneutral und prinzipienbasiert sei. Es liegt auf der Hand, dass auch Schweizer Unternehmen dieses neu geschaffene EU-Regulatorium einhalten müssen.
Biohacking zur Gesundheitsförderung
Ein nur vermeintlich futuristisches Thema beleuchtete Dr. Tim Heinemann, Senior Expert AI for Life Sciences am CSEM. Er zeigte auf, wie mithilfe von KI das Optimum aus Körper und Geist geholt wird, frei nach dem Motto «Messen, analysieren, identifizieren, ‹empowern›». Heinemann
sagte: «50 Prozent der Demenzfälle könnten vermieden werden dank Prävention.»
Die Früherkennung von Risiken durch KI setzt das vom CSEM unterstütze Startup TrueYouOmics aktuell mit einer neuartigen Blutanalyse um.
Beim solchem Biohacking geht es aber nicht um «das ewige Leben», sondern vor allem um Kosteneinsparungen im Gesundheitssystem. Ein Werkzeug dazu sind Biobanken, von denen die Allgemeinheit profitieren soll. Solche werden aktuell in Dänemark oder Estland aufgebaut, in der Schweiz soll es auch Bestrebungen dazu geben.
Infos zum Thema Veranstalterin: Skan AG https://skan.com
KI mit Datenschutz: SwissGPT https://alpineai.swiss
Regulatorium: EU AI Act https://artificialintelligenceact.eu
Begeistertes Publikum an den «Future Stories» vom 26. März am FHNW Campus in Muttenz. (Bilder: Skan)
Datenfriedhöfe sind willkommen
Zurück in die Industrie. Über die Produkteinführung mit KI in den Life Sciences berichtete Dr. Kevin Keim, Director Operations and Project Management bei Walter Klybeck. Kommt ein neues Produkt auf den Markt, müssen mindestens 26 regulatorische Dokumente ausgefüllt werden. Der Launch-Prozess, im Grunde eine simple Prozessautomatisierung, kann durch KI erheblich vereinfacht werden.
Die Makroebene adressierten Alissa Monk, Sustainability Lead bei Ten23 Health, und Kami Krista, Geschäftsführer bei Elio. Das
Einblick in die Forschungspraxis an der FHNW: Das Publikum erhielt im Rahmen von Kurzpräsentationen Einblicke in die Campus-Labors. Es ging um die KI-gestützte Analytik, die Überwachung von Algenzucht und das Management von Patientendaten.
Duo präsentierte eine in Kooperation entstandene Eco-Design-Plattform. Solche KI-gestützte Lösungen zur Auswahl nachhaltiger Verbrauchsmaterialien in der Pharmaindustrie sind zwingend nötig, da in der Branche 80 Prozent des CO2 aus dem Produktdesign stammen. Da die Markteinführungszeiten 10 bis 12 Jahre dauern, müssen also schon jetzt die Zwischenziele für die Emissionsreduktion in der Produktion mitberücksichtigt werden.
Auch hier ist liegt die Herausforderung bei den Daten und der engeren Kollaboration. Um «grünes» Produktionsdesign umzusetzen, müssen diese von CMOs, CDMOs, Partnern und Zulieferern zur Verfügung gestellt werden. Interessant ist dabei, dass auch heterogene Daten willkommen sind. Stellten bis vor kurzem Datenfriedhöfe ein Problem dar, sind diese jetzt eine wertvolle Ressource. Denn KI ist in der Lage, das Datenchaos zu beseitigen.
Der virtuelle Pharmarechtsberater
Zum Schluss referierte Reinhard Schnettler von Consulting & PTS Training über GMPDokumente und Regularien. Er schlug Pharmaunternehmen vor, einen virtuellen Berater für Rechtsanalysen und GMP-Fra -
gen aufzubauen. Ein solcher «KI-Berater» kann eingesetzt werden für die Analyse von Zulassungsunterlagen oder StandardArbeitsanweisungen. Die Vorteile: KI kann umgehend auf Veränderungen von Regulatorien reagieren oder darauf hinweisen, Optimierungsvorschläge machen und damit eine solide Basis für fundierte Entscheidungen bieten.
Als Wissensbasis für einen solchen KI-Berater dient zum Beispiel das Bundesgesetz über Arzneimittel und Medizinprodukte (Heilmittelgesetz, HMG), das Arzneimittelgesetz in Deutschland oder der EU GMP Leitfaden. Ebenso sollte der virtuelle Kollege über das Rahmenwerk für das Management von KI-Systemen (ISO/IEC 42001:2023) Bescheid wissen. Schnettler erklärte: «Die Herausforderung reicht hier bis in die Qualitätssicherung. Pharma-Unternehmen müssen daher ebenso prüfen, ob ihre KI-Systeme ihren Qualitätsanforderungen entsprechen.»
Zum Schluss konnten sich die Teilnehmenden zu einem informellen Diskussionsforum in der Caféteria des Institutes begeben, wo ein reger Austausch stattfand. Wir sind schon jetzt gespannt, welches Thema das Veranstaltungsteam von Skan für die nächste Ausgabe der «Future Stories» auswählt.
«Graphic Recording» der Vorträge von André Sandmann, Agentur Pikka.
Chemspec Europe 2025
Mehr Tiefe, mehr Wirkung
Am 4. und 5. Juni findet die Chemspec Europe an der Koelnmesse in Köln statt. Bereits zum 38. Mal dient die internationale Fachmesse als führender Marktplatz für massgeschneiderte Produkt-, Prozess- und Servicelösungen in der Fein- und Spezialchemie.
Auf einer erweiterten Ausstellungsfläche von 8000 Quadratmetern erleben Besucherinnen und Besucher an zwei Messetagen die neuesten Innovationen und das geballte Know-how der Branche – präsentiert von mehr als 390 führenden Anbietern aus Europa und der ganzen Welt. Mit dabei sind unter anderem: Albemarle, Arxada, CABB, Curia, ESIM Chemicals, Evonik, IMCD, Johnson Matthey, Lanxess, Midas Pharma, Miltitz Aromatics, PI Industries, Saltigo, Seqens, SRF und Weylchem. In zwei grossen Messehallen erwartet Einkäufer und Interessentinnen eine breite Auswahl an Fein- und Spezialchemikalien, Additiven, Reaktionschemikalien, pharmazeutischen APIs, Inhaltsstoffen und spezialisierten Auftragsleistungen.
Weiterentwickeltes Konferenzprogramm
Das begleitende Konferenzprogramm ist seit Jahren ein Highlight für Branchenexperten. In diesem Jahr wieder dabei: Die «Agrochemical Stage» zum Thema Agrarpolitik, Pestizide und nachhaltige Landwirtschaft; die «Pharmaceutical Stage» zu neuen Entwicklungen in der personalisierten Medizin, Arzneimittelentwicklung und Pharmaforschung; sowie die «Regulations Stage» zu Reach und ähnlichen Verordnungen, internationalem Chemikalienmanagement und Produktverantwortung. Darüber
Ein vielseitiges Programm auf verschiedenen Bühnen bietet die Chemspec Europe auch dieses Jahr wieder. (Bilder: RX Global)
hinaus wird die neue «Insights Stage» die Herausforderungen der Branche thematisieren – mit strategischen Empfehlungen, wie Unternehmen auch in Zukunft erfolgreich agieren können.
Neuaussteller-Zone und Matchmaking
In der eigens eingerichteten NeuausstellerZone werden Unternehmen aus Europa, den USA und Japan vorgestellt, die zum ersten Mal an der Messe teilnehmen. Darunter sind vielversprechende Start-ups und junge Firmen, die mit frischen Ideen und Lösungen überzeugen. Die Chemspec Europe setzt auf direkte persönliche Be -
gegnungen – genau das macht sie so besonders. So haben im vergangenen Jahr 75 Prozent der Besucherinnen und Besucher erfolgreich Geschäftstreffen auf der Messe realisiert. Dahinter steht ein ausgeklügeltes Matchmaking-Programm, das Besucher und Anbieter mit passenden Kauf- und Geschäftsinteressen zusammenbringt. Neu ist die «Colleqt QR»-App, mit der sich Info-Materialien und Kontakte papierlos austauschen lassen. Tickets sind unter folgendem Link erhältlich.
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22. Schweizer Sonderabfalltag
Neues zum Thema Sonderabfall
Am 22. Sonderabfalltag, der am 17. Juni im Hotel Arte in Olten stattfindet, geht es um neue Regelungen, Verpackungen, Kreislaufwirtschaft, die Beseitigung von PFAS und den Umgang mit Autobatterien von E-Autos. Die Tagung bietet eine gute Gelegenheit, sich mit Fachleuten aus Industrie, Gewerbe, Institutionen und Behörden zu vernetzen und auszutauschen.
Der Tag wird mit einem spannenden Referat beginnen, das die gefahrgutrechtlichen Änderungen des ADR 2025 beleuchtet, welche den Abfallsektor betreffen. Aizea Astor Haschen von der FEAD (European Waste Management Association), Brüssel, wird die neuen Regeln zu den geänderten Verpackungsvorschriften vorstellen und einen Ausblick auf die vorgeschlagenen abfallrechtlichen Änderungen des ADR 2027 geben.
Im Anschluss wird Benny lrniger, Ecoserve International, wertvolle Umsetzungstipps zur Verpackung von Sonderabfällen geben. Er wird erläutern, wie die Verpackung aktuell gestaltet sein muss und welche Verpackungsformen gesetzlich nicht erlaubt sind. Das Publikum darf gespannt sein auf die Erleichterungen, welche die neuen Regelungen im Alltag mit sich bringen. Ein weiteres Highlight ist der Vortrag von Steven De Laet, lnopsys, der innovative Behandlungslösungen für PFAS-haltige Abwässer präsentieren wird. Die Herausforderungen im Umgang mit per- und polyfluorierten Alkylverbindungen sind von grosser Bedeutung. Daher werden sich die
Mit PFAS kontaminierte Industrieabwässer sind unter anderem Thema am diesjährigen Sonderabfalltag. (Bild: Envato)
Abgerundet wird das Programm durch ein praxisnahes Referat von Michael Felber, int/ext Communications, der aufzeigen wird, wie Unternehmen sich auf Krisensituationen vorbereiten und welche Lehren aus realen Fällen gezogen werden können. Weitere Informationen und die Anmeldung sind unter folgendem Link ersichtlich.
Besucherinnen und Besucher mit Sicher heit freuen auf die Vorstellung der neues ten Technologien zur Entfernung von PFAS aus Grund- und Abwasser. Eine grosse Ehre des Veranstalters ist es, Christiane Wermeille, Leiterin der Abteilung Abfall und Rohstoffe des Bundesamt für Umwelt, begrüssen zu dürfen. Sie wird die neuesten gesetzlichen Änderungen in den Bereichen Abfall- und Kreislaufwirtschaft vorstellen und auf die Fortschritte zur Schliessung von Stoffkreisläufen eingehen. Einblicke in die Praxis der Sonderabfallsammlung und -Entsorgung eines Industrieparks werden von Nicola Tabertshofer und Jörg Nülken von Getec gegeben. In ihrem Beitrag wird das Plenum mehr über die innerbetrieblichen Prozesse im Umgang mit Sonderabfällen erfahren und einen Blick hinter die Kulissen erhalten. Markus Peter vom Auto Gewerbe Verband Schweiz wird darüber hinaus die Anforderungen an Garagenbetriebe hinsichtlich der Entsorgung und Lagerung von Sonderabfällen erläutern. Zudem wird er aktuelle Aspekte im Umgang mit Traktionsbatterien aus Elektro- und Hybridfahrzeugen ansprechen.
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Ein idealer Nährboden für eine zukunftsträchtige Branche
Inkubatoren für innovative Biotech-Startups
In der Schweiz sind Erfolgsmeldungen aus der Biotechnologie an der Tagesordnung. Wie sich das eigene Unternehmen in diesem innovativen und wettbewerbsintensiven Umfeld Vorteile sichert, zeigt die Ilmac Basel als wegweisendes Branchenevent für Chemie und Life-Sciences.
Im vergangenen Jahr ging es Schlag auf Schlag: Mal startet ein Unternehmen mit einem innovativen Mitochondrien-Therapeutikum-Kandidaten gegen altersbedingte Erkrankungen in die erste klinische Studie am Menschen (Vandria SA, Lausanne). Ein anderes befindet sich mit Impfstoffen gegen Haut- und Weichgewebeinfektionen schon in der klinischen Erprobungsphase, da erhält es von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA (Food and Drug Administration) das «Go» für ein beschleunigtes Zulassungsverfahren (LimmaTech Biologics AG, Schlieren). Oder illustre Unternehmensgründer werden von der Stanford University in die Liste der besten 2 Prozent aller Wissenschaftler aufgenommen (Dr. Horst Vogel und Dr. Shuguang Yuan, Alphamol Science AG, Allschwil).
Die Schweiz bietet mit zwei grossen TopPharma-Playern als Zugpferden, mit dem weltweit führenden Life-Sciences-Standort Basel sowie mit einer Vielfalt von Inkubato -
Bei Zentrifugen weist ein Trend zu einer effektiven Kühlung mit umweltfreundlichen natürlichen Kühlmitteln (Bilder: Depositphotos)
ren, Biotech-Startups und mittelständischen Unternehmen als Innovatoren ein ideales Umfeld. Oft geht es darum, neue WirkstoffKandidaten zu entwickeln, ihre Effektivität
Der Bioreaktor steht symbolisch für eine der erfolgreichsten Branchen der Schweiz – und auch ganz praktisch: Auf der Ilmac Basel 2025 gilt es, das richtige Modell für den Erfolg des eigenen Unternehmens auszuwählen.
nachzuweisen und sie später biotechnologisch herzustellen (z. B.Impfstoffe). Darüber hinaus eigenen sich biotechnologische Verfahren für breite Bereiche der Werkstoffproduktion (z. B. Polymere), der Landwirtschaft, des Umweltschutzes, der Lebensmittelherstellung und der Energiegewinnung. Bioreaktoren, Zentrifugen, Inkubatoren, Thermostatschränke und weiteres Zube -
Ilmac Basel 2025
Datum: 16. bis 18. September 2025 (Dienstag bis Donnerstag)
Öffnungszeiten: 9 bis 17 Uhr
Special Event: Ilmac Party am 16. September ab 17 Uhr in Halle 2.0 (Details auf www.ilmac.ch)
Ort: Messe Basel, Halle 1.0
Veranstalterin: MCH Messe Schweiz (Basel) AG info@ilmac.ch www.ilmac.ch
Zwei Inkubatoren für Biotech, beide erfolgsrelevant und auf der Ilmac Basel 2025 auffindbar: einer für die unternehmerische Begleitung, … einer für Laborforschung oder Produktion.
hör für bahnbrechende Entwicklungen finden Besucher auf der Ilmac Basel 2025. Ein Highlight sind automatisierte Zentrifugen für den Einsatz von Mikrotiterplatten im Hochdurchsatz-Screening, wobei sogar zwei Platten gleichzeitig aufgenommen werden. Zu den weiteren wichtigen Trends zählen Bioreaktoren mit kalibrierfreien Massenflussreglern (sog. thermisches Prinzip), ein Feintuning von Kühlungen (z. B. zwischen 2 ° C und 40 ° C in 0,1 –° C-Schritten einstellbare Kühl-Inkubatoren) und ein umweltfreundlicher Betrieb (z. B.Kühlung mit sogenannten natürlichen Kühlmitteln). Alle Programmpunkte und Themen zur Ilmac finden sich auf Ilmac 365, dem Community Netzwerk der Ilmac: https://365. ilmac.ch/event/ilmac
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Neues zur Ilmac 2025
«Es geht um technologische Durchbrüche»
Zum Sommerende findet wieder die Ilmac, Schweizer Messe für die Chemie- und Life-Science-Branche, statt. Zur Basler Ausgabe vom 16. bis am 18. September stand Céline Futterknecht, Brand Director Ilmac, ChemieXtra für ein Interview zur Verfügung.
ChemieXtra: Wie war die Ilmac Lausanne vom September 2024?
Céline Futterknecht: Mit 65 Prozent mehr Eintritten im Vergleich zu 2022 konnten wir mehr Besucherinnen und Besucher als je zuvor für die Lausanner Messe-Ausgabe gewinnen. Die Internationalität stieg und wir verzeichneten eine hohe Zufriedenheit bei Publikum und Ausstellern. In Lausanne entstand ein einladender Raum für Networking mit guter Stimmung. Die Veranstaltung war für uns ein grosser Erfolg. Damit und auf das 66-jährige Bestehen der Messe aufbauend, hat sich die Ilmac als führende Schweizer Plattform etabliert. Heute spielt sie eine wichtige Rolle bei der Vernetzung von Entscheidungsträgern, Innovatoren und Zukunftsgestaltern aus der gesamten Branche.
Gibt es etwas, das Sie für die Ilmac Basel mitnehmen?
Durchaus, wir erweitern die Ausstellersegmente und vertiefen zum Beispiel zukunftsrelevante Themen wie Robotik, Automation, Biotechnologie und Digitalisierung. Zudem gibt es mit den buchbaren Lux Ständen dieses Jahr auch in Basel neue Teilnahmemöglichkeiten für Unternehmen, die ihre Produkte oder Dienstleistungen präsentieren wollen. Die Ilmac ist heute weit mehr als nur eine Labormesse, sie bietet eine grosse Themenvielfalt an, einschliesslich interaktivem Austausch. In Basel erwarten wir ein breites Spektrum an Teilnehmenden – von Führungskräften und Forschenden bis hin zu Einkäufern und Innovationsträgerinnen –, die das gesamte Spektrum der Life Sciences und der Prozessindustrie widerspiegeln.
Die Messe gibt es seit über 65 Jahren. Steht diesbezüglich etwas auf dem Programm?
Céline Futterknecht: «Wir freuen uns, das 66-jährige Bestehen
(Bild: MCH Messe)
Wir freuen uns, das 66-jährige Bestehen der Ilmac zu feiern. In diesem Jahr möchten wir diesen besonderen Anlass mit einer Party feiern, die am ersten Abend im Bambusnest stattfinden wird. Wir laden sowohl die Besucherinnen und Besucher als auch die Ausstellende ab 17 Uhr ein, sich in die Halle 2.0 zu begeben. An diesem Abend voller Möglichkeiten für Networking und Gespräche mit Branchenkolleginnen und -kollegen erwarten wir etwa 1500 Gäste. Natürlich ist für Essen, Trinken und Musik gesorgt.
Sie lancieren das Format «Women in Life Sciences». Was können sich Besucherinnen darunter vorstellen?
Am 17. September widmen wir den Abend den Frauen in der Life-Sciences-Branche. An der Veranstaltung ab 16.30 Uhr werden wir uns dem «Gender Health Gap» und der Bedeutung weiblicher Führungskräfte in den Life Sciences befassen. Diese exklusi -
ve Veranstaltung soll aufschlussreiche Diskussionen, Networking-Möglichkeiten und umsetzbare Strategien zur Förderung von Vielfalt, Gerechtigkeit und Innovation im Gesundheitswesen und vieles mehr bieten. Im Anschluss findet ein Apéro statt.
Auch die «Future of Life Sciences Area» wird 2025 zum ersten Mal präsentiert. Was bietet sie dem Publikum?
Der Bereich Future of Life Sciences zeigt technologische Durchbrüche – von der KIgesteuerten Medikamentenentwicklung bis hin zur Innovativen Robotertechnologie, welche die nächste Ära der Branche prägen werden.
Hier geht es um technologische Durchbrüche, welche unsere Zukunft verändern werden. In der Halle 1.0 werden neue Ideen und Technologien präsentiert, welche die nächste Ära der Life Sciences einläuten. Diese interaktive Plattform wurde für Pioniere der Pharma-, Biotech- und Med -
der Ilmac mit einer Party zu feiern.»
tech-Branche konzipiert und präsentiert Live-Demos, Expertendiskussionen und praktische Innovationen.
Auch bei den Pharma Logistics Days gibt es eine Änderung … … Genau, neu haben wir die Pharma Logistics Days in der Halle 1.0 während allen drei Messetagen integriert. Hier erwarten wir mehr Aussteller nicht nur aus der Schweiz, sondern auch aus Europa. Premiere feiert auch die «PLD Coffee Talks Corner»-Bühne, auf der spannende Branchenthemen und innovative Produktneuheiten rund um das Thema Pharmalogistik, Verpackung und Transport präsentiert werden.
Wie viele Besucherinnen und Besucher erwarten Sie im September? Wir werden über 12 000 Besucherinnen und Besucher in Basel erwarten, was uns sehr freut.
Was müssen Interessierte für die Ilmac 2025 sonst noch wissen?
Die Ilmac spielt seit 66 Jahren als grösste Schweizer Branchenmesse für die Industrie eine sehr wichtige Rolle, welche ich mit meinem Team weiter erfolgreich vorantreibe. Dieses Jahr planen wir eine sehr zukunftsgerichtete Messe mit starken Themen auf allen vier Bühnen. Trends, Innovationen, praktische Anwendungsbeispiele und Lösungen sollen aktiv im Dialog gefördert werden. Über die Fachmesse hinaus bietet die Ilmac 2025 ein interaktives Ökosystem für Networking, Trends
Ilmac Basel 2025
Daten: 16. bis 18. September
Öffnungszeiten: 9 bis 17 Uhr
Ort: Messe Basel, Halle 1.0
Ilmac Party: 16. September, Halle 2.0 (Bambusnest), ab 17 Uhr
Networking Evening: 17. September, ab 17 Uhr
Women in Life Sciences Apéro: 17. September, ab 16 Uhr
und Innovationen. Damit stärkt sie die Position Basels als Herzstück der Schweizer Life-Sciences-Industrie.
Wie bereitet man sich am besten für die Messe vor?
Am einfachsten geht das via Ilmac-App. Sowohl Aussteller als auch Besucherinnen und Besucher sollten sich die Messe-App herunterladen, mit der übrigens auch die Community-Plattform Ilmac 365 (www.ilmac.ch/ app) vernetzt ist.
Wie kommt man zu einem kostenlosen Eintritt?
Sie sollten nicht nur die Ilmac-Party am ersten Abend besuchen, sondern auch den Networking-Evening der Aussteller sowie den Women in Life Sciences Apéro nutzen. Beide Veranstaltungen finden am zweiten Abend statt. Mit dem Gutscheincode «cx-25» erhalten Leserinnen und Leser einen kostenlosen Eintritt für die Ilmac 2025. Wir freuen uns auf Ihren Besuch!
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Das neue Sitzventil «GEMÜ S40»
Effizienz steigern, Kosten senken
Mit dem pneumatischen Sitzventil «GEMÜ S40» bringt der Ventilhersteller GEMÜ eine zukunftsweisende Lösung auf den Markt, die gezielt auf die Anforderungen von Anlagenbauern und -betreibern ausgerichtet ist. Das optimierte Design ermöglicht eine besonders einfache Montage, reduziert Wartungsaufwand und sorgt für zuverlässigen Betrieb – für mehr Effizienz und niedrige Betriebskosten.
Ein zentrales Merkmal ist der obenliegende Steuerluftanschluss, der vollständig ins Ventildesign integriert wurde. Das spart Zeit, da kein nachträgliches Ausrichten des Antriebs erforderlich ist. Dank einheitlicher Schnittstelle lassen sich Automatisierungskomponenten, wie Stellungsregler, schnell und unkompliziert nachrüsten – ideal für flexible Anlagekonzepte.
Wartungsfreundlich und zeitsparend
Die Wartung des GEMÜ S40 ist besonders einfach und effizient gestaltet. Dank einer integrierten Verdrehsicherung im Kolben können Verschleissteile, wie Spindel und Dichtungen, schnell und sicher ausgetauscht werden. Eine zentrale Überwurfmutter erlaubt die Wartung im eingebauten Zustand – ideal, wenn das Ventil in der
«GEMÜ S40» in Geradsitzausführung. (Bilder: GEMÜ)
Rohrleitung verschweisst ist. Dieses durchdachte Konzept minimiert den Wartungsaufwand und sorgt für maximale Verfügbarkeit der Anlage.
Prozesssicherheit im laufenden Betrieb
Für eine hohe Betriebssicherheit wurde das GEMÜ S40 mit einer optischen Stellungsanzeige ausgestattet, die durch ein Schauglas zusätzlich vor Schmutz und Reinigungsflüssigkeiten schützt. So bleibt das Ventil als Anlagenkomponente zuverlässig funktionsfähig, was die Prozesssicherheit erhöht.
Das Sitzventil GEMÜ S40 bietet somit eine moderne Lösung, die durch optimierte Bauweise, einfache Wartung und zuverlässigen Betrieb überzeugt. Mit seinem robusten Design und der flexiblen Ein
«GEMÜ S40» in Schrägsitzausführung mit «GEMÜ 12A0» Stellungsrückmelder.
setzbarkeit ist es ein zentraler Bestandteil der innovativen Produktgeneration von GEMÜ – für maximale Effizienz und Flexibilität im Anlagenbau.
Teil der neuen Produktgeneration GEMÜ LEAP
Das GEMÜ S40 ist Teil der neuen LEAPProduktgeneration. LEAP, für «Lean. Effective. Agile. Platformized.» – die modulare Bauweise, flexible Nutzung und innovative Fertigung vereint. Neben dem GEMÜ S40 gehören zur LEAP Reihe: –
GEMÜ D41 – das pneumatische Membranventil mit EasyLockTechnologie
– GEMÜ D40 – das pneumatische Membranventil
– GEMÜ P40 – das effiziente Bodenablassventil mit PD Technologie
– GEMÜ 12A0 – der intelligente Stellungsrückmelder
Die neuen Ventile verfügen über einheitliche Antriebsmodule auf einer Plattformarchitektur für flexiblen Einsatz und Anpassung. Der elektrische Stellungsrückmelder
GEMÜ 12A0 besitzt moderne Kommunikationsschnittstellen und integrierte Sensorik zur Betriebsüberwachung. Kompatibel mit den Ventiltypen der neuen Plattformgeneration bietet er eine platzsparende, einfache Möglichkeit zur Automatisierung. Weitere Informationen zu den neuen Produkten finden Sie unter: leap. gemu group.com.
Webinar «Chemielogistik in Bewegung» macht es konkret
Lebendige Logistik in Zukunftsszenarien
Bei einem Webinar von DACHSER Chem Logistics am 3. April 2025 mit dem Titel «Chemielogistik in Bewegung» erfuhren Entscheider aus Einkauf, Logistik und Supply Chain Management sowie Vertreter der Fachpresse, wie sich in harten Zeiten mit Chemielogistik auf dem aktuellen Stand die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen stärken lässt.
Geopolitische Unsicherheiten, Handelskonflikte, die Energiewende und der steigende Druck zur Nachhaltigkeit führen in der Chemiebranche zu tiefgreifenden Veränderungen. Insbesondere in der Logistik erfordert dies neue Strategien. Wie sie aussehen können, erläuterten Prof. Dr. Christian Kille, Professor für Handelslogistik und Operations Management an der Technischen Hochschule WürzburgSchweinfurt, und Dr. Andreas Backhaus, freier Dozent, auf der Basis ihrer aktuellen Studie mit dem Titel «Chemielogistik in
Prof. Dr. Christian Kille, Professor für Handelslogistik und Operations Management an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (links), und Dr. Andreas Backhaus, freier Dozent (rechts). (Bild: DACHSER/Jan Bürgermeister)
Bewegung – Szenarien und Ausblick. Wie globale Veränderungen Logistikentscheidungen von Unternehmen beeinflussen».
Ihre Thematik umfasst eine Bestandsaufnahme der Güterströme in der Chemielogistik und konkrete Szenarien der logistischen Flüsse in der Zukunft.
«Vor Jahren kümmerte sich niemand um Logistiker, es sei denn, dass etwas nicht funktionierte», betonte Prof. Kille. «Heute
Auf die digitalgestützte Analyse… (Bilder: DACHSER) …folgen klare Handlungsempfehlungen für die Chemielogistik.
ist für Chemieunternehmen die Logistik ein entscheidender Erfolgsfaktor.»
So wurde allen WebinarTeilnehmern klar, wie sehr eine weltweit führende Chemielogistik einen zentralen Pfeiler für eine erfolgreiche Chemiebranche darstellt. An die Vorträge von Prof. Kille und Dr. Backhaus schloss sich eine Diskussionsrunde unter Moderation der Business Development Manager DACHSER Chem Logistics Selina Garro (Schweiz) und Manuel Schmelz (Öster reich) an.
«Chemielogistik in Bewegung» reihte sich als dritte Folge in eine ganze Serie von Webinaren ein. Mit diesen jährlich veranstalteten Online Events baut DACHSER Chem Logistics Schweiz/Österreich kontinuierlich eine Community mit Ansprechpersonen zum Thema «Logistik in der chemischen Industrie» auf.
Dachser Spedition AG CH-8105 Regensdorf dachser.regensdorf@dachser.com www.dachser.ch
Chemielogistik live – digitale Analyse vor Ort inklusive
Targeted und Non-Targeted HPLC-MS-Analyse
PFAS-Analytik komplexer Proben
Die leistungsstarke LC-MS/MS-Methode kann sowohl zur Identifizierung und Quantifizierung (Targeted Analysis) bekannter PFAS als auch für das Non-Targeted-Screening unbekannter PFAS eingesetzt werden. Die verwendete YMC-Triart C18-HPLC-Säule überzeugt mit einer ausgezeichneten Isomerentrennung und hoher Robustheit selbst bei komplexen Probenmatrices.
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind eine grosse und heterogene Gruppe synthetischer Chemikalien mit einzigartigen und nützlichen Eigenschaften. Sie sind stabil bei starker Hitze und viele sind oberflächenaktiv sowie wasser- und/ oder fettabweisend. Daher finden PFAS Anwendung in vielen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Elektronik, Bau- und Haushaltsprodukte, Lebensmittelverarbeitung, Textilien, Brandbekämpfung und in medizinischen Produkten.
Doch genau diese Stabilität macht PFAS auch problematisch. Sie werden in der Umwelt kaum abgebaut, reichern sich in Wasser, Boden, Luft sowie in tierischen und menschlichen Organismen an. PFAS stehen zunehmend im Fokus von Forschung und Regulierungsbehörden, da sie mit potenziell gesundheitlichen Risiken wie hormonellen Störungen, Immuntoxizität und einer erhöhten Krebsgefahr in Verbindung gebracht werden. Da sie sich zu immer höheren Konzentrationen anreichern, wird die schädliche Auswirkung noch verstärkt. Deshalb wurden in den letzten Jahrzehnten bereits einige meist langkettige PFAS durch andere PFAS aber auch durch fluorfreie Alternativen ersetzt. Im Stockholmer Übereinkommen, auch POP-Konvention genannt (Persistent Organic Pollutants), wurden über die Jahre einige PFAS in der EU reguliert bzw. verboten. Beispielsweise wurden 2009 Perfluoroctansulfonsäure und dessen Derivate (PFOS) aufgenommen. Neben Perfluoroctansäure (PFOA) und dessen Salzen wurde zuletzt Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) im Jahr 2022 verboten. Derzeit wird überlegt, langkettige Perfluoralkylcarbonsäuren (PFCAs C9-C21) ebenfalls in die POP-Konvention aufzunehmen. Die europäische Trinkwas-
Abb.1: Extrahierte Ionenchromatogramme von Perfluoralkylcarbonsäuren (PFCAs) erhalten mit +/–120 Sekunden und +/–15 ppm bei einer Konzentration von jeweils 75 ng/ml. (Grafiken: YMC)
Abb. 2: Gesamtionenchromatogramme (TIC) der Dreifachbestimmung der kontaminierten Bodenprobe.
serrichtlinie beschränkt seit Januar 2021 die Gesamtkonzentration von PFAS auf 0,5 mg/l, während die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) eine tolerierbare wöchentliche Aufnahme von 4,4 ng/kg Körpergewicht von PFOA, PFOS, PFNA (Perfluornonansäure) und PFHxS angibt. Laut EFSA sind die Hauptverursacher für PFAS-Exposition Fisch, Obst und Eier sowie deren verarbeitete Produkte [1].
Empfindliche, robuste Analytik gefragt
Angesichts der Vielzahl (über 10’000) potenziell relevanter PFAS-Verbindungen und der zunehmenden Bedeutung komplexer Matrices wie Lebensmittel oder Umweltproben sind analytische Methoden gefragt, die sowohl empfindlich als auch robust sind. Kontroll- und Blankproben sind in der PFAS-Analytik essenziell, da es leicht zu Kontaminationen kommen kann. Insbesondere für Non-Targeted-Analysen wächst der Bedarf an leistungsfähigen LCMS-basierten Verfahren.
Der Goldstandard für die quantitative Bestimmung von PFAS ist die Flüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS), da diese Methoden mit Nachweisgrenzen im ng/lBereich sehr empfindlich sind und trotzdem die nötige Robustheit gegenüber komplexen Matrices aufweisen. Es bestehen bereits internationale Standardmethoden wie z.B. die EPA-Methode 537.1 für Trinkwasser. Aktuell wird vor allem an NonTargeted-Screenings mit hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS) geforscht, um unbekannte PFAS aufzuspüren [3].
Details der LC-MS/MS-Methode
Standards und Bodenprobenextrakt wurden mit einer YMC-Triart C18-Säule (3 µm, 100 × 2,1 mm ID) analysiert. Als Eluenten wurden Wasser und Methanol im Verhältnis (A) 95/5 und (B) 5/95 jeweils mit einem Zusatz von 2 mM Ammoniumacetat verwendet. Die Trennung erfolgte bei einem konstanten Fluss von 0,3 ml/min und einer Steigung von 15 bis 70 Prozent B (0–2 min) mit einem darauffolgenden Anstieg auf 90 Prozent B in 3 min. Anschliessend wurde der Anteil an (B) auf 100
Prozent in weiteren 5 min erhöht. Nach einer 5-minütigen Spülung bei 100 Prozent B wurde das System etwa 7 min auf das Initialverhältnis zurückgespült. Die Säulentemperatur betrug 40°C und es wurden jeweils 2 µl Probe injiziert. Die MS/MS-Detektion erfolgte im Negativmodus.
Analyse von PFAS-Standards
Elf PFAS-Standards, darunter vier Perfluoralkylsulfonsäuren (PFSAs) und sieben Perfluoralkylcarbonsäuren (PFCAs), wurden in Konzentrationen von 5–100 ng/ml analysiert (Auflistung der Standards in [2]). Die Standards konnten mit der YMC-TriartSäule hinreichend getrennt werden. Besonders hervorzuheben ist die teilweise Trennung der PFOS- und PFHxS-Isomere innerhalb von 10 s, was die Analyse der Fragmentierungsmuster zur Strukturbestimmung erleichtert. Bei den PFCAs wurden erwartungsgemäss höhere Peak-Intensitäten bei längeren Kohlenstoffketten beobachtet (Abb. 1). Darüber hinaus zeigten Ionen mit CO2-Verlust bemerkenswert höhere Intensitäten als die primären Molekülionen .
Non-Targeted Screening einer Bodenprobe
Zur Bewertung der Methode in komplexen Matrices wurde eine kontaminierte Bodenprobe analysiert (Brilon-Scharfenberg, Deutschland; aus der wissenschaftlichen Publikation von Zweigle et al.). Die TotalIonen-Chromatogramme (TICs) aus dreifachen Messungen (Abb. 2) zeigten trotz der hohen Matrixkomplexität konsistente Profile. Eine Auflistung der vorab identifizierten PFAS-Cluster sind in Quelle 2 zu finden.
Die YMC-Triart C18-Säule ermöglichte eine effektive Trennung der PFAS-Gruppen wie F(CF 2)nSO3 (Abb. 3), einschliesslich einer verbesserten teilweisen Auflösung von Isomeren im Vergleich zu Zweigle et al. [3]. So konnten beispielsweise die SF 5(CF 2)9SO3 -Isomere getrennt werden, was die Aufnahme unterschiedlicher Fragmentierungsspektren ermöglicht. Die Spektren bei 575 s und 600 s (siehe [2]) zeigten Unterschiede in den Fragmentierungsmustern und wiesen damit auf strukturelle Variationen hin. Grössere Fragmente bei längerer Retentionszeit deuten auf ein ausschliesslich lineares Isomer hin. Im Gegensatz dazu deuten kürzere Retentionszeit und kleinere Fragmente auf ein verzweigtes Isomer oder eine anders positionierte SF5 -Gruppe hin.
Fazit
Die hier vorgestellte LC-MS/MS-Methode auf Basis der YMC-Triart C18-Säule zeigt sich als verlässliches Werkzeug für die PFAS-Analytik – sowohl im Targeted als auch im Non-Targeted Ansatz. Besonders hervorzuheben sind:
– effiziente Trennung regulierter PFASStandards mit linearer Quantifizierbarkeit – reproduzierbare Ergebnisse in komplexen Matrices wie Bodenextrakten – verbesserte Isomerentrennung, die tiefere strukturelle Einblicke durch differenzierte Fragmentierungsmuster erlaubt
Diese Merkmale machen die Methode zu einer geeigneten Basis für die PFAS-Überwachung im Rahmen regulatorischer Anforderungen – und bieten gleichzeitig einen vielversprechenden Ansatz für die weiterführende Forschung an bisher unbekannten PFAS. Die Kombination aus leistungsstarker Analytik und Robustheit eröffnet neue Möglichkeiten für Labore, die ihre PFAS-Analytik zukunftssicher gestalten möchten.
[2] YMC Europe GmbH, Technical Note, Highly sensitive targeted and non-targeted HPLC-MS analysis of PFAS
[3] Environ. Sci. Technol. 2023, 57, 6647–6655
https://ymc.eu/de
Abb. 3: Extrahierte Ionenchromatogramme der PFAS-Gruppe F(CF 2) nSO 3
Gelungene Bestimmung der Eigenschaften von Moscovium und Nihonium
Schwerstes bisher untersuchtes Element
Einer internationalen Forschungsgruppe ist es gelungen, die chemischen Eigenschaften der künstlich hergestellten superschweren Elemente Moscovium und Nihonium (Elemente 115 und 113) zu bestimmen. Beide neu charakterisierten Elemente sind chemisch reaktiver als das bereits untersuchte Flerovium (Element 114).
Die aktuellen Forschungsergebnisse liefern jetzt Daten zu den drei superschweren Elementen 113, 114 und 115, was eine zuverlässige Klassifizierung ihrer Eigenschaften und der Struktur des Periodensystems in dieser extremen Region ermöglicht. Wenn Elemente schwerer werden, beschleunigen die vielen Protonen im Kern die um sie kreisenden Elektronen auf immer höhere Geschwindigkeiten – so hoch, dass Effekte auftreten, die nur mithilfe von Einsteins berühmter Relativitätstheorie zu erklären sind. Die reine Geschwindigkeit macht die Elektronen schwerer. In Blei (Element 82) beispielsweise treten solche Effekte bereits zu Tage und tragen zu den chemischen Prozessen in Bleiakkumulatoren bei. Die linken und rechten Nachbarn – Thallium und Bismut – zeigen dieses Verhalten jedoch nicht. Der Effekt, wenngleich klein, ist bei Blei lokalisiert. Könnte ein superschweres Element eine Bleialternative sein? Wie wäre es mit dem schwereren Nachbarn unterhalb im Periodensystem, Flerovium, Element 114, das erst in den vergangenen 20 Jahren gefunden und chemisch untersucht wurde? Es verhält sich recht anders als Blei, geht schnell in den gasförmigen Zustand über und ist chemisch weniger reaktiv.
Eine Handvoll Atome, zwei Monate Arbeit
Um Antworten zu finden, mussten auch die beiden benachbarten Elemente 113 und 115 (Nihonium und Moscovium) untersucht werden. Während bereits über erste Hinweise auf die Chemie des Nihoniums berichtet wurde, war es bisher niemandem gelungen, die Chemie des Moscoviums zu untersuchen, bei dem das geeignetste Isotop nur etwa 20 Hundertstelsekunden existiert.
Dies ist der Kollaboration des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Die Höhe der Balken der hervorgehobenen Elemente stellt die Stärke der Bindung mit einer Quarzoberfläche dar. (Grafik: A. Yakusgev, Ch.E. Düllmann)
in Darmstadt, der Johannes GutenbergUniversität Mainz und dem HelmholtzInstitut Mainz jetzt geglückt. Die Forschungsgruppe konnte zeigen, dass die beiden Nachbarn Nihonium und Moscovium chemisch reaktiver sind als das dazwischenliegende Flerovium. Der in Blei beobachtete lokale Effekt tritt also auch in Flerovium auf, allerdings viel stärker, was angesichts der höheren Kernladung nicht verwundert.
Um dies zu zeigen, benötigten die Forschenden nur eine Handvoll Atome, aber zwei Monate kontinuierlicher Arbeit rund um die Uhr an der Schwerionenbeschleunigeranlage von «Fair» (Facility for Antiproton and Ion Research), unweit des GSI. Um die superschweren Elemente herzustellen, bestrahlten die Forschenden dünne Folien mit Americium-243 (Element 95), selbst ein künstliches Element, mit intensiven Ionenstrahlen aus Calcium-48 (Element 20). Ihre Fusion führte zu den Moscovium-288-Kernen (Element 115), welche innerhalb von Sekundenbruchteilen zu Nihonium-284 (Element 113) zerfielen.
Zeit für chemische Separation weit reduziert
Beide Elemente wurden mit Inertgas durch einen Detektorkanal mit einer dünnen Quarzoberfläche gespült. Die Detektoren registrieren den Zerfall der individuellen superschweren Atome und ermitteln so, ob sie eine chemische Verbindung mit dem Quarz eingehen, die stark genug ist, um die Atome dort festzuhalten, wo sie zuerst auf die Oberfläche treffen. Schwächere Bindung führt zu einem weiteren Transport mit dem Gas. So kann das im Detektorkanal registrierte Muster Informationen über die Stärke der chemischen Bindung und infolgedessen der chemischen Reaktivität des Elements liefern. Schwach reaktive Elemente können den Kanal sogar verlassen, um dann auf goldbeschichtete Detektoren zu treffen. Bindungen mit Gold sind im Allgemeinen stärker als mit Quarz, so dass sichergestellt wird, dass jedes erzeugte Atom auch wirklich festgehalten und detektiert wird. «Dank eines neu entwickelten Aufbaus für chemische Separation und Detektion in Kombination mit dem elektromagneti -
Versuchsaufbau hinter dem Tasca-Separator: Der Detektorkanal mit den quarzbeschichteten Detektoren befindet sich zwischen den beiden sichtbaren Leiterplatinen.
Weitere Detektoren umgeben den Kanal. (Bild: A. Yakushev)
schen Separator Tasca konnten unsere gaschromatografischen Untersuchungen zu reaktiveren chemischen Elementen wie Nihonium und Moscovium ausgeweitet werden», erklärt Dr. Alexander Yakushev von GSI/Fair, Sprecher der internationalen Kollaboration. «Wir haben die Effizienz erhöht und die Zeit für die chemische Separation so weit reduziert, dass wir das sehr kurzlebige Moscovium-288 nachweisen konnten, und mit einer grösseren Rate von zwei gemessenen Atomen pro Woche auch dessen Tochter Nihonium-284.»
«Insgesamt
wurden vier Moscovium-Atome registriert, alle im quarzbedeckten Detektorbereich.»
Auch die 14 gemessenen Nihonium-Atome wurden hauptsächlich im quarzbedeckten Bereich nachgewiesen, was die Bildung einer chemischen Bindung nahelegt. Ein Atom jedoch erreichte den goldbeschichteten Bereich, was vermuten lässt, dass die Quarzbindung nicht sehr stark ist. Dies steht im Kontrast zum Verhalten der Homologen Thallium (für Nihonium) und Bismut (für Moscovium), die beide starke Bindungen mit Quarz eingehen. Ebenso bildet Blei, das Homolog des Fleroviums, eine starke Verbindung mit
Quarz, im Gegensatz zu Flerovium, das sich nicht mit Quarz verbindet.
Einfluss der Einstein‘schen Relativitätstheorie
Der vollständige Datensatz zeigt, dass die superschweren Elemente viel weniger reaktiv sind als ihre leichteren Homologe, was auf die Reaktionsträgheit im Zusammenhang mit dem Auftreten relativistischer Effekte zurückzuführen ist. Der ausgeprägteste Effekt ist lokal bei Flerovium zu beobachten, das zwar immer noch ein Metall ist, aber ein sehr schwach reagierendes – ein Verhalten, das auf das Vorhandensein geschlossener Elektronen(unter) schalen hinweist, fast wie bei den nicht reaktiven Edelgasen. Die Ergebnisse zeigen den Einfluss der Einstein‘schen Relativitätstheorie auf das Periodensystem und stellen gleichzeitig einen neuen Rekord für das schwerste jemals chemisch untersuchte Element auf. Der technologische Fortschritt führt zu neuen Anforderungen an Werkstoffe. Könnten die neuen Elemente einen Beitrag leisten? Ähnlich der Transformation von Autoantrieben von fossil auf elektrisch werden weitere Gegenstände des täglichen Lebens durch neue Technologien ersetzt, die auf neuartigen Materialien basieren. Das erste flerovium-basierte Gerät ist jedoch noch nicht in Sicht. Aktuell können einzelne Atome pro Woche, die für weniger als eine Sekunde existieren, hergestellt werden. Dies mag sich mit technologischem Fortschritt ändern; grössere Mengen neuer Elemente könnten verfügbar werden. Ob sie in zukünftigen Batterien, als medizinische Wirkstoffe oder auf anderen, noch unvorstellbaren Wegen unser Leben bereichern können, wissen wir noch nicht. Aber dank der Experimente in Darmstadt haben zukünftige Forschende eine gute Ausgangslage und wissen bereits, welchen chemischen Charakter die neuen Materialien aufweisen. Das Ergebnis eröffnet auch neue Perspektiven für die internationale Anlage «Fair» (Facility for Antiproton and Ion Research), die derzeit in Darmstadt gebaut wird. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Frontiers in Chemistry veröffentlicht.
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Ähnlich
wie Lichternte von Solarzellen: Licht löst Messreaktion aus
Nanoröhrchen – Riecher für Sauerstoff
Forschende an der ETH entwickeln einen kostengünstigen Sensor aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, der unter Licht kleinste Mengen Sauerstoff selektiv, effizient und zuverlässig in Gasgemischen messen kann. Dieser könnte als Detektor in der Industrie, Medizin und im Umwelt-Monitoring breit zu Einsatz kommen.
Michael Keller ¹
Sauerstsoff ist lebensnotwendig und ein reaktionsfreudiger Akteur in vielen chemischen Prozessen. Entsprechend sind Methoden, die Sauerstoff genau messen, für zahlreiche industrielle und medizinische Anwendungen relevant: Sie analysieren Abgase von Verbrennungsprozessen, ermöglichen die sauerstofffreie Verarbeitung von Lebensmitteln und Medikamenten, überwachen den Sauerstoffgehalt unserer Atemluft oder die Sättigung des Blutes. Auch beim Umwelt-Monitoring spielen Sauerstoffanalysen eine immer wichtigere Rolle. «Allerdings brauchen solche Messungen meist sperrige, stromhungrige und teure Geräte, die für mobile Anwendungen oder Dauereinsätze im Freien kaum geeignet sind», sagt Máté Bezdek, Professor für funktionelle Koordinationschemie an der ETH Zürich. Seine Gruppe verwendet Methoden des molekularen Designs, um neue Sensoren für Umweltgase zu finden. Im Falle von Sauerstoff ist das Bezdeks Gruppe nun gelungen: In einer Studie im Fachmagazin Advanced Science haben die Forschenden einen lichtaktivierten Hochleistungssensor präsentiert, der Sauerstoff in komplexen Gasgemischen präzise detektieren kann und zudem die relevanten Eigenschaften für den Feldeinsatz besitzt.
Kompromissloser Allrounder
Lionel Wettstein, Doktorand in Bezdeks Gruppe und Erstautor der Studie, erklärt: «Herkömmliche Messmethoden gehen für eine hohe Empfindlichkeit oft Kompromisse ein.» So gibt es Sensoren, die sehr empfindlich auf Sauerstoff reagieren, aber viel Strom verbrauchen und durch Um -
weltfaktoren wie Feuchtigkeit gestört werden. Andere sind gegenüber Störgasen tolerant, aber weniger empfindlich und werden rasch verbraucht. «Stationäre Geräte, aufwendige Proben und hohe Kosten schränken die Einsatzmöglichkeiten ebenfalls ein», so Wettstein.
Der neue Sensor kommt hingegen als praktischer Allrounder daher: Er ist sehr empfindlich, weist Sauerstoff in einer Million anderer Moleküle nach, funktioniert aber auch bei höheren Konzentrationen zuverlässig. Zudem ist er selektiv, toleriert also Feuchtigkeit und andere Störgase, und hat eine lange Lebensdauer. Schliesslich ist er winzig klein, aber dennoch kostengünstig, einfach anwendbar und verbraucht nur wenig Strom.
Das macht den miniaturisierten Sensor interessant für tragbare Geräte und mobile Echtzeitmessungen im Feld – etwa für die Analyse von Autoabgasen oder die Früherkennung von verdorbenen Lebensmitteln.
Der Detektor eignet sich aber auch für das kontinuierliche Monitoring von Seen, Flüssen und Böden durch grossflächig verteilte Sensornetzwerke. «Der Sauerstoffgehalt in diesen Ökosystemen ist ein wichtiger Indikator für die ökologische Gesundheit», weiss Wettstein.
Das macht den miniaturisierten Sensor interessant für die Analyse von Autoabgasen oder die Früherkennung von verdorbenen Lebensmitteln.
Mit Nanoröhrchen Moleküle messen
Um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten, hat Bezdeks Gruppe den Sensor gezielt aus molekularen Komponenten konzipiert. Er gehört zur Klasse der Chemiresistoren: Das sind winzige elektrische Schaltungen mit einem aktiven Sensormaterial,
Grünes Licht aktiviert den Sensor: Der Fotosensibilisator überträgt Ladung auf das titandioxid-bestückte Nanoröhrchen. So wird es für Sauerstoff empfindlich. (Bild: Functional Coordination Chemistry Group / ETH Zürich)
Das Sensormaterial basiert auf einem Verbund aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Titandioxid (TiO 2). Ein Farbstoff (Photosensibilisator) fängt grünes Licht ein und macht das Sensormaterial für Sauerstoff empfindlich. (Illustration: ETH Zürich)
das direkt mit dem zu analysierenden Molekül wechselwirkt und dabei seinen elektrischen Widerstand ändert. «Der grosse Vorteil ist, dass sich dieses Signal ganz einfach messen lässt», hält Bezdek fest. Als Basis für das Sensormaterial wählten die Forschenden einen Verbundstoff aus Titandioxid und Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Titandioxid kann als Chemiresistor dienen, hat aber den Nachteil, dass dies nur bei sehr hohen Temperaturen funktioniert. «Aus diesem Grund haben wir Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Verbundstoff eingebracht», berichtet Bezdek. Die Nanoröhrchen bilden die energiesparende Plattform – sie sorgen dafür, dass
die Sensorreaktion bei Zimmertemperatur abläuft und ohne Erhitzung auskommt. Um schliesslich zu erreichen, dass das Sensormaterial Sauerstoff zuverlässig von anderen Gasen unterscheiden kann, liess sich das Team von Farbstoffsolarzellen inspirieren: Bei diesen Solarzellen sammeln spezielle Farbstoffmoleküle, Fotosensibilisatoren genannt, Lichtenergie ein und wandeln sie in elektrischen Strom um. Dieses Funktionsprinzip haben die Forschenden auf ihren Sensor übertragen: In Gegenwart von grünem Licht überträgt der Fotosensibilisator Elektronen auf den Verbundstoff aus Titandioxid und Nanoröhrchen. Das aktiviert das Material und macht
Ein Nanoröhrchen aus Kohlenstoff, eine Schicht Titandioxid und ein Farbstoff, der Licht in elektrische Ladung umwandelt – aus diesen drei Modulen besteht der neuartige Sauerstoffmesser. (Bild: Bezdek Group / ETH)
es spezifisch für Sauerstoff empfindlich. «Im Gegensatz zu anderen Gasen behindert Sauerstoff den Ladungstransfer im aktivierten Sensor, wodurch sich dessen Widerstand verändert – das ist die Grundlage der Sensorreaktion», resümiert Wettstein.
Vom Labor ins Feld
Die Forschenden haben ihre Sensortechnologie bereits zum Patent angemeldet und sind nun auf der Suche nach Industriepartnern, um die Technologie weiterzuentwickeln. Langlebigen und zuverlässigen Sensoren, die Sauerstoff spezifisch in Gasgemischen messen, wird ein jährliches Marktvolumen von rund 1,4 Milliarden USDollar zugeschrieben.
Die Gruppe arbeitet jetzt daran, ihr Sensorkonzept über Sauerstoff hinaus auf andere Umweltgase anzuwenden, die ökologisch eine wichtige Rolle spielen. «Unser Sensormaterial ist modular aufgebaut –wir wollen die chemische Zusammensetzung der Komponenten so verändern, dass auch andere Zielmoleküle nachgewiesen werden können», so Bezdek. Ein aktuelles Thema seiner Forschungsgruppe ist der Nachweis von Schadstoffen auf Stickstoffbasis, die in der Landwirtschaft zu Überdüngung führen und Böden sowie Gewässer belasten. «Um den ökologischen Fussabdruck des Agrarsektors zu verringern, brauchen wir Sensoren, die eine präzise Düngung von Feldern ermöglichen», gibt Bezdek zu bedenken.
https://ethz.ch
Mit Gewinn an Reinraumtauglichkeit
Pumpen und Ventile aus hauchdünner Folie
Dank einer speziellen Silikonfolie lassen sich jetzt ausgesprochen genügsame Pumpen und Ventile konstruieren, die auf Schmiermittel und vieles mehr verzichten und sich damit für den Einsatz im Reinraum empfehlen.
Claudia Ehrlich
Dr. Christian Ehrensberger
Kompakt, leicht, flach und energieeffizient: Eine dünne Silikonfolie macht eine neue Art miniaturisierter Pumpen und Ventile möglich. Sie funktionieren auf kleinem Raum, ohne Druckluft, ohne Motoren und Gerätschaften und ohne Schmiermittel. Sie sind reinraumtauglich, lassen sich während des Betriebs regulieren und ziehen stufenlos ein Vakuum von bis zu 300 Millibar Druck.
Vakuum ist in vielen Bereichen gefragt: sei es im Bremskraftverstärker von Autos oder in medizinischen Absaugsystemen im OPSaal, in den Laboren der Pharmazie und Biotechnologie und vielfach auch in der Industrie. Unter Vakuum werden Lebensmittel schonend getrocknet und Saugnapfgreifer sortieren damit Produkte auf Förderbändern. Um das Vakuum zu ziehen ist heute oft Druckluft im Spiel. Dabei kommen Pumpen zum Einsatz, die im Hinter-
grund mit Kompressoren oder Motoren betrieben werden. Grundsätzlich kann dies unter Ölschmierung erfolgen, aber in Reinräumen und in sterilen Umgebungen verbietet sich das wegen der Kontaminationsgefahr. Operationswunden oder Lebensmittel sollen nicht mit Schmiermitteln verunreinigt werden. Im industriellen Bereich beeinträchtigen Ölspuren zum Beispiel die Wirkung von Klebstoffen. Die regelmässige Wartung verursacht einen erheblichen Aufwand; ausserdem verbrauchen herkömmliche Kompressoren oder Motoren eine Menge Energie. Durch ihre Geräuschentwicklung beeinträchtigen sie die Mitarbeiter und erschweren schlimmstenfalls die Einhaltung von Arbeitsschutzbestimmungen.
Dünne Folien mit «akrobatischem» Talent
Gänzlich ohne Druckluft oder Motoren, dafür mit wenig Energie kommen die Pumpen und Ventile aus, welche die For-
Stufenlos ein Vakuum von bis zu 300 Millibar Druck ziehen: Doktorandin Carmen Perri mit dem Vakuumpumpen-Prototyp. Um die Technologie zu veranschaulichen, zieht die Folie im Demonstrator ein Vakuum in einer Glasglocke mit Luftballon. (Bilder: Oliver Dietze, Universität des Saarlandes)
schungsgruppe der Professoren Stefan Seelecke und Paul Motzki an der Universität des Saarlandes und am Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (Zema) entwickelt: Sie funktionieren mit dünnen Silikonfolien, in die allein mithilfe von elektrischer Spannung Bewegung kommt.
«Die Technologie ist kostengünstig in der Herstellung, die Bauteile sind leicht, das hilft Platz und Gewicht zu sparen. Dazu sind diese Pumpen und Ventile erheblich energieeffizienter als heutige Verfahren», sagt Paul Motzki. «Im Vergleich zu einem marktüblichen Prozessventil für Druckluft, das mit einem Elektromagneten betrieben wird, hat dasselbe Ventil mit unserem Antrieb einen 400-mal niedrigeren Energieverbrauch», erklärt der Professor für smarte Materialsysteme für innovative Produktion an der Universität des Saarlandes und Zema-Geschäftsführer.
Auch kommen diese Verfahren ohne schwer verfügbare oder teure Materialien wie seltene Erden oder Kupfer aus. Und im Gegensatz zu mit Kompressoren betriebenen Pumpen sind die Folienpendants zudem angenehm leise.
Die Forschenden können die 50 Mikrometer dünnen Folien nach Belieben Bewegungen vollführen lassen. Hierzu sind diese beidseitig mit einer elektrisch leitfähigen, hochdehnbaren Elektrodenschicht bedruckt. Legen die Ingenieure hier eine elektrische Spannung an, drückt sich die Folie wegen der elektrostatischen Anziehung vertikal zusammen und dehnt sich in ihrer Fläche aus.
Innovationsfeld von Reinraumtechnik bis Robotik «Mit diesen sogenannten dielektrischen Elastomeren entwickeln wir verschiedene neuartige Antriebe, die keine zusätzlichen Sensoren benötigen», erläutert Motzki.
Paul Motzki, Professor für smarte Materialsysteme für innovative Produktion der Universität des Saarlandes und Geschäftsführer des Zentrums für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA).
Indem die Forschenden das elektrische Feld verändern, können sie die Folien stufenlos Hub-Bewegungen verrichten oder auch mit beliebiger Frequenz und Schwingung vibrieren lassen. Die Folie kann auch jede gewünschte Stellung halten, wobei sie im Übrigen keinen Strom verbraucht. An der Technologie der dielektrischen Elastomere forschen in der Gruppe der beiden Professoren auch viele Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler im Rahmen mehrerer Doktorarbeiten. Sie ist Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und wurde in mehreren Forschungsprojekten gefördert: unter anderem von der EU im Rahmen eines Marie-Curie Research Fellowships, von der saarländischen Landesregierung im Rahmen der EFRE-Projekte Ismat und Multi-Immerse sowie unter anderem auch durch die Mesaar im Rahmen eines Promotionskollegs. Das Forschungsteam nutzt die Technologie für die verschiedensten Anwendungen, ausser für reinraumtechnisch vorteilhafte Ventilen
und Pumpen auch für Lautsprecher, smarte Textilien (z.B. Sensorstreifen zur kontinuierlichen Überwachung von Bauteilen aus karbonfaserverstärktem Kunststoff), für ein haptisches Feedback von Geräten (ähnlich wie beim «vibrierenden Handy») und für Robotergreifer.
Ihre Zustandsüberwachung übernimmt die Pumpe selbst
«Die Folien sind selbst ihr eigener Sensor. Die Funktion eines Positionssensors liefern die dielektrischen Elastomere gleich mit», sagt Motzki.
Jede Verformung der Folie lässt sich einem Messwert der elektrischen Kapazität zuordnen. Bei der kleinsten Bewegung verändern sich die Werte. Anhand der Messwerte erkennen die Ingenieure, wie die Folie mechanisch ausgelenkt ist, also wie sie sich gerade verformt. In einer Regelungseinheit können sie anhand dieser Messwerte mithilfe Künstlicher Intelligenz Bewegungsabläufe programmieren. Eingesetzt als Antrieb in entsprechenden Apparaturen ziehen und lösen die Folien in motorlosen Pumpen ein Vakuum mit gewünschtem Druck, dosieren als Ventil Flüssigkeiten exakt oder fungieren als stufenlose Schalter.
Ausserdem können die Folienpumpen und -ventile ihren eigenen Zustand überwachen und signalisieren, wo der Fehler liegt. Die Messwerte verraten, wenn etwas schiefgeht, also etwa das Vakuum nicht richtig gezogen wurde oder Ventil oder Pumpe durch einen Fremdkörper blockiert sind. Passiert dies heute in grossen Industrieanlagen, kann die Fehlersuche mitunter kompliziert werden.
Mit ihrem neuesten Vakuumpumpen-Prototyp demonstriert die Forschungsgruppe seine Technologie auf der diesjährigen Hannover Messe: Bis zu 300 Millibar Druck absolut schafft ihr Folienantrieb bereits.
Bis zu 300 Millibar Druck absolut schafft ihr Folienantrieb bereits. «Die Technologie lässt sich einfach skalieren. Hierzu schalten wir unsere Aktoren und Pumpenkammern entweder parallel oder in Reihe oder beides zugleich und können so Druck und Volumenstrom vergrössern», sagt Motzki. Um die Technologie für Interessenten anschaulich zu machen, haben die Forschenden einen Demonstrator gebaut: Ihre smarte Folie zieht hier ein Vakuum in einer Vakuumglocke. Sichtbar wird dies an einem Luftballon, der sich im Innern der Glasglocke selbst «aufbläst» – eine Anordnung wie im Physikunterricht: Da die Luft um den Ballon herum abgesaugt wird, haben die Luftteilchen im Ballon mehr Platz, sich auszudehnen – nur, dass dies hier ganz ohne die laute Geräuschkulisse des Druckluftkompressors vonstattengeht. Die Forschenden können ihre Pump- und Ventil-Technologie in verschiedensten Bauformen unterbringen, sie ist massentauglich und kann entsprechend weiterentwickelt binnen weniger Jahre zur Katalogware werden. Die Ergebnisse der anwendungsorientierten Forschung soll in die Industriepraxis gebracht werden. Hierzu haben sie aus dem Lehrstuhl heraus die Mateligent GmbH gegründet.
www.uni-saarland.de
Die Landwirtschaft ist in der Schweiz Hauptverursacherin der Emissionen des Luftschadstoffs Ammoniak sowie der Treibhausgase Methan und Lachgas. Die Emissionen haben in den letzten 30 Jahren abgenommen, sind aber gemäss Bafu immer noch deutlich zu hoch. (Bild: Envato)
Aus Stickstoffüberschüssen entstandene Emissionen um 30 Prozent gesenkt
Acker-Treibhausgase mit Silizium reduzieren
Lachgas ist ein Treibhausgas, das zu einem grossen Teil aus der Landwirtschaft stammt und bis zu 300-mal stärker klimawirksam ist als Kohlenstoffdioxid. Forschende des Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) haben in einem Feldversuch gezeigt, dass eine einmalige Düngung mit amorphem Silikat für eine effizientere Aufnahme von Stickstoffdünger im Boden sorgt.
Das klimawirksame Lachgas (N2O) entsteht im Boden vor allem durch Mikroorganismen, die unter bestimmten Bedingungen überschüssigen Stickstoff in Lachgas umwandeln. «Wir wissen bereits, dass amorphes Silikat die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen im Boden erhöht. Dazu kommt, dass die Pflanzen über ein verbessertes Wachstum insgesamt mehr Stickstoff aufnehmen können. Dadurch bleibt weniger überschüssiger Stickstoff für die Mikroorganismen übrig, die Lachgas freisetzen», erklärt Prof. Jörg Schaller, Leiter der Arbeitsgruppe SiliziumBiogeochemie am ZALF. Im Boden kann amorphes Silikat grosse Mengen Wasser speichern und dabei Kieselsäure freisetzen, die Pflanzen direkt aufnehmen können. Damit unterscheidet es sich von anderen Siliziumverbindungen wie Sand oder Gesteinen, die zwar reichlich im Boden vorkommen, für Pflanzen aber kaum verfügbar sind. In landwirtschaftlich genutzten Böden ist amorphes Silikat oft knapp, da es von Ackerkulturen in deren Gewebe
eingelagert und mit der Ernte vom Feld entfernt wird. Über Jahrzehnte der landwirtschaftlichen Nutzung schrumpfen so die Vorräte im Boden. Dass dies auch die Lachgasemissionen beeinflussen könnte, zeigt die aktuelle Untersuchung.
Feldversuch in Deutschland
Auf der Versuchsfläche in Brandenburg (D) brachten die Forschenden 2020 einmalig amorphes Silikat aus, um die natürlichen Vorräte wieder auf das Niveau vor der landwirtschaftlichen Nutzung anzuheben. Kontrollparzellen ohne diese Düngung dienten als Vergleich. Mittels eigens angefertigten Messkammern erfassten die Forschenden die Lachgasemissionen räumlich genau und analysieren, wie sich die behandelten und unbehandelten Flächen voneinander unterscheiden. Zudem analysierten sie die Bodenfeuchte, Temperatur und Nährstoffgehalte auf den Versuchsflächen und untersuchten die Wirkung von amorphem Silikat auf den Boden und die Pflanzenentwicklung.
Amorphes Silikat hat die Fähigkeit, sehr viel Wasser aufzunehmen. Im Boden verbessert es dadurch die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen für Pflanzenwurzeln. (Bild: Hendrik Schneider, ZALF)
Im Feldversuch stellten die Forschenden weitere positive Aspekte der Düngung mit amorphem Silikat fest, die sie in verschiedenen Publikationen beschrieben haben: – Bessere Nährstoffverfügbarkeit: Der wichtige Pflanzennährstoff Phosphor wird in Böden mit amorphem Silikat weniger stark an Bodenpartikel gebunden und steht den Pflanzen besser zur Verfügung.
Lachgasemissionen in der Schweiz
57 Prozent der Lachgasemissionen in der Schweiz sind auf die Landwirtschaft zurückzuführen. Hauptsächlich verantwortlich ist der Einsatz von Stickstoffdüngern auf Nutzflächen. Etwa 60 Prozent der Emissionen stammen direkt aus den genutzten Böden. Rund 20 Prozent erfolgen indirekt, indem Ammoniak aus der Landwirtschaft z. B. im Wald deponiert wird und dort zu Lachgasemissionen führen kann. Die übrigen Emissionen stammen aus der Lagerung von Hofdünger, hauptsächlich aus der Lagerung von Mist.
Durch die mikrobielle Umwandlung (Nitrifikation, Denitrifikation) entsteht im Oberboden aus Stickstoffverbindungen das klimaschädigende Lachgas. Relevant ist dies sowohl für landwirtschaftliche Böden, in denen aufgrund der Düngung stickstoffhaltige Verbindungen vorhanden sind, als auch für nichtlandwirtschaftliche Ökosysteme, die aus der Luft zu viel Stickstoff erhalten. Faktoren wie Klima, Temperatur, Eigenschaften des Bodens und die Düngetechniken bestimmen die Höhe der verursachten Emissionen.
ChemieXtra
– Optimierte Wasserspeicherung: Amorphes Silikat bindet Wassermoleküle und sorgt dafür, dass Wasser länger in den oberen Bodenschichten verfügbar bleibt.
Höhere Erträge: Weizenkulturen zeigten nach der Düngung mit amorphem Silikat deutliche Ertragssteigerungen. Link zur Meldung
– Stärkeres Bodenmikrobiom: Nach der Düngung mit amorphem Silikat wurden im Boden mehr nützliche Mikroorganismen gefunden, die wichtige Funktionen für das Ökosystem einnehmen. Link zur Meldung
– Weniger Schädlingsbefall: Pflanzen mit höheren Siliziumeinlagerungen waren widerstandsfähiger gegen Pilz- und Insektenbefall.
Amorphes Silikat breiter einsetzen
Weitere Langzeitstudien sind notwendig, um die Wirkung von amorphem Silikat auf verschiedene Böden, Kulturen und Klimabedingungen zu untersuchen. Andere Forschungseinrichtungen führen derzeit ähnliche Untersuchungen durch – die nötig sind, um Handlungsempfehlungen für die Landwirtschaft zu entwickeln. Auch die Entwicklung marktfähiger Produkte steht noch aus.
«Wir haben in den letzten Jahren durch unsere Untersuchungen zeigen können, dass amorphes Silikat die Möglichkeit bietet, Böden widerstandsfähiger zu machen, Pflanzenwachstum zu fördern und gleichzeitig klimaschädliche Emissionen zu reduzieren. Es könnte ein wichtiger Baustein für eine nachhaltigere Landwirtschaft der Zukunft sein», fasst Jörg Schaller zusammen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Frontiers in Environmental Science veröffentlicht.
www.zalf.de
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Neues pulverförmiges Schmiermittel reduziert Reibung extrem
Durch eine Kombination aus organischer und anorganischer Chemie entwickelten Forschende an der Technischen Universität Wien ein neuartiges Schmiermittel, das über bemerkenswerten Fähigkeiten verfügt. Das richtige Schmiermittel für den richtigen Zweck zu finden – das ist eine Aufgabe, die in der Industrie oft äusserst wichtig ist. Nicht nur um Reibung, Überhitzung und Verschleiss zu verringern, sondern auch um Energie zu sparen. Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe hat an der TU Wien ein neuartiges Schmiermittel mit ganz besonderen Eigenschaften entwickelt: «COK-47» ist nicht flüssig wie Schmieröl, sondern pulverförmig. Auf Nano-Skala betrachtet, besteht es aus geschichteten
Stapeln extrem dünner Blättchen, ähnlich wie ein winziges Spielkarten-Deck.
Die Forschenden arbeiteten mit metallorganischen Gerüstverbindungen (Metal-Organic Frameworks, MOF). Dabei handelt es sich um eine neuartige Klasse von Materialien, die aus anorganischen Baueinheiten bestehen, die durch organische Moleküle verbunden werden. Es gibt viel Spielraum, diese Materialien auf atomarer Ebene für einen bestimmten Zweck anzupassen – etwa als Photokatalysatoren für die Wasserstofferzeugung oder zur Wasserreinigung.
Meistens handelt es sich bei metallorganischen Gerüstverbindungen um Cluster aus Metall-Atomen, verknüpft durch organische Verbindungen.
«COK-47 hat allerdings eine wichtige Besonderheit», erklärt der Chemiker Pablo Ayala, Mitautor der aktuellen Studie. «Die anorganischen Bauteile dieses Materials sind zweidimensionale Blätter aus Titanoxid – und das bestimmt sein Verhalten ganz wesentlich.»
Ausführliche Untersuchungen zeigten nun: In einer feuchten Umgebung sorgen Wassermoleküle dafür, die Verbindungen zwischen den Titanoxid-Blättchen zu lösen, die flachen Strukturen können aneinander vorbeigleiten und bilden somit einen Tribofilm. Ein solcher gleitender Film kann – zum Beispiel zwischen zwei Bauteilen aus Metall – für extrem verringerte Reibung sorgen.
Kommt das Material in Kontakt mit Wassermolekülen, gleiten diese Plättchen leicht aneinander vorbei. (Bild: Nagaraju Myakala, TU Wien / Wiley)
COK-47 weist einen deutlich niedrigeren Reibungskoeffizienten auf als andere MOFSchmiermittel. Hanglin Li, Erstautor der Studie, erklärt. «Ausserdem ist COK-47 verglichen mit anderen 2D-Materialien deutlich haltbarer – ein ebenso wichtiges Kriterium in der Praxis.»
www.tuwien.at
Pflegeprodukte beeinträchtigen Luftqualität in Innenräumen
Eine Studie der EPFL hat die Auswirkungen von fünf gängigen Körperpflegeprodukten aufgedeckt, wenn sie in geschlossenen Räumen verwendet werden. Überraschenderweise lösen die Produkte, wenn sie mit Ozon in Berührung kommen, chemische Reaktionen aus, bei denen neue Luftschadstoffe entstehen.
Deo-Rollant, Deo-Spray, Handlotion, Parfüm, Haarspray und Co. – in Innenräumen setzen Körperpflegeprodukte einen Cocktail aus mehr als 200 flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) an die Luft frei. Wenn diese VOCs mit Ozon in Kontakt kommen, können die folgenden chemischen Reaktionen neue Verbindungen und Partikel erzeugen. Die Wissenschaft weiss noch nicht, wie sich das tägliche Einatmen die -
ser Partikel auf unsere Atemwegsgesundheit auswirkt.
Die Forschenden ahmten die Verwendung der Pflegeprodukte in Klimakammern nach. Dabei wurde auch Ozon injiziert, ein reaktives Aussengas, das in den europäischen Breitengraden während der Sommermonate vorkommt. Es kann durch offene Fenster in Häuser eindringen, aber auch aus Innenräumen kommen, zum Beispiel aus Laser- oder 3-D-Druckern. Fünf Messgeräte wurden eingesetzt, um die vorhandenen Gase und Partikel zu identifizieren und quantifizieren.
Beim Test ohne Ozon wurden über 200 VOCs emittiert, die sich durch Belüftung allmählich auflösten. Die am häufigsten vorkommenden Moleküle waren Ethanol und Monoterpene (welche die Pflegeprodukte
Durch die Reaktion mit Ozon können sich neue VOCs bilden.
(Bild: Adpic)
typischerweise enthalten).
Beim Test mit Ozon-Eintrag entstanden nicht nur neue VOCs, sondern auch neue Partikel – insbesondere aus Parfüm und Sprays –, welche die Konzentrationen in stark verschmutzten städtischen Gebieten wie etwa der Zürcher Innenstadt übertrafen. Dabei «keimten» einige Moleküle – das heisst, sie bildeten neue Partikel, die zu grösseren
ultrafeinen Partikeln gerannen, die sich in unserer Lunge ablagern können. Dusan Licina, Assistenzprofessorin an der EPFL, sagt: «Wir verstehen die gesundheitlichen Auswirkungen dieser Schadstoffe noch nicht vollständig, aber sie können schädlicher sein, als wir denken. Neue toxikologische Studien sind erforderlich.»
Die Forschenden empfehlen präventive Massnahmen wie Lüften, Luftreiniger, die Ozonkonzentration zu begrenzen, die Abhängigkeit von diesen Produkten zu verringern oder natürlichere Alternativen einzusetzen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology Letters veröffentlicht.
www.epfl.ch
Neue Massstäbe in der Filtertechnik
Forschende am Institut für mechanische Verfahrenstechnik der Universität Stuttgart haben eine neue Filtertechnologie entwickelt: Ein Aerosolabscheider, der Zyklonkomponenten mit Mikroabscheidern kombiniert und so die Abscheideleistung erheblich steigert. Strengere Emissionsgrenzwerte haben die Feinstaubbelastung der Luft gesenkt. Doch angesichts wachsender gesetzlicher Anforderungen bleibt die Entwicklung effizienter Abgasreinigungstechnologien dringend. Besonders in technischen Prozessen steigt der Bedarf an Lösungen zur Abscheidung feinster Partikel. Jetzt haben Prof. Carsten Mehring und
Gunnar Dwars eine neuartige Verbindung von Drallabscheidung und Mikroimpaktionsprinzip entwickelt. Mittels ergänzender Leitvorrichtung soll die Erfindung neue Massstäbe in der Filtertechnik setzen. Der Aerosolabscheider «Minimax» reduziert die Trennkorngrösse d50 um etwa 40 Prozent im Vergleich zu HochleistungsAxialzyklonen und bietet eine herausragende Abscheideleistung. Gleichzeitig senkt er die Betriebskosten: Der Druckverlust ist um die Hälfte geringer als bei herkömmlichen Axialzyklonen, was auch zur Entlastung von Anlagen.
In den meisten Anwendungen kommen Schraubenkompres -
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soren mit ölgeschmierten Schraubenelementen zum Einsatz. Diese Systeme setzen feinste Ölaerosole frei, die je nach Produktanforderungen oder gesundheitlichen Vorgaben abgeschieden werden müssen. Die Minimax-Technologie bietet eine kostengünstigere, ökologischere und effizientere Lösung mit weniger Bauvolumen als derzeit verfügbare Abscheideelemente. Ein Nachteil herkömmlicher leistungsfähiger Luft-Entölelemente ist ihre begrenzte Standzeit, die häufige Wartungen und erheblichen Abfall verursacht. Dies ist ökologisch problematisch, da die hohe Nachfrage einen kontinuierlichen Ver-
Plastikstrukturen einer verlängerten «Minimax»-Konfiguration. (Bild: Universität Stuttgart)
brauch erfordert und die kontaminierten Bauteile aufwendig entsorgt werden müssen. Minimax verlängert die Standzeit erheblich und reduziert den Bedarf an Austausch und Entsorgung solcher Elemente, was zu einer umweltfreundlicheren Abfallbilanz beiträgt.
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Biberist
wird zu Europas grösster
Libattion, ein Unternehmen für stationäre Grossspeicher aus gebrauchten und überproduzierten E-Auto-Batterien, eröffnet in Biberist (SO) eine neue Halle. Der Standort wird damit zu Europas grösster Upcyclingproduktion für Batterien.
Hohe Skalierung möglich
Die neue Produktionsstätte mit 7000 Quadratmetern setzt auf einen hohen Automatisierungsgrad, der eine hohe Skalierung der Upcyclingproduktion von Batteriespeichern ermöglicht. Die Speichersysteme sind modular aufgebaut und decken Kapazitäten von 97 kWh bis 60 MWh ab. Die Produktion befindet sich auf dem gleichen Gelände wie das Batterierecyclingunternehmen Librec, was Synergien in der Liefer- und Wertschöpfungskette bildet.
Upcyclingproduktion
Die neue Produktionsanlage ist für eine jährliche Kapazität von 500 MWh bis 2026 ausgelegt. Eine spätere Skalierung auf 1 GWh soll möglich sein. (Bild: Libattion)
«Der Bedarf an Energiespeicherlösungen wächst stetig, und die Wiederverwendung von Elektroautobatterien als
stationäre Energiespeicher eröffnet ein enormes Potenzial für den europäischen Speichermarkt», erklärt Stefan Ba -
Ausbildung zum Geprüften Pharmaexperten
Mit dem Lehrgang «Geprüfter Pharmaexperte GDCh (m/w/d)»
bietet die Gesellschaft Deutscher Chemiker eine umfassen-
für Batterien
hamonde, CEO und Mitgründer des Unternehmens. «Durch die Automatisierung in unserer neuen Produktionshalle können wir nicht nur effizient, sondern auch wirtschaftlich agieren und unsere Kapazitäten präzise an die Nachfrage anpassen.»
Fokus Sicherheit
Ein besonderer Fokus liegt auf der Sicherheit: Jede Batterie durchläuft einen umfassenden Prüfprozess. Die mehrschichtigen Sicherheitssysteme und das kontinuierliche Monitoring über die gesamte Lebensdauer hinweg gewährleisten einen zuverlässigen und sicheren Betrieb.
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de Ausbildung für Fach- und Führungskräfte im pharmazeutischen Umfeld.
Die Kursziele
Ziel ist die effiziente Umsetzung qualitätssichernder Anforderungen im GxP-regulierten Umfeld der EU und USA. Der Kurs richtet sich an Personen mit Grundkenntnissen in GxP, insbesondere GMP und GDP, und bietet praxisnahe Wissensvermittlung durch Fachinput, Workshops und Diskussionen. Die Teilnehmenden profitieren von der direkten Anwendbarkeit der erlernten Methoden im Arbeitsalltag.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Aufbau und der Verbesserung von Qualitätsmanagement-Systemen nach
GMP. Hier werden methodische Konzepte zur Implementierung und Überwachung von QM-Systemen vermittelt, die Fach- und Führungskräfte im Bereich Qualitätsmanagement ansprechen.
Die Ausbildung erfolgt in vier Kurs-Modulen. Zum Beispiel zielt das Modul «Risikomanagement» darauf ab, ein Qualitätsrisikomanagementsystem gemäss ICH Q9 in ein QM-System zu implementieren. Es bietet theoretische Grundlagen und praktische Anwendungen, um die Risikokompetenz der Teilnehmenden zu erhöhen.
Wer alle vier Kurse belegt, sichert sich 5 Prozent Rabatt.
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ERREICHEN WIR MEHR!»
Treffen der Trägerschaften SCV, Scienceindustries und FLB
Die Trägerschaften der chemisch-pharmazeutischen Berufsbildung, SCV, Scienceindustries und FLB wollen neue Massnahmen zur Förderung der Berufsattraktivität treffen. Für eine stärkere Zusammenarbeit soll die Plattform «Talents in Science» genutzt werden: Mittels eines gemeinsamen, schweizweiten Auftritts und dem regelmässigen Austausch der Verbände soll die berufliche Bildung dynamisch weiterentwickelt werden.
Am 17. März 2025 fand das Treffen der berufsbildenden Trägerschaften der chemisch-pharmazeutischen Berufe unter dem Motto «Gemeinsam erreichen wir mehr!» statt. Die Trägerschaft der chemisch-pharmazeutischen Berufsbildung besteht aus Scienceindustries, dem Schweizer Wirtschaftsverband Chemie Pharma Life Sciences, dem Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verband SCV sowie dem Fachverband Laborberufe FLB. Das Treffen fand in Zürich an der Geschäftsstelle von Scienceindustries statt. Da ein Austausch der Trägerschaften auf Leitungsebene bislang nicht stattgefunden hat, stand zu Beginn das ge -
Die Website «Talents in Science» bietet schweizweit eine neutrale Plattform für die Ausbildungsberufe der Branche und ist zugleich Anlaufstation für Stellensuchende, Berufsinformationszentren oder Vermittlungsorganisationen. (Bild: Adpic)
genseitige Kennenlernen der drei Verbände, ihrer Strukturen und Tätigkeiten im Vordergrund. Die Verbände sind für drei berufliche Grundbildungen und drei Abschlüsse in der höheren Berufsbildung verantwortlich. Gemeinsam setzen sie sich für die Attraktivität und das Ansehen der Berufe in der chemisch-pharmazeutischen Branche ein – dies im Kontext von Fachkräftemangel, demographischem und technologischem Wandel sowie drohender Attraktivitätsabnahme des Berufsbildungswegs. So haben
die Verbände bereits auf Ebene höherer Berufsbildung die Trägerstrukturen in einer Vereinsstruktur gebündelt: dem «Verein Höhere Berufsbildung Chemie Pharma Life Science».
Aktivitäten
Anschliessend wurden die Aktivitäten des «Netzwerks Berufsbildung» von Scienceindustries präsentiert. Das 2021 gegründete Netzwerk umfasst rund 20 ausbildende Unternehmen (Verbandsmitglieder) und weitere Anspruchsgruppen der chemisch-pharmazeu -
tischen Berufsbildung. Das Netzwerk ermöglicht den Erfahrungsaustausch und die Zusammenarbeit in Berufsbildungsfragen. Es befasst sich mit Themen wie Berufsentwicklung, Branchen- und Berufsmarketing oder bildungspolitischen Fragen. Im Branchen- und Berufsmarketing wurde die Initiative «Talents in Science» ins Leben gerufen. Die errichtete Landingpage (www.talents-in-science.ch) soll schweizweit eine neutrale Plattform für die Ausbildungsberufe der Branche bieten und als Anlaufstation für Stellensuchende, Berufsinformationszentren oder Vermittlungsorganisationen dienen. Derzeit wird auf der Webseite der Beruf «Chemie- und Pharmatechnologe/-technologin» vorgestellt. Im Frühling 2025 folgt der Beruf «Laborant/-in» und im Laufe des Jahres soll entschieden werden, wie die Berufe der höheren Berufsbildung integriert werden. Einerseits soll das «Talents in Science»-Logo präzisiert und andererseits die französische Version der Landingpage vorangetrieben werden.
Imagekampagne
Weiter wurde die Imagekampagne zur Steigerung der Be -
kanntheit der chemisch-pharmazeutischen Berufe vorgestellt. Diese Aktivität beruht auf der Initiative der Mitglieder des Netzwerks Berufsbildung von Scienceindustries. Landesweit werden mittels Videos und Inhalten in den sozialen Medien die Produktions- und Laborberufe bei Jugendlichen und deren «Einflusspersonen» bekannter gemacht. Es wurde darauf hingewiesen, dass es wichtig sei, dadurch auch die Berufsbezeichnungen selbst bekannter zu machen (Chemie- und Pharmatechnologe/-technologin EFZ im Gegensatz zu «Chemikant»).
Ein zentrales Anliegen der Unternehmen ist die Besetzung
offener Lehrstellen. Hier könnte eine verstärkte Zusammenarbeit Abhilfe schaffen. Beispielsweise würde es helfen, wenn Firmen bei Absagen auf «Talents in Science» verweisen, wo Stellen der chemisch-pharmazeutischen Berufe ausgeschrieben werden. Dies kann die Einrichtung und Bewirtschaftung eines gemeinsamen Talentpools mit Verweis auf offene Lehrstellen bei Absagen ermöglichen.
In der anschliessenden Diskussion wurde der Ansatz eines gemeinsamen, schweizweiten Auftritts der Branche begrüsst. Ziel ist es, dass nach der Sommerpause die Zusammenarbeit der Trägerstrukturen im
SEKTION FRICKTAL
Protokoll der 37. Generalversammlung
Datum: 14. März 2025, Ort: Auberge Passepartout, Bahnhofstrasse 3, 5079 Zeihen, Zeit: 18.05 bis 19.05 Uhr, mit anschliessendem Rahmenprogramm.
Teilnehmer: Dieter Brunner, Daniel Giebson, Peter Siebenhaar, Filipp Chlebus, Alois Leisibach, Andreas Näf, Patrik Zumsteg, Stefan Petryna, Kurt Bächtold, Andreas Ruess, Norbert Inderwildi, Alessandro Laneri, Fabio Laneri, Marcel Grenacher, Patrick Merkofer Entschuldigt: Timo Stollenmaier, Rolf Hasler, Hans Gloor
Traktanden
1. Begrüssung: Dieter Brunner, Präsident, begrüsst die Teilnehmer der 37. GV der Sektion Fricktal. Wir freuen uns besonders über den Besuch des Zen-
Berufs- und Branchenmarketing festgelegt wird.
Berufsentwicklung
Ein weiteres Thema war die Berufsentwicklung. Die Teilnehmenden diskutierten, wie die Trägerschaft ein dynamisches System etablieren kann, das mit der Geschwindigkeit der Entwicklungen in der Arbeitswelt Schritt hält. Zudem wurde erörtert, welche Kompetenzen Berufsleute mitbringen müssen und ob die berufliche Grundbildung zu umfangreich gestaltet ist. Auch die hohe Mobilität von Absolventinnen und Absolventen wurde als Herausforderung identifiziert, da Fachkräfte in den Lehrbetrieben gefragt sind.
Im Bereich beruflicher Grundbildung stellt sich die Frage einer Koordination der Trägerschaften, um Durchschlagskraft und Flexibilität zu ermöglichen. Der gemeinsame Ansatz auf Ebene höherer Berufsbildung kann als Beispiel dienen. Dieser Aspekt soll weiterverfolgt und diskutiert werden. Abschliessend wurde vereinbart, das Treffen der Trägerschaften jährlich bei Scienceindustries zu wiederholen, um eine kontinuierliche und aktive Zusammenarbeit zu fördern.
Trägerschaften SCV, Scienceindustries und FLB März 2025
tralvorstands, in der Person von Kurt Bächtold. Vor der GV fand bereits ein Apéro statt.
2. Wahl des Stimmenzählers: Marcel Grenacher wird zur Wahl des Stimmenzählers vorgeschlagen. Seine Wahl erfolgt einstimmig. Es sind 15 Personen anwesend, alle 15 sind stimmberechtigt. Das absolute Mehr beträgt 8.
2. Wahl des Tagespräsidenten: Alois Leisibach wird zur Wahl des Tagespräsidenten vorgeschlagen. Seine Wahl erfolgt einstimmig.
3. Protokoll der 36. ordentlichen Generalversammlung: Das Protokoll der 36. ordentlichen GV wird auf der Website des Verbands, www.cp-technologe.ch, und in der ChemieXtra veröffentlicht.
3.1. Genehmigung des Protokolls: Das Protokoll wird einstimmig genehmigt.
4. Wahl des Vorstands: 4.1. Präsident: Dieter Brunner stellt sich erneut zur Wahl. Er wird einstimmig gewählt.
4.2. Kassier: Filipp Chlebus stellt sich erneut zur Wahl. Er wird einstimmig gewählt.
4.3. Daniel Giebson (Events), Peter Siebenhaar (Events) und Patrick Merkofer (Vizepräsident) stellen sich erneut zur Wahl. Sie werden einstimmig gewählt.
5. Anträge: Es sind keine Anträge seitens Mitglieder eingegangen. ZV-Anträge siehe unter Abschnitt 11.
6. Jahresbericht des Präsidenten: Dieter Brunner gibt in seinem Jahresbericht die Situ -
ation von 2024 wieder. Der Bericht wird separat auf der Webseite des Verbands, www. cp-technologe.ch/sektionen/ fricktal, und in der ChemieXtra veröffentlicht.
7. Jahresbericht Veranstaltungen: Daniel Giebson blickt zusammen mit den Teilnehmern zurück auf ein aktives Verbandsjahr:
• 17. Februar 2024: Schokoladen-Workshop bei der Beschle Confiserie, Basel, mit anschliessendem Apéro riche
• 22. März 2024: GV im Wine & Dine, Elfingen
• 19. Oktober 2024: Novartis Pavillon, Basel, mit anschliessendem Besuch der Volta-Brauerei einschliesslich Abendessen Zu den Veranstaltungen wurde jeweils ein Bericht in der Che -
mieXtra und auf der Website des Verbands veröffentlicht.
7. Jahresrechnung und Revisionsbericht
Filipp Chlebus stellt die Jahresrechnung 2024 vor. Sie schliesst mit einer Vermögenszunahme von 2345 Franken ab. Erneut belasten nicht bezahlte Mitgliederbeiträge das Budget. Die Kassenprüfer Andreas Ruess und Stefan Petryna bestätigen die tadellose Kassenführung und schlagen den Stimmberechtigten vor, die Decharge zu erteilen.
7.1. Genehmigung der Jahresrechnung: Die Decharge wird einstimmig erteilt.
8. Mutationen: Filipp Chlebus gibt einen Überblick über die Mitgliederzahlen sowie die Einund Austritte.
8.1. Aufnahme von Neumitgliedern: Die Aufnahme der beiden neuen Mitglieder Timo Stollenmaier und Bastian Kreider erfolgt einstimmig.
8.2. Statuswechsel: Es erfolgt kein Statuswechsel.
8.3. Austritt und Ausschluss von Mitgliedern: Zwei Austritte durch Kündigung gingen ein (Rolf Hasler und Kurt Pfaff). Sechs Mitglieder werden wegen nicht bezahlter Beiträge (dreimal in Folge) zum Ausschluss diskutiert. Es wird beschlossen, noch eine Rechnung zuzustellen. Neu gehören der Sektion Fricktal 61 Mitglieder an.
9. Budget: Basierend auf den Erfahrungen aus den letzten Jahren und den geplanten Aktivitäten hat Filipp Chlebus den Budgetvorschlag 2025 erstellt. Die Details dazu werden den Teilnehmern erklärt. Das Budget sieht eine Vermögensabnahme von 15 Franken vor.
9.1. Genehmigung des Budgets: Das Budget wird einstimmig genehmigt.
10. Jahresprogramm 2025: Daniel Giebson stellt das Jahresprogramm 2025 vor. Neben den Aktivitäten der Sektion Fricktal stehen den Mitgliedern auch die Aktivitäten der anderen Sektionen des SCV offen.
Die Angebote der Sektion Fricktal im Überblick:
• Datum wird kommuniziert: Besichtigung der Sternwarte, Freiburg
• Datum wird kommuniziert: Cocktail-Kurs im Messeturm, Basel
• 24. April 2026: GV der Sektion Fricktal, Gasthaus Bären, Hottwil Weitere Termine:
• 22. November 2025: Klausur des SCV-Zentralvorstands, Bern
• 20. Juni 2026: SCV-Delegiertenversammlung, Bern Alle Termine werden auf der Website des Verbands, www. cp-technologe.ch, und in der ChemieXtra veröffentlicht. Das Jahresprogramm wird einstimmig angenommen.
11. Bericht vom Zentralvorstand: Wir freuen uns besonders über die Teilnahme von
Kurt Bächtold, dem Präsidenten des Zentralvorstands. Er nimmt die Gelegenheit wahr und gibt uns einen Überblick über die Verbandsaktivitäten im Zentralvorstand.
12. Aufruf an unsere Mitglieder: Ein Verband lebt durch seine Mitglieder – Werbung für neue Mitglieder lohnt sich. Für jedes neue SCV-Mitglied winkt eine tolle Prämie! Details unter www.cp-technologe.ch und beim Vorstand.
Auberge Passepartout, Zeihen: Leidenschaft ist die beste Voraussetzung für kulinarischen Genuss. In der Auberge Passepartout werden Speisen stets frisch zubereitet. Mit Speisen allein ist das Programm aber noch nicht gefüllt. Neben Übernachtungsmöglichkeiten im Gasthof Sommeil lockt das Eventlokal Le Bijou, in welchem wir dieses Jahr unsere GV abhalten. Für den nächsten Event muss nicht auf eine nächste GV der Sektion Fricktal gewartet werden. In der Auberge Passepartout findet monatlich Interessantes statt. Informationen zu kulinarischem und Events: www.auberge-passepartout.ch Anreise mal ganz elegant: Des Besitzers Leidenschaft
sind auch metallene Gefährte auf zwei und vier Rädern. Zum Dinner mal in einem eleganten Klassiker auf der Rückbank anreisen? Das lässt sich einrichten – natürlich samt Chauffeur. Und nach dem Genuss des passenden Weins fährt es sich auf der Rückbank sowieso entspannter als auf dem Fahrersitz.
Unsere GV ist gesellig und kulinarisch hochstehend: Der Vorstand der Sektion Fricktal setzt sich aus Geniessern zusammen. Davon profitieren auch unsere Mitglieder. Wir lassen uns vor, während (und besonders nach dem offiziellen Teil) der GV gern verwöhnen. Alte Bekannte treffen, über gute und spannende Zeiten diskutieren und einfach eine gesellige Zeit miteinander erleben. In diesem Sinne steht das diesjährige Rahmenprogramm der Sektion Fricktal. Hast du unsere diesjährige GV verpasst? Schade! Umso mehr freuen wir uns auf deine Teilnahme im nächsten Jahr. Als Mitglied der SCV-Sektion Fricktal bist du stets am Puls des Geschehens, wenn es um Chemie, Pharma und Biotech geht.
Patrick Merkofer, März 2025
GV der SCV-Sektion Fricktal: Die Spannung steigt, die gute Laune bleibt. (Bild: SCV)
SEKTION NORDWESTSCHWEIZ
Workshop «Brot und Gebäck» am Freitag, 20. Juni 2025
Das Brot der Konditorei Buchmann wird mit langer Triebführung und natürlichem Sauerteig hergestellt. In diesem Workshop erfahren Sie, wieso Ihr Brot im Gegensatz zu Industriebroten gesünder und aromatischer ist sowie eine längere Frischhaltung aufweist. Die Teilnehmenden lernen die
Backstube und regionale Rohstoffe wie «Urdinkel» kennen und machen einen Urdinkel-Zopf und ein Urdinkel-Brot. Ein Einblick in die Herstellung des mit Silber prämierten Pain au Chocolat mit anschliessender Degustation wird nicht vorenthalten! Zudem gibt es Rezepte für zuhause.
Die Veranstaltung startet gemütlich mit einem Apéro um 16:30 Uhr an der Emil Frey-Strasse 157 in Münchenstein. Weiter werden wir in der Produktion kleine Workshops zum Thema Brot und anderen Backwaren durchführen.
Zeitplan:
16:30 Uhr – Apéro
17:30 Uhr – Workshop Brot und andere Backwaren
19:30 Uhr – Imbiss inkl. Getränke
Preis:
50 CHF pro Person für SCV-Mitglieder (80 CHF für Nicht-Mitglieder)
Sonstiges:
Für die Durchführung der Veranstaltung müssen mindestens 10 Personen teilnehmen.
Es wird dringend empfohlen mit dem ÖV anzureisen.
Anmeldung:
Bitte melde Dich an bis spätestens am Montag, 9. Juni 2025 bei Felice Bertolami – per Telefon, WhatsApp oder SMS an +41 (0)78 799 64 90 oder via E-Mail an felice.bertolami@ gmx.ch.
Teile uns dabei auch mit, ob du Vegi oder Fleisch bevorzugst und wie viel Personen daran teilnehmen. Solltest Du verhindert sein, musst du Dich abmelden.
Wir freuen uns auf Deinen Besuch bei der Konditorei Buchmann und hoffen auf ein zahlreiches Erscheinen!
Vorstand Sektion Nordwestschweiz, März 2025
The Modeling & Simulation Event of the Year!
Join us at the Meervaart Theater on October 29–31 for the COMSOL Conference 2025 Amsterdam. At this event, you can connect with industry leaders, explore the poster hall, and choose from 20+ minicourses on best practices and modeling techniques.
Weshalb selbergemachtes Brot gesünder und aromatischer ist, erfahren Sie im Workshop. (Bild: Buchmann)
App für personalisierte Krebsbehandlungen
Die Präzision von Brustkrebsbehandlungen lässt sich mit einer App auf der Basis von MultiphysikSimulations-Software so stark verbessern, dass womöglich sogar unnötige Eingriffe vermeidbar werden.
Multiphysik-Simulations-Software hilft dabei, die Interaktion von Geräten und Medikamenten mit dem menschlichen Körper genau darzustellen. Ein aktuelles Beispiel betrifft die personalisierte onkologische Versorgung von Brustkrebspatientinnen. Unter Verwendung von prädiktiver Onkologie und computergestützter Modellierung lassen sich das Fortschreiten des Tumors simulieren und Behandlungsergebnisse vorhersagen.
Eine auf Multiphysik-Simulation basierte App mit der Bezeichnung Cancermate (IBMB Srls, Potenza, Italien) integriert virtuelle Biomarker, die biologische Prozesse widerspiegeln und die traditionellen klinischen Biomarker (z.B. Ki67) und tumorinfiltrierende Lymphozyten
(TILs) ergänzen. Diese Biomarker werden zur Berechnung der Tumorprogression und des Ansprechens auf die Behandlung verwendet und helfen Onkologen dabei, ihre Therapiestrategien anzupassen, um bessere Ergebnisse für die Patienten zu erzielen. Die Benutzeroberfläche der App enthält Eingabefelder für Patientendaten wie den Zeitpunkt des Tumorbeginns, die Tumormasse und die Biomarkerwerte, so dass Kliniker das prognostizierte Tumorwachstum und
die Medikamentenkonzentration im Zeitverlauf visualisieren können. Die App ist als Stand-alone-Software verfügbar und wurde mit klinischen Daten validiert. Es ist bereits geplant, ihre Anwendung auf andere Krebsarten und Therapien auszuweiten.
Um bei der Analyse von Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten (ADCs) schnell zu einer hohen Auflösung zu kommen, stehen jetzt neue Säulen für die hydrophobe Interaktionschromatographie (HIC) zur Verfügung.
ADCs schicken sich aktuell an, aus einer «normalen» Chemotherapie eine zielgerichtete Therapie zu ma -
chen. Dazu wird ein Arzneistoff über einen Peptidlinker mit einem Antikörper verknüpft. Dieser bringt den Wirkstoff an den richtigen Ort – sprich: zu den Krebszellen –und zerstört diese selektiv und mit möglichst wenig Kollateralschäden an gesunden Zellen. Gegen Brustkrebs oder beim diffusen grosszelligen B-Zell-Lymphom konnten
Antikörper-Wirkstoff-Konjugate schon Erfolge erzielen. Im Zuge ihrer Entwicklung bzw. Herstellung ist mit analytischen Verfahren zu ermitteln, welche ADCs in einem Gemisch nebeneinander vorliegen. Bei der HIC ist es vor allem die homogene Partikelgrössenverteilung, die zu den Vorteilen führt: In der Regel innerhalb von sieben Minuten trennen die Säulen alle ADCVarianten, und die Bestimmung der Verhältnisse von Wirkstoff und Antikörper (Drug-to-Antibody-Ratio; DAR) wird in dieser Zeit auch schon erledigt.
Die neuen Säulen sind mit Phenylund, alternativ dazu, mit Butyl-Liganden erhältlich. Damit eignen sie sich für unterschiedlichste Konjugate, Proteine und sogar für grössere Nukleinsäuren wie Plasmide.
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Mini - Hochdruck-Reaktoren - mitund ohne PTFE-Auskleidung - Edelstahl, Edelstahl/Hastelloy,Hastelloy
- 25 mlbis5500 ml - bis230°C/300°C/200 bar
Mini-HochdruckReaktoren – mit und ohne PTFE-Auskleidung – Edelst ahl, Edelstahl/Hastelloy, Hastelloy
Mini-Reaktor bis 25ml oder bis 40 ml
Mini-Reaktor bis 25ml oder bis 40 ml
10 ml bis 100 ml – bis 230 ° C / 300 ° C / 200 bar
Mini - Hochdruck-Reaktoren - mitund ohne PTFE-Auskleidung - Edelstahl, Edelstahl/Hastelloy,Hastelloy - 10 ml bis 100 ml - bis230°C/300°C/200 bar
Mini - Hochdruck-Reaktoren - mitund ohne PTFE-Auskleidung - Edelstahl, Edelstahl/Hastelloy,Hastelloy - 10 ml bis 100 ml - bis230°C/300°C/200 bar
Inwendig metallfreie(nurPTFE)
Inwendig metallfreie (nur PTFE) HochdruckReaktoren – 30 0 ml – 1300 ml – bis 230 ° C / 200 bar – selbst für HCL geeignet
Inwendig metallfreie(nurPTFE) Hochdruckreaktoren - 300 ml – 1300 ml - bis230°C/200 bar - selbstfürHCL geeignet
Inwendig metallfreie(nurPTFE) Hochdruckreaktoren - 300 ml – 1300 ml - bis230°C/200 bar - selbstfürHCL geeignet Hil-TradeGmbH Dorfstrasse 26 /8902 Urdorf Tel.044 777 17 29 /Fax64 Email: info@hiltrade.ch Web:www.hiltrade.ch
Hil-TradeGmbH
BR-Reaktoren 75 ml bis 5700 ml Reaktor-Systeme -Edelstahl -Hastelloy
Dorfstrasse 26 /8902 Urdorf
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BR-Reaktoren 75 ml bis 5700 ml Reaktor-Systeme -Edelstahl -Hastelloy
www.berghof.com
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Hil-Trade Gmb H Dorfstrasse 26 CH-8902Urdor f Telefon 044 77 7 17 29 info@hiltrade.ch www.hiltrade.ch
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Schnellkupplung statt Prozessöffnung
Die REconnect Schnellkupplung von Labom ermöglicht das sichere, leckagefreie Trennen von Druckmittlersystemen – ganz ohne Öffnen des Prozesses. Messgeräte lassen sich damit schnell, einfach und unterbrechungsfrei austauschen oder kalibrieren. Gerade in sensiblen Bereichen wie Pharma, Chemie, Lebensmittel- und Biotechnologie bietet das entscheidende Vorteile: Hygienestandards bleiben gewahrt, Risiken sinken, die Prozesssicherheit steigt.
– Höhere Sicherheit – weniger Eingriffe, geringere Risiken
– Reduzierter Aufwand – spart Zeit und senkt Kosten
Die REconnect Schnellkupplung ist die ideale Lösung für Anwendungen mit toxischen, sensiblen oder hygienisch kritischen Medien – vakuum- und druckfest bis 100bar, einfach bedienbar durch abnehmbaren Verbindungsbügel, silikonfrei und autoklavierbar.
Optimieren Sie Ihre Prozesse – zuverlässig, sicher und wirtschaftlich. Die Zimmerli Messtechnik AG ist seit vielen Jahren erfolgreicher Vertriebspartner von Labom – dank unserer fundierten Erfahrung und persönlicher Beratung finden wir mit Ihnen die optimale Lösung für Ihre Anwendung.
Zimmerli Messtechnik AG CH-4125 Riehen www.zimmerliag.com info@zimmerliag.com
Die Antwort kennt stets die NMR
Wissenschaft lebt von der Kunst, die richtigen Fragen zu stellen. Die Antwort ist oft mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) zu finden, vorausgesetzt, man finden jemanden, der sie virtuos beherrscht. Der eine möchte eine zerstörungsfreie Identitätsprüfung durchführen und fragt: Ist Stoff x in meiner Probe? Ein anderer fragt nach der Struktur eines Moleküls, wobei vom kleinen Alkan bis zum Nukleinsäurefragment praktisch alles aufgeklärt werden kann. Ein dritter möchte wissen: Wie wechselwirken unterschiedliche Moleküle in meiner Probe miteinander? Um jedoch die vielen Fragen aus Forschung und Entwicklung beantworten zu können, bedarf es des richtigen NMR-Experiments. Das Spektrum reicht von der eindimensionalen NMR mit unterschiedlichen Atomkernen (z.B. 1H, 13C, 15N, 19F, 31P) über verschiedene zweidimensionale NMR-Experimente (z.B. HSQC, HMBC, COSY, NOESY, TOCSY) bis zur massgeschneiderten quantitativen NMR-
Kittel mit Einsatzbereich bis zum Reinraum
Laborkittel aus einem speziellen, textilähnlichen Material vereinen einen weitreichenden Arbeitsschutz mit hohem Tragekomfort und eignen sich überdies für Reinräume.
Solche Laborkittel gewähren Schutz vor chemischer, biologischer und physikalischer Einwirkung und tragen zur Einhaltung von Sicherheits- und Hygienestandards bei. Insbesondere bieten sie Widerstand gegen infektiöse Erreger, weisen eine antistatische Ausrüstung auf und sind für Reinräume ISO-Klasse 7 (GMP-Grade C) geeignet.
Gleichzeitig reduzieren die Laborkittel das Risiko, Proben und Laborräume durch Staub oder Anhaftungen der Alltagskleidung zu kontaminieren. Ihre typischen Einsatzbereiche überspannen die gesamte Breite der Laborarbeit. Dazu zählen beispielsweise das Routinelabor, die biologischen/biochemischen Forschung, die Entwicklung und Fertigung von Pharmazeutika und Kosmetika, die analytische Chemie und die Forensik (z.B. Kimtech Science A7 P+, Carl Roth). Für ihre vielfältigen Einsatzbereiche sind solche Laborkittel aus einem speziellen, textilähnlichen SMS-Ma -
Analysen (qNMR). Für eine solche Vielfalt empfiehlt sich ein breit aufgestellter Analytikdienstleister. Um wirklich jede Frage beantworten zu können, bedarf es nicht zuletzt einer modernen Ausstattung mit einem 600-Megaherzt-NMRSystem (z.B. Avance III HD 600, Bruker) und einem 24-PositionenAutosampler für den Rund-um-dieUhr-Betrieb. Für den streng regulierten Bereich (z.B. Pharma) ist darüber hinaus die GMP-Zertifizierung eines solchen Labors eine Selbstverständlichkeit.
RGCC International CH-6340 Baar nmrservices@rgcc-international.com www.rgcc-international.com/nmr
terial unter Verwendung von folienbeschichtetem, silikonfreiem Poly -
propylen gefertigt. Dabei handelt es sich um einen Tri-Laminat-Vliesstoff mit einer oberen Schicht aus Polypropylen-Spinnvlies, einer mittleren Schicht aus schmelzgeblasenem Polypropylen und einer unteren Schicht aus PolypropylenSpinnvlies. Das sorgt für eine abriebfeste und fusselarme Qualität, ein ebenso strapazierfähiges wie atmungsaktives Material.
Roth AG CH-4144 Arlesheim info@carlroth.ch www.carlroth.ch
ANTRIEBSTECHNIK
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