ChemieXtra 9/2017

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September 2017

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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2017

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EDITORIAL

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Die Botschaft hör ich wohl, . . . . . . allein mir fehlt der Glaube (Johann Wolfgang von Goethe, «Faust»). An diesen Aphorismus zu denken, ist gegenwärtig durchaus naheliegend. Erinnert sei an die Autoabgasproblematik, wo auf grossspurige Versprechen oft wenig Taten folgen. Dies gilt auch für die drei Artikel im Fokus ab Seite 4, in denen auf mögliche Beiträgen zur Klimaverbesserung eingegangen wird. Dass dabei die chemischen Industrie eine wichtige Rolle spielt, versteht sich von selbst.

In «Science» postulierten sechs Wissenschaftler ein Carbon Law: Alle zehn Jahre sollen die CO2-Emissionen um 50 Prozent gesenkt werden. Das Resultat: Im Jahr 2050 wird die Weltwirtschaft klimaneutral sein. Schön wärs. Allein schon die Vorgabe, dass die Kohle im Jahr 2030 aus dem Energiemix ausscheiden soll, ist angesichts der Bedeutung des Braunkohlebergbaus in Deutschland und China utopisch.

Gemäss einer umfassende Studie der Dechema Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie, im Auftrag des europäischen Chemieverbands Cefic erstellt, soll die Chemieindustrie bis 2050 klimaneutral produzieren.

Der Fokus liegt auf den wesentlichen Plattformchemikalien, die am Beginn der Wertschöpfungskette in grossen Mengen hergestellt werden: Ammoniak, Methanol, Ethylen, Propylen, Chlor sowie die Aromaten Benzol, Toluol und Xylol. Diese Chemikalien sind für etwa zwei Drittel aller Treibhausgas­ emissionen des Chemiesektors verantwortlich. Vieles wurde bereits erreicht: Seit 1990 hat die chemische Industrie ihre Energieintensität und die Treibhausgasemissionen halbiert. Was mich an den gut gemeinten Vorschlägen stört, ist der Hinweis darauf, dass zur Erreichung der hohen Ziele auch öffentliche Gelder eingesetzt werden müssten; das Verursacherprinzip scheint hier wieder einmal nicht zu gelten . . .

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Positiver stimmt ein Bericht aus Universität München zum Kampf gegen Alzheimer. Dort haben Forscher mittels Inhibitoren nicht nur die Produktion von Amyloid-β im Gehirn von Mäusen gehemmt beziehungsweise deren

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

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FOKUS

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Ein neuer Fahrplan weg von Kohle und Öl

Mit einem Fahrplan weg von Kohle und Öl, vorgelegt von internationale Experten, könnten die CO2-Emissionen bis zur Mitte des Jahrhunderts auf Null reduziert werden.

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CHEMIE «Eierschalen-Nanoreaktoren» im Modell

Ein Theorieteam hat mathematisch beschrieben, wie zwei verschiedene Moleküle mithilfe von Nanoreaktoren miteinander reagieren.

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BIOWISSENSCHAFTEN Kein Andocken dank blockierter Bindungsstellen

Spezielle Nanosysteme machen Viren und Bakterien unschädlich, indem sie die Zelloberfläche imitieren. Die Krankheitserreger verfangen sich darin ähnlich wie in einem Spinnennetz.

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Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

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

MEDIZIN Demenz: Produktion von Amyloid-β gehemmt

In Mäusen konnte für einen Inhibitor nachgewiesen werden, dass er die Amyloid-β-Menge reduziert und dadurch die normale Aktivität der Nervenzellen wiederherstellt.

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ERNÄHRUNG Versteckten Hunger bekämpfen

ETH-Forscher haben eine Reissorte entwickelt, die in ihren Körnern nicht nur die Spurenelemente Eisen und Zink anreichert, sondern gleichzeitig auch β-Carotin als Vorstufe von Vitamin A erzeugt.

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NEWS

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ILMAC LAUSANNE Une première pour la Suisse francophone

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PUBLIREPORTAGE

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Nanomaterial hilft Sonnenenergie speichern

FORSCHUNGSWELT Stabile Molekül-GraphenVerbindungen

Ein am PSI entwickelter Perowskit beschleunigt als Katalysator die Aufspaltung der Wassermoleküle in Elektrolyseuren, den ersten Schritt der Erzeugung von Wasserstoff.

Ein Forschungsteam konnte erstmals eine auch bei Raumtemperatur stabile Verbindung zwischen Graphen und einzelnen Molekülen demonstrieren.

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UMWELT

Multitaskingfähige Monoschichten aus zwei Chalkogeniden könnten künftig die Grundlage für Geräte sein, die zwei Dinge gleichzeitig erledigen sollen.

Über das gereinigte Abwasser gelangen Mikroverunreinigungen aus den Kläranlagen in Bäche und Flüsse, mit negativen Folgen.

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Bild: Pixabay

FOKUS

Sonne und Wind – zwei wichtige Elemente im Fahrplan weg von Kohle und Öl.

Carbon Law soll Emissionen bis 2050 auf Netto-Null bringen

Ein neuer Fahrplan weg von Kohle und Öl Angesichts der Kluft zwischen wissenschaftlich basierten Zielen zur Emissionsreduktion einerseits und den nationalen Selbstverpflichtungen zur Klimastabilisierung andererseits haben jetzt internationale Experten in «Science» einen Fahrplan weg von Kohle und Öl vorgelegt. Mit diesem könnten die CO2 -Emissionen bis zur Mitte des Jahrhunderts unter dem Strich auf Null reduziert werden – orientiert an einem Carbon Law der Halbierung der Emissionen aus fossilen Brennstoffen alle zehn Jahre.

Forscher haben in «Science» einen Fahrplan vorgelegt, wie die Weltwirtschaft rasch ihren CO2 -Ausstoss verringern kann.

Mit einer Halbierung der Treibhausgasemissionen in jedem Jahrzehnt als einfache Faustregel könnten disruptive Innovationen in Gang gebracht werden. Ein solches Carbon Law, ähnlich dem Moore’s Law in der Computerindustrie, könnte für Städte, Staaten und Wirtschaftszweige angewendet werden.

Carbon Law auf allen Ebenen anwendbar «Ein Carbon Law kann auf allen Ebenen angewendet werden, in allen Sektoren und Ländern, und zu entschlossenem Handeln in naher Zukunft ermutigen», sagen Johan Rockström, Direktor des Stockholm Resilience Centre der Universität Stockholm, und seine Kollegen. Ein Carbon Law kann durch die Verbindung kurzfristiger Massnahmen mit langfristigen Zielen «Schlüs24

selelemente für nationale und internationale Klimastrategien hervorbringen», erklären Rockström, und Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung. Der umfassende und auf Jahrzehnte ausgerichtete Fahrplan würde sich über vier Dimensionen erstrecken: Innovation, Institution, Infrastruktur und Investition – und er würde Sektoren von Landwirtschaft und Finanzwesen bis zu Industrie und Transportwesen umfassen.

Spätestens 2020 sollten die Emissionen aus fossilen Brennstoffen ihren Höhepunkt überschreiten und bis 2050 auf Null sinken, so die Wissenschaftler, wenn das in Paris vereinbarte UN-Klimaziel eingehalten werden soll, den globalen Anstieg der Temperaturen auf deutlich unter zwei Grad Celsius zu begrenzen. Richtet man sich nach dem Carbon Law, dann werden die grössten Schritte hin zur Dekarbonisierung früher gemacht statt auf später verschoben zu werden, erklären die Autoren.

Das verringere das Risiko, das im Rahmen des Klimaziels noch verbleibende Budget noch möglicher CO2 -Emissionen zu sprengen.

Ähnlich wie Moore’s Law in der Computerindustrie Parallel zu dem Halbieren der Emissionen alle zehn Jahre sollte ein genauso ehrgeiziger Ausbau der erneuerbaren Energien geschehen – exponenziell, also in einer immer steiler nach oben weisenden Kurve. Etwa indem der Anteil von Sonne, Wind und Biomasse im Energiesektor alle fünf bis sieben Jahre verdoppelt wird, Technologien wie zum Entziehen von CO2 aus der Atmosphäre voran getrieben werden, und entschlossen bei den Emissionen aus der Landwirtschaft und dem Roden von Wäldern umgesteuert wird.

«Wir stehen bereits am Beginn dieses Weges», sagt Leitautor Rockström. «Zuletzt hat sich der Anteil der Erneuerbaren im Ener9 /2017

FOKUS

giesektor alle 5,5 Jahre verdoppelt. Wenn diese Verdopplung im selben Tempo so weitergeht, dann sind die fossilen Brennstoffe deutlich vor 2050 raus aus dem System.»

Die Autoren sehen ein Ende der Kohle 2030 bis 2035 und des Öls 2040 bis 2045, auf der Grundlage ihres Carbon Law. Sie erklären, dass alle Wirtschaftszweige einen Fahrplan für jedes Jahrzehnt brauchen, der nach dieser Faustregel dem Weg zur Dekarbonisierung folgt, die nach dem Vorbild von Moore’s Law gebildet wurde.

Die nächste industrielle Revolution nicht verpassen Moores Law besagt, dass Computer-Prozessoren alle zwei Jahre ihre Leistung verdoppeln. Wiewohl dies weder ein Naturgesetz noch ein Gesetz im rechtlichen Sinne ist, hat sich diese Faustregel seit 50 Jahren bewährt und treibt noch immer disruptive Innovation an.

«Unsere Zivilisation muss bald einen sozioökonomischen Kipppunkt erreichen, und dieser Fahrplan zeigt auf, wie das geschehen kann», sagt Ko-Autor Hans Joachim Schellnhuber vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). «Wir müssen insbesondere konkrete Schritte hin zur vollständigen Dekarbonisierung bis 2050 aufzeigen. Unternehmen, welche diese Schritte vermeiden und weiter herumtrippeln, werden die nächste industrielle Revolution verpassen – und damit ihre beste Chance für eine gewinnbringende Zukunft.»

Ko-Autor Nebojsa Nakicenovic, stellvertretender Direktor des International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) erklärt: «Die Menschheit muss die Grosse Transformation hin zur vollständigen Dekarbonisierung angehen. Das Carbon Law ist eine bezwingende Strategie; ein Fahrplan, um die Emissionen auf Null zu brin-

Meilensteine auf dem Weg zur Dekarbonisierung bis 2050 Jedes Jahrzehnt muss ein Meilenstein erreicht werden: – 2020: 40 Gigatonnen CO2 Abbau der Subventionen für fossile Brennstoffe. Einführung eines CO2 -Preises, der bei 50 US-Dollar pro Tonne beginnt und bis 2050 auf 400 US-Dollar pro Tonne steigt. Grossskalige Steigerung von Energie-Effizienzmassnahmen und der Erprobung der CO2 -Abspaltung, beginnend mit 100 bis 500 Megatonnen CO2 pro Jahr.

– 2030: 20 Gigatonnen CO2 Die Kohle scheidet aus dem Energiemix aus. Das Bauen wird komplett CO2 -neutral oder speichert sogar Kohlenstoff, mehrere Städte erreichen die CO2 -Neutralität. Die CO2 -Abtrennung von 1 bis 2 Gigatonnen CO2 beginnt.

– 2040: 10 Gigatonnen CO2 Öl scheidet aus dem Energiemix schon früh in diesem Jahrzehnt aus. Europa ist ebenfalls schon zu Beginn dieser Dekade nahe bei null Emissionen. Andere Kontinente beenden das Jahrzehnt nahe bei null Emissionen.

– 2050: 5 Gigatonnen CO2 Die Weltwirtschaft ist CO2 -neutral. gen und damit das globale CO 2 -Budget einzuhalten und das Klima bei weniger als zwei Grad Temperaturanstieg gegenüber der vorindustriellen Zeit zu stabilisieren.»

Niedrigere Kosten, sauberere Luft, mehr Jobs «Das Carbon Law skizziert in allgemeiner aber quantitativer Weise einen Pfad zu den Zielen von Klimaschutz und Nachhaltigkeit», sagt Ko-Autor Joeri Rogelj vom IIASA. «Es entwirft eine Vision rascher Emissionsreduktionen in Verbindung mit nachhaltigen Optionen zum Entziehen von CO 2 aus der Atmosphäre. Es zeigt sehr klar, dass nicht eine einzige Lösungsmassnahme alles leisten kann – und diese Unsicherheit bedeutet, dass wir mehrere Lösungsansätze gleichzeitig verfolgen müssen.»

Malte Meinshausen, Direktor des Climate & Energy College an der Universität Melbourne, erklärt: «Diejenigen Regionen, die zukunftsfähige erneuerbare Energien und Investitionen in Speichertechnologien vor-

anbringen, werden aus der Null-Emissions-Zukunft eine wirtschaftliche Chance für sich machen. Während wir jahrelang den Abbau der althergebrachten fossilen Verbrennungstechnologien nur als Last gesehen haben, wird nun endlich die andere Seite sichtbar: niedrigere Kosten, mehr Jobs und sauberere Luft.»

Wenn die Welt einem Carbon Law folgen würde, das auf veröffentlichten Energieszenarien beruht, so hätte sie eine 75-Prozent-Chance, die globale Erwärmung unter zwei Grad gegenüber den vorindustriellen Temperaturen zu halten – ein Ziel, das die Staaten der Welt beim Pariser Gipfel 2015 vereinbart haben.

Originalpublikation Johan Rockström, Owen Gaffney, Joeri Rogelj, Malte Meinshausen, Nebojsa Nakicenovic, Hans Joachim Schellnhuber, «A roadmap for rapid decarbonization», Science 24 Mar 2017, Vol. 355, Issue 6331, pp. 1269– 1271; DOI: 10.1126/science.aah3443 www.pik-potsdam.de

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FOKUS

Klimafreundliche Energie- und Rohstoffversorgung

Chemieindustrie bis 2050 klimaneutral Wie die chemische Industrie bis 2050 klimaneutral werden kann, untersucht die neue Studie «Low carbon energy and feedstock for the European chemical industry» (Klimafreundliche Energie- und Rohstoffversorgung für die europäische Chemieindustrie). Sie wurde von der Dechema Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie erstellt und vom europäischen Chemieverband Cefic veröffentlicht.

Die Studie «Low carbon energy and feedstock for the European chemical industry» untersucht die Technologieoptionen und möglichen Entwicklungsszenarien hin zu einer klimaneutralen, aber zugleich wettbewerbsfähigen europäischen Chemieindustrie bis zum Jahr 2050. Der Fokus der Studie liegt auf den wesentlichen Plattformchemikalien, die am Beginn der Wertschöpfungskette in grossen Mengen produziert werden (Ammoniak, Methanol, Ethylen, Propylen, Chlor und die Aromaten Benzol, Toluol und Xylol) und für etwa zwei Drittel aller Treibhausgasemissionen des Chemiesektors verantwortlich sind.

Die chemische Industrie hat sich zum Ziel gesetzt, eine führende Rolle bei der Transformation der europäischen Wirtschaft hin zu Klimaneutralität und Kreislaufwirtschaft zu spielen. Dafür entwickelt sie innovative klimafreundliche und energiesparende Lö-

sungen für ihre eigenen Prozesse, aber auch chemische Produkte für andere Branchen.

Der Generaldirektor des europäischen Chemieverbandes Cefic Marco Mensink sagt dazu: «Viele vielversprechende klimafreundliche Technologien sind heute schon in einem relativ fortgeschrittenen Entwicklungsstadium verfügbar. Die Industrie muss einen Weg finden, um Hürden bei Investitionen, Rohstoff- und Energieversorgung zu überwinden, damit sie in grossem Massstab in Europa eingesetzt werden können.»

Kurt Wagemann, Geschäftsführer der Dechema, ergänzt: «Wenn die Technologien, die in dieser Studie untersucht wurden, zur Anwendung kämen, könnte der CO2 -Ausstoss der chemischen Industrie selbst im konservativsten Szenario sehr signifikant verringert werden.»

Analyse der verfügbaren Technologien

Die Studie ist auf dem Internet verfügbar (ht tp://dechema.de/2017+7+Cefic_ Studie. html).

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Die Studie analysiert die Technologien, die der chemischen Industrie zur Verfügung stehen, und umreisst die notwendigen Rahmenbedingungen, damit die europäische Chemieindustrie den Übergang zur Klimaneutralität verwirklichen kann. Sie liefert einen ersten vollständigen Überblick über die verfügbaren Technologien für die wichtigsten chemischen Produktionsprozesse und beschreibt, was nötig ist, um die industrielle Basis, die heute von Schiefergas und niedrigen Ölpreisen bestimmt wird, zu ertüchtigen: – ein grosses Angebot an klimafreundlichem Strom in erheblich gesteigerten Mengen und zu wettbewerbsfähigen Preisen – Zugang zur alternativen Rohstoffen (beispielsweise biobasierte Rohstoffe,

Kohlendioxid oder Abgase aus Industrieprozessen) – ein Steuersystem, das die Modernisierung überalterter Produktionsanlagen und industrieller Ausrüstung oder den Bau neuer Werke ermöglicht – Unterstützung für das Scale-Up und eine Verteilung von Investitionsrisiken für Technologien, die im Pilotstadium oder mit hohen Investitionsrisiken verbunden sind, mit öffentlichen Geldern oder Public-Private-Partnerships – Innovation und Forschung im Bereich neuer chemischer Verfahren, die dazu beitragen, vorhandene Hürden zu überwinden – Voraussetzungen für Geschäftsmodelle, die die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Sektoren fördern, um nachhaltige Wege zu Nutzung von Kohlendioxid zu entwickeln Die chemische Industrie hat ihre Energieintensität und ihre Treibhausgasemissionen seit 1990 bereits halbiert, aber die Herstellung von Chemikalien gehört weiterhin zu den energieintensivsten industriellen Prozessen. Die Branche klimaneutral zu machen und gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit innerhalb einer vollständigen Kreislaufwirtschaft in Europa zu erhalten, ist eine wesentliche Herausforderung, die die Industrie nicht allein bewältigen kann.

Kontakt Dechema e.V. Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Theodor-Heuss-Allee 25 D-60486 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)69 7564-0 info@dechema.de www.dechema.de

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Bild: Fotolia/mitifoto

FOKUS

Zu den Meilensteinen der Experten gehört der Ausstieg aus allen Kohlekraftwerken (Bild: Braunkohleabbau in Garzweiler mit Kraftwerken).

Senkung des globalen Ausstosses von Treibhausgasen

Für eine CO2-Wende bis ins Jahr 2020 Wenige Tage vor dem G20-Gipfel der führenden Wirtschaftsmächte in Hamburg setzten Experten sechs Meilensteine für eine saubere industrielle Revolution. Dieser Aufruf in «Nature» zu starken kurzfristigen Massnahmen ist das Gegenstück zum langfristigen Ansatz des Carbon Law, der in «Science» veröffentlicht wurde.

Zusammen zeigen sie den Weg in die Dekarbonisierung auf.

«Wir stehen kurz davor, die Wende in der Kurve der Treibhausgas-Emissionen bis 2020 hinbekommen zu können – so wie es die Wissenschaft rät, um die UN-Nachhaltigkeitsziele zu schützen, zu denen vor allem auch die Ausrottung extremer Armut gehört», sagt Christiana Figueres, Leitautorin des «Nature»-Kommentars und frühere Chefin der UN-Klimarahmenkonvention (UNFCCC). «Diese monumentale Herausforderung fällt zusammen mit einer noch nie dagewesenen Bereitschaft, sich selbst Ziele zu setzen; auf der Ebene der subnationalen Regierungen in den USA, der Regierungen auf allen Ebenen ausserhalb der USA, und dem privaten Sektor. Diese Chance für die nächsten drei Jahre ist historisch einmalig.» Figueres führt die Mission 2020 an, eine breite Kampagne, die sich dafür stark macht, Kohlendioxidemissionen ab 2020 zum Sinken zu bringen.

Zu den Autoren und Mitunterzeichnern der 9/2017

Veröffentlichung in «Nature» zählen mehr als 60 Wissenschaftler, Entscheider aus Politik und Wirtschaft, Ökonomen und Analysten, einschliesslich Gail Whiteman von der Universität Lancaster; Sharan Burrow, Generalsekretärin des internationalen Gewerkschaftsbundes (International Trade Union Confederation); Paul Polman, Chef von Unilever plc; Anthony Hobley, Leiter des Carbon Tracker; Christian Rynning-Tønnesen, Vorsitzender von Statkraft; und Jonathan Bamber, Präsident der European Geosciences Union.

Grosse Transformation zur Nachhaltigkeit Die Autoren sind zuversichtlich, dass sowohl der technologische Fortschritt als auch das politische Momentum einen Punkt erreicht haben, der den Beginn der «grossen Transformation zur Nachhaltigkeit» ermöglicht.

2020 ist wichtig, weil in diesem Jahr die USA rechtlich die Möglichkeit zum Austritt aus dem Pariser Klimavertrag haben. Noch wichtiger als die politischen sind aber die physikalischen Erwägungen. Die jüngste Forschung zeigt: Wenn wir das Verringern der CO2 -Emissionen bis in die Zeit deutlich nach 2020 verzögern, dann wird es schwer, den weltweiten Anstieg der Temperaturen auf weniger als zwei Grad zu begrenzen. Ein Überschreiten dieser Grenze ist riskant, weil eine Reihe von Kippelementen im Erdsystem, etwa die grossen Eisschilde, dann destabilisiert werden könnten.

«Wir sind in den vergangenen hundert Jahren gesegnet gewesen mit einem bemerkenswert widerstandsfähigen Planeten, der einen Grossteil unserer Klimasünden noch verkraften konnte», sagt Johan Rockström vom Stockholm Resilience Centre, er ist Ko-Autor des Kommentars in «Nature» wie auch der Veröffentlichung in «Science».

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FOKUS

«Jetzt erreichen wir das Ende dieser Ära und müssen die globale Emissionskurve unverzüglich nach unten biegen, um die grössten Auswirkungen auf unsere moderne Welt noch zu verhindern.»

Die Klimamathematik ist brutal klar Tatsächlich kommt ein gesellschaftlicher Kipppunkt in Sicht, so zeigen die Experten.

Die Energieerzeugung aus Wind und Sonne boomt bereits. In Europa zum Beispiel beruhten 2016 drei Viertel des Zubaus an Energiekapazitäten auf den Erneuerbaren.

China baut sehr schnell ein nationales System für den Emissionshandel auf. Zugleich werden Finanzmarktakteure wie BlackRock aus den USA bei fossilen Investitionen zunehmend vorsichtig.

Die sechs Meilensteine der Experten für 2020 reichen vom Energiesektor (Erhö-

hung des Anteils der Erneuerbaren an der globalen Stromversorgung auf 30 Prozent und Ausstieg aus allen Kohlekraftwerken) bis hin zum Transportsektor (Erhöhung des Marktanteils der Elektrofahrzeuge an den Neuwagenverkäufen auf 15 Prozent weltweit, gegenwärtig beträgt er grob 1 Prozent) und zum Finanzsektor (Mobilisierung von jährlich einer Billion US Dollar für Klimaschutz).

«Die Klimamathematik ist brutal klar: Die Welt kann zwar nicht innerhalb von wenigen Jahren geheilt werden, aber wenn wir nichts tun, dann können wir sie durch Fahrlässigkeit bereits bis 2020 tödlich verwunden», sagt Hans Joachim Schellnhuber vom Potsdam-Institut, Ko-Autor des Kommentars in «Nature» wie auch des Artikels in «Science». Entschlossenes Handeln bis 2020 ist notwendig, aber natürlich nicht hinreichend – es muss die Richtung vorgeben, um dann jedes Jahrzehnt

die CO 2 -Emissionen zu halbieren. So wie das legendäre Moore’s law, demzufolge sich die Rechenkraft von Computerprozessoren ungefähr alle zwei Jahre verdoppelt, kann das Carbon Law eine sich selbst erfüllende Prophezeiung sein, die Innovation und Marktkräfte mobilisiert, so Schellnhuber. «Das wird dann nicht mehr zu stoppen sein – aber nur, wenn wir jetzt die Welt in Bewegung setzen.»

Originalpublikation Christiana Figueres, Hans Joachim Schellnhuber, Gail Whiteman, Johan Rockström, Anthony Hobley, Stefan Rahmstorf, «Three years to safeguard our climate», Nature (2017); DOI: 10.1038/546593a

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CHEMIE

Beschleunigte Reaktionen zwischen zwei Molekülen

«Eierschalen-Nanoreaktoren» im Modell Ein Theorieteam aus dem HZB hat erstmals mathematisch beschrieben, wie zwei verschiedene Moleküle mithilfe von Nanoreaktoren miteinander reagieren. Nanoreaktoren sind winzige Systeme, die chemische Reaktionen beschleunigen, also wie ein Katalysator wirken. Die teilweise überraschenden Einsichten ermöglichen Vorhersagen, wie sich Reaktionen besser steuern lassen. Das Modell ist auf viele Forschungsfragen anwendbar, insbesondere auch auf Prozesse in Energiematerialien.

zwischen lässt sich bei vielen künstlichen Nanoreaktoren die Durchlässigkeit hervorragend kontrollieren, sogar schalten, zum Beispiel durch Veränderungen der Temperatur oder anderer Parameter», betont Won Kyu Kim, ebenfalls Postdoc in der Gruppe um Dzubiella.

Bild: HZB

Aktivierung durch Sonnenlicht inklusive

Skizze eines Eierschalen-Nanoreaktors: Zwei Ausgangsmoleküle, A und B, diffundieren aus der Lösung durch die Reaktorhülle und reagieren am katalytischen Nanoteilchen (gelb) zum Produkt C.

In biologischen Organismen übernehmen oft Proteine oder Enzyme die Rolle von Nanoreaktoren. Doch im Labor lassen sich auch künstliche Nanoreaktoren herstellen.

Eine wichtige Klasse dieser Nanoreaktoren ist wie ein Ei aufgebaut: Ein katalytisch aktives metallisches Nanopartikel sitzt wie das Eigelb im Zentrum, umhüllt von einer Schale aus vernetzten Polymermolekülen.

Solche Nanoreaktoren schaffen eine einzigartige Umgebung für die gewünschten Reaktionen.

«Wir haben erstmals mathematisch beschrieben, wie zwei Moleküle in solchen Nanoreaktoren transportiert werden, um miteinander zu reagieren. Dabei konnten wir auch erkennen, welche Faktoren die Reaktionsrate dabei am stärkten beein21 0

flussen», sagt Rafael Roa, Postdoc in der Gruppe um Joe Dzubiella am HZB-Institut für Weiche Materie und Funktionale Materialien.

Es kommt vor allem auf die Schale an Eine überraschende Einsicht war, dass die Durchlässigkeit der Schalen noch viel wichtiger ist, als bislang vermutet. Denn aus dem Modell ergibt sich ganz klar: Über die Reaktionsrate entscheidet nicht die Konzentration der Ausgangsstoffe in der Lösung, sondern vor allem, wie gut diese ganz individuell durch die Schale ins Innere des Nanoreaktors diffundieren. «Dies ist ein sehr interessantes Ergebnis, denn in-

Die neue Beschreibung ist ein grosser Fortschritt im Vergleich zum etablierten Modell aus den 1940er Jahren, das nur die Reaktion von einer einzigen Molekülsorte im Nanoreaktor beschreibt. «Unser Modell schliesst sogar Prozesse wie die Aktivierung von Molekülen im Nanoreaktor mit Sonnenlicht ein. Damit können wir auch Fragen der Energiematerial-Forschung bearbeiten», fasst Dzubiella zusammen. Mit dieser Arbeit hat er eines der Ziele erreicht, die er im Rahmen seines European Research Council Consolidator Grants (ERCGrant 2015-2020) gesetzt hat.

Originalpublikation Rafael Roa et al., «Catalyzed Bimolecular Reactions in Responsive Nanoreactors», ACS Catal., 2017, 7, pp 5604–5611; DOI: 10.1021/acscatal.7b01701 Kontakt Prof. Dr. Joachim Dzubiella HZB für Materialien und Energie Lise-Meitner-Campus Hahn-Meitner-Platz 1 D-14109 Berlin Telefon +49 (0)30 8062-42902 joachim.dzubiella@helmholtz-berlin.de www.helmholtz-berlin.de

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CHEMIE

Sigmatrope Umlagerungen

Wie man Stickstoff zwingt, sich zu binden

Bilder: Nuno Maulide

Stickstoff ist ein Schlüsselelement allen Lebens. Egal ob in Aminosäuren oder Nikotin, vor allem Amine, kommen überall vor. Die Herstellung einer bestimmten Klasse dieser Amine ist allerdings schwierig, einerseits weil der zu bindende Kohlenstoff durch andere Atome blockiert werden kann, andererseits weil die Ausgangmaterialien vergleichsweise unreaktiv sind. Eine Arbeitsgruppe an der Fakultät für Chemie der Universität Wien hat es nun geschafft, durch eine Umlagerung den Stickstoff quasi zu zwingen, sich zu binden.

Aromatische Amine in der Pharmazie.

Gasförmiger Stickstoff ist einerseits essenziell für viele biologische Prozesse, andererseits sind chemische Verbindungen, in denen Stickstoff an Kohlenstoff gebunden ist, in unserem Leben allgegenwärtig. Von spezieller Bedeutung sind Amine, bei denen eine Bindung zwischen einem Stickstoffatom und einem Kohlenstoffatom besteht. Unter diesen nehmen aromatische Amine eine Sonderstellung ein: Aniline.

Aromatische Amine sind dabei besonders für die industrielle Synthese essenziell. Die Wichtigkeit von Anilin spiegelt sich beispielsweise im Namen des Chemieunternehmens BASF wider: Badische Anilin- und Soda-Fabrik. «Anilin ist auch heute noch ein integraler Bestandteil vieler Materialien, zum Beispiel von Polyurethanschaum, welcher etwa in den Isolatoren in Kühlund Gefrierschränken verwendet wird», so der portugiesische Chemiker Nuno Maulide. Aniline sind auch bekannte Vorstufen für Farbstoffe, und spezielle Anilinderivate zählen zu den potentesten und erfolgreichsten pharmazeutischen Produkten.

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Stickstoff-Kohlenstoff – aller Anfang ist schwer Die Herstellung von Anilinen beschäftigt Chemiker schon seit langer Zeit. «Wenn wir es schaffen, Aniline mit unterschiedlichen Substituenten und unterschiedlichen Strukturen herzustellen, können wir die Eigenschaften verschiedener Materialien und Stoffe verändern», erklärt Saad Shaaban, Erstautor der Studie. «Das ist aber nicht leicht – besonders dann, wenn der Kohlenstoff, an den wir einen Stickstoff knüpfen wollen, von grossen Substituenten umgeben ist», ergänzt er. In diesen Fällen spricht man von sterischer Hinderung: «Wie in einer

Eine Umlagerung ermöglicht den Zugang zu neuen Strukturen.

voll besetzten Strassenbahn: Es ist schwierig, zu einem freien Sitzplatz hinzukommen, wenn rundherum alle anderen belegt sind.

Genauso blockieren auch Atome und Moleküle bestimmte Stellen und erschweren so den Zugang», vergleicht Maulide.

Mit einer neuen Methode haben es die Chemiker der Universität Wien geschafft, durch eine Umlagerung den Stickstoff quasi zu zwingen, sich mit dem Kohlenstoff eines Aromaten zu verknüpfen. «Wir haben eine Situation geschaffen, in der es für das Molekül keine andere Möglichkeit gibt, als das zu tun, was wir wollen», sagt Veronica Tona, Co-Autorin der Studie. Die neu entwickelte Methode macht die Synthese dieser aromatischen Amine relativ einfach. «So können wir hoffentlich unsere Methode auch in der Synthese weiterer komplexer aromatischer Amine anwenden, um deren biologische Aktivität zu evaluieren»» so Maulide abschliessend.

Originalpublikation Saad Shaaban, Veronica Tona, Bo Peng, Nuno Maulide, «Hydroxamic acids as chemoselective (ortho-amino)arylating reagents via sigmatropic rearrangement», Angewandte Chemie International Edition, 2017; DOI: 10.1002/anie.201703667

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

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CHEMIE

Begehrte Verbindungen erstmals einfach herstellbar

Synthese von fluorierten Cyclohexanverbindungen

Bild: W WU/Frank Glorius

Chemiker der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) haben eine neue, leicht durchführbare Synthesemethode zur Herstellung von Fluor-tragenden dreidimensionalen gesättigten molekularen Ringstrukturen entwickelt. Dabei sind sie von herausragender Bedeutung beispielsweise bei der Entwicklung von Wirkstoffen, weil sie oft ungewöhnliche chemische Eigenschaften haben. Die Studie von Frank Glorius und seinen Mitarbeitern wurde in «Science» online veröffentlicht.

Illustration des neuen Synthesewegs.

«Unsere Publikation ist ein Durchbruch. Sie kann eine grosse Bedeutung für die effiziente Herstellung von neuen Molekülen und somit für den Zugang zu neuartigen Medikamenten, Pflanzenschutzwirkstoffen und Materialien haben», so die Einschätzung von Frank Glorius, Professor an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU).

EXZELLENZ

Seine neue Herstellungsmethode startet mit aromatischen und damit besonders stabilen Ringverbindungen aus Kohlenstoff, die Fluoratome tragen. Die von den Münsteranern genutzten Startmoleküle sind günstig im Handel erhältlich oder leicht herzustellen. Mithilfe eines Katalysators gelang den Chemikern die Übertra-

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gung von Wasserstoffatomen gezielt an eine Seite des Ringsystems. Eine gezielte Übertragung ermöglicht die Steuerung der Produkteigenschaften, beispielsweise der Löslichkeit, des Aggregatzustandes oder – wie hier besonders wichtig – der Polarität. In den synthetisierten Produkten befinden sich die eher positiv geladenen Wasserstoffatome auf der einen Seite und die eher negativ geladenen Fluoratome auf der anderen Seite des Rings.

Die Gruppe um Glorius nutzte viele verschiedene fluorierte aromatische Verbindungen als Startmoleküle und setzte sie erfolgreich in die gewünschten Produkte um. «Es ist aus zwei Gründen überraschend, dass unsere Methode klappt», unterstreicht Glorius. «Die gebundenen Fluoratome setzen die Reaktivität der ohnehin wenig reaktionsfreudigen aromatischen Startverbindungen in der katalytischen

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CHEMIE

Hydrierung noch weiter herab. Dies gilt besonders, wenn mehrere Fluoratome an den aromatischen Ring gebunden sind. Noch gravierender ist allerdings, dass typischerweise die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen die Reaktion nicht überstehen und das Fluor abgespalten wird.»

In mehreren Studien sei dies in der Vergangenheit beobachtet worden.

Kraftvoll und doch mild Bei der neuen Methode dagegen tolerieren die Fluoratome die katalytische Hydrierung. «Wir haben ein Katalysatorsystem gefunden, das äusserst kraftvoll ist, also die aromatische Stabilisierung überwindet. Gleichzeitig ist es besonders mild – die KohlenstoffFluor-Bindungen bleiben erhalten.»

Die Chemiker setzten als Katalysator eine Kombination aus dem Edelmetall Rhodium und einem besonders elektronenreichen Carbenliganden ein, der die Eigenschaften des Katalysators entscheidend prägt.

Erstautor Mario Wiesenfeldt fasst zusammen: «Die neue Methode erlaubt einen unerwartet einfachen Zugang zu einem faszinierenden Strukturmotiv: cyclisch, gesättigt und selektiv auf einer Seite fluoriert. Die Produkte der Reaktion zeichnen sich meist durch eine hohe Polarität aus.»

Grössere Mengen in einem Schritt Die Verbindung all-cis-1,2,3,4,5,6-Hexafluorcyclohexan, bei der der gesättigte Kohlenstoffsechsring die maximal mögliche Zahl von sechs Fluoratomen auf der gleichen Seite des Ringes trägt, zählt zu den polarsten derzeit bekannten organischen Verbindungen.

Diese Verbindung wurde erstmals im Jahr 2015 von David O’Hagan von der University of St. Andrews in Schottland hergestellt.

Dabei benötigte er für die Synthese ein aufwendiges zwölfstufiges Verfahren. Das münstersche Team kann diese Verbindung sowie viele ähnliche Moleküle nun erstmals bequem in einem Schritt und daher auch in grösseren Mengen herstellen.

Quellen • Pressemeldung, von der Redaktion bearbeitet.

• Originalpublikation: Mario P. Wiesenfeldt et al. «Hydrogenation of fluoroarenes: Direct access to all-cis-(multi) fluorinated cycloalkanes», Science 10 Aug 2017; DOI: 10.1126/science. aao0270

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Bild: Studio Good (T. Päch)/W. Fischer

BIOWISSENSCHAFTEN

Die Virus-Zellbindung als erster Schritt einer viralen Infektion (l.) und wie sie durch klassische Wirkstoffe teilweise gehemmt wird (M.). Im Gegensatz dazu können multivalente Wirkstoffe (r.) Viren effizient abschirmen und die Infektion blockieren.

Nanosysteme machen Viren und Bakterien unschädlich

Kein Andocken dank blockierter Bindungsstellen Medikamente gegen Viren zielen meist auf einzelne, genau definierte Strukturen. Das Grippemittel Tamiflu zum Beispiel bindet an eine ganz spezielle Stelle des Virus. Es funktioniert aber nur im frühen Stadium. Verzweifelt gesucht werden nach wie vor Therapiestrategien, die auch später noch wirken. Vor allem Medikamente, die verhindern, dass die Viren an die Körperzellen andocken, eindringen und sich dort vermehren, wären sehr willkommen – zum Beispiel bei Grippe, aber auch bei vielen anderen Virusinfektionen.

Philipp Grätzel von Grätz Leichter gesagt als getan: Denn wenn ein Virus an eine Zelloberfläche bindet, tut es das nicht an einer einzigen Stelle. «Ein Grippevirus hat einen Durchmesser von etwa 100 Nanometern und viele einzelne Bindungsstellen, mit denen es auf der Oberfläche von Lungenzellen andockt», erläutert Rainer Haag vom Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin. Zum Vergleich: Ein Stecknadelkopf hat etwa den Durchmesser von einer Million Nanometern.

Ein Medikament, das nur eine einzelne dieser Kontaktstellen blockiert, hat schon aus geometrischen Gründen oft wenig Chancen, die Bindung des Krankheitserregers an die Zelle effektiv zu verhindern.

«Es gibt bisher aber keine pharmazeutischen Wirkstoffe, die in der Lage wären, viele Kontaktstellen eines Virus gleichzeitig zu stören», sagt Haag. Deswegen gewinnt 21 4

meistens das Virus, das es schafft, in die Zellen einzudringen und sich dort zu vermehren.

Nanogerüst bindet an Andockstelle des Virus Mithilfe von Nanotechnologie setzt der Wissenschaftler den Krankheitserregern nun etwas entgegen, das es in dieser Form noch nicht gab. Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Verbundforschungsprojekts (SFB765), an dem auch das RobertKoch-Institut, die Humboldt-Universität und die Charité – Universitätsmedizin Berlin beteiligt sind, konstruiert er fein ziselierte makromolekulare Gerüste oder Nanosysteme.

An diese Gerüste – typischerweise aus Kohlenstoff – koppelt er Biomoleküle, und zwar jene, die auch von den Viren genutzt werden, um in die Körperzellen zu gelangen.

Der Clou: Jedes Nanogerüst kann mit Dutzenden von Biomolekülen besetzt werden. Sie binden dann an die Andockstellen des Virus, und zwar nicht nur an eine, sondern – anders als herkömmliche Pharmazeutika – an viele gleichzeitig. Das Nanosystem imitiert gewissermassen die Zelloberfläche. Das Virus bindet sich an und verfängt sich darin ähnlich wie in einem Spinnennetz.

Am Grippevirus lässt sich das Prinzip gut illustrieren: Hier arbeiten die Forscherinnen und Forscher der Freien Universität mit linearen Nanosystemen, an die sie Sialinsäure koppeln. Sialinsäure ist auch auf den Zellen in der Lunge zu finden. Wenn ein Grippevirus eine Lungeninfektion verursacht, bindet es an die Sialinsäuren und gelangt so ins Zellinnere. Haags lineare Nanosysteme tun so, als wären sie Lungenepithelzellen. Die Viren «verkleben» mit den vielen Kontaktstellen des Nanosystems und werden dadurch inaktiviert.

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Graphenbiologie – ein sehr junges Forschungsgebiet

Bild: Studio Good (T. Päch)/W. Fischer

Bei anderen Viren, etwa Pocken- oder Herpesviren, setzen die Wissenschaftler dagegen auf extrem dünne, zweidimensionale Kohlenstoffgitter. Vorstellen kann man sich diese Graphene wie eine Art Frischhaltefolie. Haag und seine Kollegen befestigen darauf nicht Sialinsäuren, sondern einfache Sulfationen, die die Zielstrukturen der Pocken- und Herpesviren sind. Während

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DAMPFSTERILISATOREN Bild: Wikipedia/Jü

Dass das Ganze funktioniert, haben die Wissenschaftler an einem Tiermodell gezeigt: «Die Behandlung mit diesem Nanosystem kann schwere Grippeverläufe verhindern. Wir konnten auch zeigen, dass die Wirkung besonders gut ist, wenn das Nanosystem mit dem Medikament Oseltamivir kombiniert wird.»

Das Spannende an den «multivalenten Nanosystemen», wie die Wissenschaftler ihre Konstrukte nennen, ist, dass sie massgeschneidert werden können. Beim Grippevirus haben sich mit Sialinsäuren besetzte lineare Kohlenstoffketten als besonders günstig erwiesen. Diese Nanopartikel sind auch klein genug, um noch über die Nieren ausgeschieden werden zu können. Die Ergebnisse wurden zum Patent angemeldet.

Oseltamivir (Tamiflu).

wegen auf Dauer vielversprechender.» Ihr Nachteil ist, dass sie zu gross sind, um über die Niere ausgeschieden zu werden.

Möglicherweise baut der Körper sie ab, das ist derzeit noch unklar. Die «Graphenbiologie» ist ein sehr junges Forschungsgebiet.

Zu den grossen Vorteilen der graphenbasierten Nanosysteme gehört, dass sie gegen ein breites Spektrum an Keimen einsetzbar sind. Und nicht nur das: Die Nanosysteme können auch so gebaut werden, dass sie gegen viele Keime gleichzeitig wirken. Ein denkbares Einsatzgebiet für solche «Alleskönner» sind antimikrobielle Filtersysteme, mit denen sich etwa Wasser von Keimen befreien lässt.

Genau daran arbeitet Haag zusammen mit der Firma Largentec GmbH, einem Startup auf dem Campus der Freien Universität Berlin. Auch als Desinfektionsmittel konnten die Graphenkonstrukte bereits genutzt werden, insbesondere in Verbindung mit rotem Laserlicht. Es heizt die Kohlenstoffgitter stark auf und lässt die daran gebundenen Keime den Hitzetod sterben. Die Nanosysteme, an denen Haag und sein Team arbeiten, können also Krankheitserreger nicht nur einwickeln und ausbremsen – sie werden auch zur Todesfalle für gefährliche Keime.

Kohlenstoffgitter hüllen die Keime ein wie Folie eine Bulette.

sich die linearen Nanosysteme wie ein Wollfaden an das Virus anlagern, wickeln die Graphenkonstrukte die Krankheitserreger im wahrsten Sinne des Wortes ein wie Frischhaltefolie eine Bulette.

Für Bakterien konnte das am Beispiel von E. coli bereits visualisiert werden. Dadurch würden die Erreger viel stärker gehemmt als bei linearen Nanosystemen, sagt Haag: «Aus unserer Sicht sind die Graphene des9/2017

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BIOWISSENSCHAFTEN

Entscheidender Katalyseschritt aufgeklärt

Wie Enzyme Wasserstoff produzieren Den entscheidenden Katalyseschritt bei der Wasserstoffproduktion durch Enzyme haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum und der Freien Universität Berlin aufgeklärt. Die Enzyme, Hydrogenasen, setzen Elektronen und Protonen effizient zu Wasserstoff um. Sie sind daher ein Kandidat für die biotechnologische Herstellung des potenziellen Energieträgers.

Julia Weiler, RUB Hydrogenasen können in zwei Richtungen arbeiten: Sie setzen Protonen und Elektronen zu Wasserstoff um oder spalten Wasserstoff in Protonen und Elektronen. Diese Reaktionen finden am aktiven Zentrum der Hydrogenase statt, das eine komplexe Struktur aus sechs Eisen- und sechs Schwefelatomen ist, genannt H-Cluster. Während des Katalyseprozesses durchläuft dieser Cluster mehrere Zwischenzustände.

Bei der Spaltung von molekularem Wasserstoff bindet das Wasserstoffmolekül zunächst an den H-Cluster. «Hydrogenase-Forscher waren von jeher davon überzeugt, dass im ersten Reaktionsschritt eine ungleichmässige Spaltung von H2 erfolgen müsse», erklärt Martin Winkler von der Bochumer Arbeitsgruppe für Photobiotechnologie. Die Idee: Es entstehen ein Proton (H +) und ein Hydridion (H –), die dann schnell zu zwei Protonen und zwei Elektronen weiterreagieren. «Der

Hydridzustand des aktiven Enzyms, in dem also das Hydridion an das aktive Zentrum gebunden ist, gilt als hochgradig instabil – nachweisen konnte ihn bislang niemand», so Winkler. Genau das gelang den Forschern nun.

Mit einem Trick reicherten sie den H-Clusterzustand mit dem Hydridion an, sodass er sich spektroskopisch nachweisen liess.

Während der Wasserstoffspaltung stellt sich ein chemisches Gleichgewicht zwischen den beteiligten Reaktionspartnern

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Reaktionsmechanismus A: Am H-Cluster können Elektronen und Protonen zu molekularem Wasserstoff umgesetzt werden oder Wasserstoff in Elektronen und Protonen gespalten werden. B: Forscher gehen davon aus, dass die Hydrogenase vier Zustände in einem Reaktionszyklus durchläuft (durch die Ziffern 1 bis 4 gekennzeichnet). Zustand 2 ist der wichtigste Zwischenzustand: Wasserstoff wird ungleichmässig in H + und H– gespalten. Das Hydridion ist an das Enzym gebunden. Da Zustand 2 sehr instabil ist, reagiert er umgehend weiter zu 3 und 4 und konnte im Gegensatz zu den Zuständen 1, 3 und 4 bisher noch nicht nachgewiesen werden. C: Um Zustand 2 nachzuweisen, wurde das chemische Gleichgewicht zugunsten dieses Zustands verschoben, indem die Konzentrationen des Wasserstoffs und der Protonen erhöht wurden (rote Pfeile).

– Protonen, Hydridionen und Wasserstoffmoleküle – ein. Im Gleichgewicht liegen stabile Konzentrationen der drei Wasserstoffzustände vor. Indem die Forscher von aussen grosse Mengen an Protonen und Wasserstoff zum Gemisch hinzugaben, verschoben sie das Gleichgewicht – zugunsten der Hydridproduktion. Das aktive Zentrum mit dem Hydridion reicherte sich nun in grösserer Menge an; genug, um messbar zu sein. Den Hydridzwischenzustand, der auch bei der Wasserstoffproduktion entsteht, wies das Team auch noch in weiteren Versuchen mit gezielt veränderten Hydrogenasen nach.

«So konnten wir das Katalyseprinzip dieser Hydrogenasen erstmals experimentell belegen», resümiert Thomas Happe, einer der Autoren der Studie. «Das liefert eine entscheidende Grundlage, um den hochgradig effektiven Umsatzmechanismus des H-Clusters für die industrielle Erzeugung von Wasserstoff zu reproduzieren.» Die Enzyme können bis zu 10 000 Wasserstoffmoleküle pro Sekunde umsetzen.

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Originalpublikation Martin Winkler, Moritz Senger, Jifu Duan, Julian Esselborn, Florian Wittkamp, Eckhard Hofmann, Ulf-Peter Apfel, Sven Timo Stripp & Thomas Happe, «Accumulating the hydride state in the catalytic cycle of [FeFe]-Hydrogenases», Nature Communications 8, Article number: 16115 (2017); DOI: 10.1038/NCOMMS16115

Kontakt Prof. Dr. Thomas Happe Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Biologie und Biotechnologie Telefon +49 (0)234 32 27026 thomas.happe@rub.de www.rub.de

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BIOWISSENSCHAFTEN

Auf dem Weg zu biotechnologisch nutzbarer Nitrogenase

Haber-Bosch-Verfahren auf natürliche Art Am Institut für Biochemie der Universität Freiburg beschäftigt man sich seit Langem mit der Funktionsweise der Nitrogenase – und stellt nun die erste dreidimensionale Strukturanalyse der vanadiumhaltigen Variante des Enzyms vor. Im Rahmen einer Promotionsarbeit gelang die Produktion und Kristallisation einer Vanadium-Nitrogenase und darauf aufbauend die Aufklärung der Raumstruktur bei atomarer Auflösung durch Röntgenbeugungsexperimente. Langfristiges Ziel ist es, die Nitrogenase biotechnologisch nutzbar zu machen und dadurch eine Alternative zu grosstechnischen chemischen Verfahren zu eröffnen.

Das Element Stickstoff ist ein wesentlicher Bestandteil aller biologischen Makromoleküle. Seine Verfügbarkeit in der Biosphäre ist dadurch limitiert, dass das weltweite Vorkommen von Stickstoff weitgehend auf das Gas N2 in der Atmosphäre beschränkt ist, dessen Stabilität ihn für die allermeisten Organismen unzugänglich macht.

Zur Bereitstellung von bioverfügbarem Stickstoff als Düngemittel in der Landwirtschaft existiert seit 1906 das industrielle Haber-Bosch-Verfahren, das Stickstoff mit Wasserstoff zu Ammoniak verbindet. Seine Bedeutung ist heute so zentral, dass die Nahrungsproduktion für mehr als die Hälfte der Menschheit nur mithilfe von Stickstoffdüngern gewährleistet werden kann.

In der Natur bewerkstelligt ein einziges Enzym, die bakterielle Nitrogenase, die

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gleiche Reaktion, ohne jedoch überschüssige Stickstoffverbindungen in die Umwelt abzugeben – Stichwort: Nitrate im Grundwasser. Allerdings ist die Funktion dieses komplexen, metallhaltigen Enzymsystems bislang nur unvollständig geklärt.

Der Arbeitsgruppe von Oliver Einsle am Institut für Biochemie der Universität Freiburg gelang schon zuvor ein wichtiger Schritt hin zum Verständnis der Nitrogenase: Die Forscherinnen und Forscher konnten die Aktivität des Enzyms durch Kohlenmonoxid hemmen und zeigen, wie der Hemmstoff am Eisen-Molybdän-Cofaktor (FeMoco) bindet. Dieser ist das Zentrum der Nitrogenase so benannt nach den in ihm enthaltenen Elementen. FeMoco kann die Reaktion von Stickstoff und Wasserstoff katalysieren – die natürliche Version des Haber-Bosch-Verfahrens. Gleichzeitig war bekannt, dass eine Variante der Nitrogenase, die anstelle von Molybdän in ihrem aktiven Zentrum Vanadium benutzt und daher als FeVco bezeichnet wird, den CO ebenfalls umsetzen kann. Produkt dieser Reaktion sind reduzierte Kohlenstoffverbindungen in Form kurzkettiger Kohlenwasserstoffe.

Damit ist diese Reaktion die enzymatische Variante eines zweiten wichtigen chemischen Verfahrens, der Fischer-Tropsch-Synthese von Kohlenwasserstoffen, mit der grosstechnisch Treibstoffe zum Beispiel aus Industrieabgasen hergestellt werden können.

Die Vanadium-Nitrogenase aus einem freilebenden Bodenbakterium vermag also unter dessen natürlichen Umgebungsbedingungen die gleiche Syntheseleistung zu erbringen, die in den industriellen Verfahren nur unter extremem Druck und bei

hohen Temperaturen möglich ist. Die Haber-Bosch- und Fischer-Tropsch-Verfahren werden jährlich weltweit zur Umsetzung hunderter Millionen Tonnen der jeweiligen Gase – N2 und CO – genutzt, sodass an der Möglichkeit einer nachhaltigen biologischen Alternative ein erhebliches Forschungsinteresse besteht.

Bei den Forschungsarbeiten zeigte sich, dass die Architektur des Enzyms zwar in grossen Teilen der des molybdänhaltigen «Originals» ähnelte, sich aber an einem wichtigen Punkt unterschied: dem atomaren Aufbau des katalytischen Cofaktors.

Doktorand Daniel Sippel und Einsle fanden, dass in FeVco tatsächlich ein Vanadiumion das Molybdänion ersetzt, aber zusätzlich ein Schwefelion des Zentrums durch ein – chemisch davon sehr verschiedenes – Carbonatanion ersetzt wird.

Dieser nur auf den ersten Blick kleine Unterschied hat weitreichende Auswirkungen auf die geometrische und elektronische Struktur des Cofaktors.

Originalpublikation Daniel Sippel & Oliver Einsle, «The structure of vanadium nitrogenase reveals an unusual bridging ligand», Nature Chemical Biology (2017); DOI: 10.1038/nchembio.2428 Kontakt Prof. Dr. Oliver Einsle Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Albertstrasse 21 D-79104 Freiburg Telefon +49 (0)761/203-6058 einsle@bio.chemie.uni-freiburg.de www.uni-freiburg.de

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Bilder: Gerstel

LABOR

Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich der Nachweis von THC-COOH und THC-OH in Haar vollständig automatisieren sowie sicher und effizient durchführen.

Cannabis-Metaboliten THC-COOH und THC-OH in Haar

Forensisch-toxikologische Routineanalytik Das Institut für Rechtsmedizin der Universitätsklinik Köln entwickelte in Zusammenarbeit mit Gerstel eine Analysenmethode und das dazugehörige Analysensystem, mit dem sich der Nachweis von THC-COOH und THC-OH in Haar vollständig automatisieren und, orientiert an den Vorgaben der Society of Hair Testing (SoHT), sicher und effizient durchführen lässt [1].

Oliver Lerch 1 Um Cannabiskonsum anhand einer Haaranalyse belegen zu können, braucht es mehr als die Bestimmung von Δ9 -Tetrahydrocannabinol (THC), Cannabinol (CBN) oder Cannabidiol (CBD), dreier in der Cannabispflanze natürlicherweise vorkommender Cannabinoide. Als hinreichend gilt der Nachweis von 11-nor-9-carboxy-Δ9 -Tetrahydrocannabinol (THC-COOH) und 11- Hydrox y-Δ 9 -Tetrahydroc annabinol Dr. Oliver Lerch, Applikationsexperte von Gerstel

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(THC-OH). Bei beiden Verbindungen handelt es sich um Metaboliten des Cannabiswirkstoffs Δ9 -Tetrahydrocannabinol (THC).

Ein zentraler Schritt bei der Entwicklung der hier vorgestellten und am Institut für Rechtsmedizin des Universitätsklinikums Köln etablierten Methode zum Nachweis von THC-COOH und THC-OH in der Matrix Haar war die Reduzierung manueller Tätigkeiten, die in aller Regel aufwendig sind und zudem eine Quelle für den Eintrag von Fehlern darstellen.

Ausgangspunkt unserer Methodenentwicklung waren in der Literatur beschriebene Vorgehensweisen beim Nachweis von

THC-COOH und THC-OH in Haar, unter Berücksichtigung des von der Society of Hair Testing (SoHT) geforderten extrem niedrigen Cut-Off-Werts für THC-COOH von 0,2 pg/mg: Die GC-MS/MS-Analyse mit negativer chemischer Ionisierung (NCI) nach Derivatisierung mit Perfluoralkyl-Reagenzien spielt eine Rolle wie auch die HPLC-MS/MS(/MS) [2–6]. Wir richteten unser Augenmerk auf die Automatisierung der Probenvorbereitung und die Analyse mittels GC-MS/MS. Haar ist eine sehr komplexe Matrix. Um darin eingelagerte Wirkstoffrückstände und Stoffwechselprodukte nachweisen zu 1 39

LABOR

Pipettenmanagement leicht gemacht SmartStand – die weltweit erste intelligente Pipettenstation – stellt sicher, dass Labormitarbeiter stets mit kalibrierten, normgerechten Pipetten arbeiten.

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Quantifier/Qualifier von THC-COOH (o.) und THC-OH (u.) bei 0,2 pg/mg (LOD), automatisiert extrahiert aus einer dotierten Blindhaarprobe und detektiert mit einem Agilent 7000B Triple Quadrupol MS.

können, sind Haare zum Beispiel basisch aufzuschliessen. Matrixbestandteile sind zu entfernen und die Analyten anzureichern, um die Analyse reproduzierbar, empfindlich und frei von einem Übermass an Störfaktoren durchführen zu können.

Ziel der Zusammenarbeit mit Tobias Kieliba vom Institut für Rechtsmedizin des Universitätsklinikums Köln war es, eine Methode zu entwickeln, die sich idealerweise nicht allein für die Bestimmung von THCCOOH und THC-OH eignet, sondern mit der sich ebenso die ganze Bandbreite der

interessanten Cannabiskomponenten in einem Arbeitsgang erfassen lässt, folglich auch THC, CBN und CBD. Weiterhin sollte der in der Routine aufwendige Umbau des MS auf NCI entfallen und die Standard Electron Impact (EI) Ionisierung eingesetzt werden.

Natürlicherweise lässt sich in der Probenvorbereitung das meiste Optimierungspotenzial einer Analysenmethode identifizieren und realisieren. Nach einer detaillierten Beschäftigung mit der Anwendung und fundierenden Experimenten gelang es, ein

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Analysensystem in der forensisch-toxikologischen Laborpraxis des Instituts für Rechtsmedizin des Universitätsklinikums Köln in den Dienst zu stellen, das eine vollständige Automatisierung der Probenvorbereitung und Probenaufgabe im beschriebenen Kontext und Umfang erlaubte.

Einzig die Vorbereitung der Haarprobe, also das Waschen mit Dichlormethan, Trocknen und Mahlen sowie die Vorlage der gemahlenen Proben in Vials und deren Positionierung auf Probentrays, werden von Hand ausgeführt. Alle weiteren Schritte verlaufen vollständig automatisiert auf einer Dual-Head-Version des Gerstel-MultiPurposeSamplers (MPS), der online an das verwendete GC-MS/ MS-System (GC 7890B/7000B Triple Quadrupol MS, Agilent Technologies) gekoppelt ist: Der MPS dosiert auf Wunsch den internen Standard zur Probe (im vorliegenden Fall deuterierte Analoga der Analyten) sowie eine 1 M Lösung von Natriumhydroxid (NaOH), um die Haarmatrix aufzuschliessen und die Analyten freizusetzen.

Unmittelbar im Anschluss unterzieht der MPS die Probe zwecks Aufreinigung und Anreicherung der Analyten einer Festphasenextraktion (SPE) über eine zeitnah mit Methanol und Wasser konditionierte SPE-Kartusche, gefüllt mit einem Anionentauscher-Material (HR-XA, Macherey-Nagel). Nach jeweils einem Waschschritt mit Wasser und Acetonitril wurde das Sorbens mit Argon getrocknet. Dem schloss sich die Elution der Analyten mit einem Lösemittelgemisch bestehend aus Isohexan, Ethylacetat und Essigsäure an. Der Extrakt wurde vom MPS aufgefangen, mittels m VAP eingedampft, in MSTFA aufgenommen und dann in den GC injiziert. Die Derivatisierung der Analyten erfolgte im heissen Split/Splitlos-Injektor, die Detektion mittels eines Agilent 7000B Triple-Quadrupol-MS nach Electron Impact Ionisierung (EI) im Modus Multi-Reaction-Monitoring (MRM).

Bestimmung von THC-COOH und THC-OH automatisiert Die Automatisierung der hier beschriebenen Methode zur Bestimmung von Cannabis-Metaboliten in Haar erbrachte eine erhebliche Einsparung der sonst üblichen 9/2017

manuellen Arbeitsschritte, was mit einer Reduzierung potenzieller Fehlerquellen einhergeht. Ganz wesentlich ist aus unserer Sicht festzustellen, dass bestimmte «Kunstgriffe», die manuell eher unüblich sind – unter anderem die Durchführung einer fraktionierten Elution mit definierter Flussgeschwindigkeit, um eventuell noch im Extrakt vorhandene Matrixbestandteile vor der Analyse zu entfernen –, zu einer Verbesserung der Analysenresultate geführt haben.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich alle eingangs beschriebenen Zielana-

Analyt

LOQ [pg/mg]

LOD [pg/mg]

THC-COOH

0,5

0,2

THC-OH

0,5

0,2

THC

5

2

THC

5

2

CBD

5

2

Auszug aus den Validierungsdaten der automatisierten MPS-SPE-GC-MS/MS-Methode zum Nachweis von THC-COOH, THC-OH, THC, CBN und CBD in Haar (gemäss den Vorgaben der GTFCh). Die relative Standardabweichung variierte zwischen 2 und 7 Prozent.

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LABOR

lyten in Haar in den relevanten Konzentrationen (sub-pg/mg für THC-COOH und THC-OH) nachweisen lassen, und zwar mit nur einer Methode in einem Analysenlauf. Sie wurde gemäss den Richtlinien der GTFCh auf Herz und Nieren geprüft und validiert. Mit dem verwendeten Agilent 7000B-QQQ-MS im EI-Modus wurde der von der Society of Hair Testing für THCCOOH geforderte Cut-Off-Wert von 0,2 pg/mg (als Nachweisgrenze) erreicht. Die Standardabweichung (RSD) lag für alle Zielanalyten im Bereich von 2 bis 7 Prozent, was sich als überaus zufriedenstellend erweist.

Literatur [1] Gerstel-Posterpräsentation, TIAFT 2016, Brisbane, Australien

[2] C. Moore, S. Rana, C. Coulter, F. Feyerherm, H. Prest, Journal of Analytical Toxicology 30 (2006), 171–177 [3] M. A. Huestis, R. A. Gustafson, E. T. Moolchan, A. Barnes, J. A. Bourland et al., Forensic Science International 169 (2007), 129–136 [4] E. Han, Y. Park, E. Kim, S. In, W. Yang et al., Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 55 (2011), 1096–1103 [5] S. Dulaurent, J. M. Gaulier, L. Imbert, A. Morla, G. Lachatre, Forensic Science International 236 (2014), 151–156 [6] D. Thieme, U. Sachs, H. Sachs, C. Moore, Drug Testing and Analysis 7 (2015), 577–585 Siehe auch: S. Heinl, O. Lerch, F. Erdmann, «Automated GC–MS Determination of Δ9 Tetrahydrocannabinol, Cannabinol and Cannabi-

diol in Hair», Journal of Analytical Toxicology 40 (2016), 498–503 K. Purschke, S. Heinl, O. Lerch, F. Erdmann, F. Veit, «Determination of THC and its metabolites 11-hydroxy-THC (THC-OH) and 11-nor-9-carboxy-THC (THC-COOH) in blood serum», Anal. Bioanal. Chem.

408 (2016), 4379–4388 Danksagung Der Autor dankt Tobias Kieliba und Hilke Andresen-Streichert vom Institut für Rechtsmedizin des Universitätsklinikums Köln sowie Justus Beike (früher Rechtsmedizin Köln, jetzt Rechtsmedizin Münster) für die hervorragende Zusammenarbeit im hier geschilderten Projekt.

Der vorliegende Artikel wurde aus «Gerstel Aktuell» 52 (2017), 8–10 übernommen.

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LABOR

Lab of the future

48 Experimente gleichzeitig

Bild: Felix Noak/TU Berlin

Im Lab of the future am Fachgebiet Bioverfahrenstechnik der TU Berlin sollen Entwicklungszeiten zur Herstellung von Medikamenten und anderen biologischen Produkten drastisch verkürzt und Kosten extrem gesenkt werden.

Möglich wird das durch die vollständige Digitalisierung der Prozesse.

Im Lab of the future erfolgt das Befüllen der Bioreaktoren mit verschiedenen Substanzen vollautomatisch nach einem zuvor festgelegten Muster. 48 Experimente können gleichzeitig durchgeführt werden

Die Entwicklung von neuen Prozessen zur Herstellung von Antibiotika oder Krebsmedikamenten ist langwierig und teuer. «Zehn bis 15 Jahre vergehen heute, bis ein neues Produkt auf dem Markt ist, und Investitionen in Milliardenhöhe sind keine Seltenheit», sagt Peter Neubauer, Leiter des Fachgebiets Bioverfahrenstechnik der TU Berlin.

Er hat deshalb ein Labor entwickelt, in dem er die Entwicklungszeiten drastisch verkürzen und damit die Kosten extrem senken möchte. Der Weg zu diesem Ziel: Die Prozesse zur Entwicklung eines innovativen Bioprodukts werden vollständig automatisiert. Manuell durchgeführte Laborarbeiten, selbst die manuelle Planung und Auswertung der Experimente, sollen der Vergangenheit angehören. Das Lab of the future befindet sich auf dem TU-Campus in Berlin-Wedding.

Herzstück des Labors sind derzeit zwei Roboter: Einer ist für die gesamte Analytik

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zuständig, der andere kümmert sich um die Kultivierung der Zellen. Dieser Roboter enthält ein Minibioreaktorsytem mit 48 Kulturgefässen, für die die Kultivierungsbedingungen jeweils einzeln festgelegt werden können. Damit sind 48 voneinander unabhängige Experimente gleichzeitig möglich. Kultivierung und Analytik sind im Lab oft the Future nicht mehr zeitlich voneinander getrennt.

Revolution der Bioprozesstechnologie Was im Lab of the future geschieht, revolutioniert die Bioprozesstechnologie. Zwar werden Roboter bereits heute in Labors eingesetzt, aber diese «beherrschen» meist nur einen Prozessschritt. Entweder können sie Zellen kultivieren oder Zellen zerstören, um an Inhaltsstoffe heranzukommen, oder sie können Proben analysieren. Der Ansatz von Neubauers Team

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ist es, all diese Schritte in einem Roboter zu integrieren und diesen durch intelligente Computersysteme zu steuern.

So entwickeln M. Nicolas Cruz Bournazou und Florian Glauche seit 2012 Werkzeuge, die das Potenzial der Automatisierungstechnik besser ausschöpfen sollen. Es geht ihnen dabei in erster Linie darum, sich von der klassischen Arbeitsweise Versuchsplanung, Durchführung und Auswertung wegzubewegen und die Möglichkeiten des Zusammenspiels von Computer und Roboter besser auszunutzen.

Mehr Informationen aus den einzelnen Experimenten Die Anzucht und Analyse von Zellkulturen mittels Robotertechnik gehört in der Industrie zur Routine, jedoch beinhalten diese Experimente lediglich Endpunktmessungen. Cruz Bournazou und Glauche möchten mehr Informationen aus den einzelnen Experimenten erhalten, um das Wachstum der Zellen und die Synthese des gewünschten Produktes mathematisch beschreiben zu können. Dafür messen sie während eines Experiments kontinuierlich das Zellwachstum, die Sauerstoffkonzentration und den pH-Wert der Kultur.

Zur Steuerung und Auswertung des Experiments haben sie ein Netzwerk aus Programmen entwickelt, dass während der Versuchslaufzeit die vorhandenen Daten auswertet, ein mathematisches Modell daran anpasst und Instruktionen an die Roboter für das nächste Zeitfenster weitergibt.

Ein Experiment kann so während der Laufzeit einen völlig anderen Verlauf nehmen, als zu Beginn geplant. Dies macht es möglich, die maximale Menge an Informationen zu gewinnen und damit eine möglichst genaue mathematische Beschreibung des Produktionsprozesses zu erhalten.

Produktion von Proteinen

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Anke Wagner nutzt das Zukunftslabor für die Produktion von Proteinen, die anschliessend für die Herstellung bioaktiver Substanzen verwendet werden. Bioaktive Substanzen sind in diesem Fall zum Beispiel antivirale Wirkstoffe oder Krebsmedikamente. «Die biologische Synthese neuartiger Wirkstoffe benötigt neuartige Biokatalysatoren. Im Zukunftslabor kann

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Mehrere verschiedene Probenhalter können mit diesem automatischen Robotergreifarm bestückt und gelagert werden.

die Produktion einer grossen Zahl an Biokatalysatoren in sehr kurzer Zeit erfolgen.

Zahlreiche Parameter des Prozesses können überwacht und ständig optimiert werden», so Wagner. Ausserdem ermöglich das Zukunftslabor die Identifikation neuer Enzymaktivitäten aus hunderten von neuartigen Proteinen, deren Funktion derzeit noch nicht genau bekannt ist.

«Mit dem Forschungsprojekt AutoBio begannen wir 2012 unsere Forschungen am Aufbau des Lab of the future. Es gab damals keine Anlagen, Ansätze oder Arbeiten, die eine Integration und Automatisierung aller Schritte bei der Entwicklung von Bioprozessen zur Herstellung von innovativen Bioprodukten wie etwa Enzyme, die zu therapeutischen Zwecken eingesetzt werden, ermöglichte. Unser Ansatz ist neu und weltweit einmalig. Nach vier Jahren Forschung haben wir jetzt in den EU-Projekten LeanProt und BioRapid mit unserem Lab of the Future einen ersten Beweis erbracht, dass eine vollständige Digitalisierung und Automatisierung in der Bioverfahrenstechnik möglich ist», sagt Neubauer.

Kontakt Prof. Dr. Peter Neubauer TU Berlin Fachgebiet Bioverfahrenstechnik Ackerstrasse 76 D-13355 Berlin Telefon +49 (0)30-314-72269 peter.neubauer@tu-berlin.de www.bioprocess.tu-berlin.de

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MEDIZIN

Erfolgreich im Alzheimer-Tiermodell getestet

Demenz: Produktion von Amyloid-β gehemmt Das Protein Amyloid-β gilt als Hauptverantwortlicher für die Entstehung von Alzheimer. Aussichtsreiche Substanzen für neue Therapien sind deshalb Wirkstoffe, die die Amyloid-β-Produktion hemmen, sogenannte Inhibitoren. In einer Mäusestudie konnte ein Team der Technischen Universität München (TUM) jetzt für einen solchen Inhibitor nachweisen, dass er die Amyloid-β-Menge reduziert und dadurch die normale Aktivität der Nervenzellen wiederherstellt und die Gedächtnisleistung deutlich verbessern kann.

In Deutschland leben etwa 1,5 Millionen Menschen mit Demenz. Ein wirksames Medikament, das die Krankheit aufhalten oder heilen kann, gibt es bisher nicht. Die genauen Ursachen der Erkrankung sind zudem noch nicht endgültig geklärt. Wahrscheinlich ist aber, dass sich bei Erkrankten im Gehirn grössere Mengen des Proteins Amyloid-β anhäufen als bei Gesunden,

Bild: M. A. Busche/TUM

Vera Siegler

Amyloid-β Plaques (blau) und Nervenzellen (grün) im Gehirn einer Alzheimer-Maus.

was dazu führt, dass das Protein verklumpt und die Nervenzellen schädigt.

Betroffene Zellen können dadurch überaktiv werden, sodass sie ständig falsche Signale an ihre Nachbarzellen senden. Ausserdem geraten bestimmte Gehirnwellen, die langsamen Oszillationen, ausser Kontrolle. Diese Wellen spielen vor allem in der Gedächtnisbildung eine entscheidende Rolle, indem sie Gelerntes in den Langzeitspeicher verschieben.

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«Eine erfolgreiche Therapie muss möglichst früh bei der Erkrankung ansetzen.

Wir haben in unseren Versuchen deshalb das Enzym β-Secretase blockiert, das Amyloid-β herstellt», erläutert Marc Aurel Busche, Nachwuchsgruppenleiter am Institut für Neurowissenschaften der TUM. Die Forscher testeten einen Wirkstoff, der die β-Secretase hemmt, in einem Alzheimer-Mausmodell. Die Tiere produzieren grosse Mengen von Amyloid-β, was wie beim Menschen zur Bildung von Amyloid-β-Verklumpungen im Gehirn führt und Gedächtnisstörungen verursacht.

Während der Studie erhielten die Mäuse bis zu acht Wochen lang den Hemmstoff über die Nahrung und wurden anschliessend untersucht. Hierbei nutzten die Wissenschaftler eine besondere Bildgebungsmethode, die Zweiphotonenmikroskopie, mit der sich einzelne Nervenzellen im Gehirn beobachten lassen.

Wie erwartet hatten die Mäuse nach dieser Zeit weniger Amyloid-β in ihren Gehirnen, da seine Herstellung verhindert wurde. Der Effekt des Wirkstoffs war aber deutlich weitreichender: Auch die Gehirnfunktionen der Tiere hatten sich wieder normalisiert. Es gab weniger überaktive Nervenzellen und auch die langsamen Gehirnwellen verhielten sich wieder wie in gesunden Tieren. Entscheidend war, dass sich auch das Gedächtnis der Tiere wieder verbesserte. Die Mäuse fanden eine in einem Wasserlabyrinth versteckte Plattform wieder ebenso schnell, wie ihre gesunden Artgenossen.

Klinische Studien in Planung «Was uns vor allem beeindruckt und verwundert, ist die Umkehrbarkeit der Symptome. Die Tiere hatten vor der Behandlung ein deutliches Krankheitsbild mit Amyloid-β-Verklumpungen im Gehirn. Dennoch konnten wir die wichtigsten Gehirnaktivitäten und Fähigkeiten durch den Wirkstoff wiederherstellen», erläutert Aylin Keskin, Erstautorin der Publikation. Die Studie bringt aber noch einen weiteren Vorteil: «Wir konnten jetzt auch im Umkehrschluss nachweisen, welche der neuronalen Defekte wirklich von Amyloid-β

Bild: K. Bauer/TUM

Gehirnfunktionen in Mäusen wiederhergestellt

Marc Aurel Busche am Zweiphotonenmikroskop, welches die direkte Beobachtung von Nervenzellen im intakten Gehirn mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung ermöglicht.

verursacht werden. Das war zum Beispiel für die überaktiven Nervenzellen bisher noch nicht ganz verstanden», sagt Keskin.

Die Ergebnisse finden auch bald den Weg in die Klinik: Es ist eine grosse klinische Studie mit rund 1000 Teilnehmern geplant, in der der leicht abgewandelte Hemmstoff getestet werden soll. «Wir hoffen natürlich sehr, dass sich die vielversprechenden Entdeckungen im Tiermodell, auch auf den Menschen übertragen lassen», sagt Busche.

Originalpublikation Aylin D. Keskin, Maja Kekuš, Helmuth Adelsberger, Ulf Neumann, Derya R. Shimshek, Beomjong Song, Benedikt Zott, Tingying Peng, Hans Förstl, Matthias Staufenbiel, Israel Nelken, Bert Sakmann, Arthur Konnerth, and Marc Aurel Busche, «BACE inhibition-dependent repair of Alzheimer’s pathophysiology», PNAS 2017, published ahead of print July 24, 2017; DOI: 10.1073/ pnas.1708106114

Kontakt Dr. Dr. Marc Aurel Busche Technische Universität München Institut für Neurowissenschaften Biedersteinerstrasse 29 D-80802 München Telefon +49 (0)8941403351 aurel.busche@tum.de www.ifn.me.tum.de

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MEDIZIN

Kleine Antikörper mit grossem Potenzial

Nanobodies in lebende Zellen eingeschleust Wissenschaftlern von der Technischen Universität Darmstadt, der Ludwig-Maximilians-Universität München und dem Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) ist es erstmals gelungen, winzige Antikörper in lebende Zellen zu schleusen. Über die Synthese und den vielfältigen Einsatz dieser Nanobodies berichten die Forscherinnen und Forscher jetzt in «Nature Chemistry».

Antikörper zählen zu den Hauptwaffen unseres Immunsystems. Sie docken an Viren, Bakterien und andere Eindringlinge an, die in unserem Blut kursieren, und machen sie so unschädlich. Auch in der Therapie und Diagnostik von Krankheiten sowie in der Forschung spielen Antikörper eine entscheidende Rolle. «Eine klare Limitierung ist, dass Antikörper wegen ihrer Grösse und diverser anderer Faktoren nicht in lebende Zellen gelangen», betont M. Cristina Cardoso, Professorin am Fachbereich Biologie der TU Darmstadt.

In enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Christian P. R. Hackenberger am FMP Berlin, Professor an der Humboldt-Universität zu Berlin, ist es dem interdisziplinären Team jetzt erstmals gelungen, Nano-Antikörper – auch Nanobodies genannt – in lebende Zellen einzuschleusen und dort mikroskopisch zu beobachten. Die Medizin setzt grosse Hoffnungen in die kleinen Antikörper. Im Menschen kommen sie zwar nicht vor, in Kamelen und Knorpelfischen aber wurden sie schon entdeckt.

«Um den Nanobodies den Weg ins Zellinnere zu öffnen, haben wir sie chemisch mit zyklischen zellpenetrierenden Peptiden dekoriert, die quasi als Schlüssel für die direkte Aufnahme in Zellen dienen», erklärt Hackenberger. Die Schlüsselpeptide können entweder stabil an die Nanobo-

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dies gekoppelt werden oder eher locker, sodass sich die Bindung im Zellinneren löst.

Neue Therapien unheilbarer Krankheiten Die Wissenschaftler haben die Nano-Antikörper erfolgreich in lebende Zellen von Maus und Mensch eingeschleust und zudem ihren Nutzen untersucht. Für die Erkennung und Manipulation von Antigenen eignen sich die zellgängigen Nanobodies ebenso wie für die Analyse von Protein-Protein-Wechselwirkungen. So beobachteten die Forscher mithilfe der Nanobodies und speziellen Fluoreszenzmarkierungen die Interaktion zwischen dem Tumorhemmer p53 und seinem Gegenspieler, dem Protein HDM2. Diese Wechselwirkung spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Krebs.

Medizinisch vielversprechend sind die Nanobodies auch, weil sie Proteine in lebende Zellen transportieren können. Die Symptome des Rett-Syndroms etwa, eine genetisch bedingte Erkrankung mit autistischen Zügen, liessen sich eventuell durch das Protein Mecp2 lindern. Die Forscher schleusten an Nanobodies gekoppeltes Mecp2 in Mauszellen ein und wiesen nach, dass das Protein sein Angriffsziel in der Zelle unbeschadet erreicht. Die zellgängigen Nano-Antikörper seien generelle Werkzeuge für die Lieferung von therapeu-

Bild: Christoph Hohmann, NIM

Uta Neubauer

Zyklisch zellpenetrierende Peptide ebnen für die Antikörper den Weg ins Innere einer Zelle.

tisch relevanten Proteinen in lebende Zellen, heisst es in «Nature Chemistry». Damit öffnet sich eine Tür zu neuen Therapien von bislang unheilbaren Krankheiten.

Originalpublikation Henry D. Herce et al., «Cell-permeable nanobodies for targeted immunolabelling and antigen manipulation in living cells», Nature Chemistry (2017); DOI:10.1038/ nchem.2811 www.tu-darmstadt.de

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ERNÄHRUNG

Erster Multifunktionsreis

Versteckten Hunger bekämpfen ETH-Forscher im Labor für Pflanzenbiotechnologie haben eine neue Reissorte entwickelt, die in ihren Körnern nicht nur die Spurenelemente Eisen und Zink anreichert, sondern gleichzeitig auch β-Carotin als Vorstufe von Vitamin A erzeugt. Damit liesse sich der «versteckte Hunger» in Entwicklungsländern wirkungsvoll eindämmen.

Peter Rüegg Nahezu jeder zweite Mensch deckt seinen täglichen Kalorienbedarf hauptsächlich mit Reis. Dieser macht zwar satt, enthält aber nur wenige oder keine lebenswichtigen Spurenelemente. Insbesondere in weiten Teilen Asiens und Afrikas leiden Menschen an Mangelernährung, weil sie über die tägliche Nahrung zu wenig Zink, Eisen oder auch Vitamin A aufnehmen, um gesund zu bleiben. Eisenmangel führt etwa zu Blutarmut, verzögerter Hirnreifung und erhöhter

Mütter- und Säuglingssterblichkeit. Mangelt es Kindern an Vitamin A, können sie erblinden, und ihr Immunsystem ist geschwächt.

Sie erleiden deshalb häufiger Infektionskrankheiten wie Masern, Durchfall oder Malaria.

Golden Rice gegen Vitamin-A-Mangel Um dieses Übel an der Wurzel zu packen, entwickelten ETH-Forscher unter Leitung von Ingo Potrykus schon vor Jahren eine

neue Reislinie, die um das Jahr 2000 als «Golden Rice» bekannt wurde. Diese Linie war eine der ersten gentechnisch veränderten Reissorten, in der Wissenschaftler die Produktion von β-Carotin, also der Vorstufe von Vitamin A, im weissen Teil des Reiskorns realisieren konnten. Golden Rice wurde später verbessert und wird mittlerweile in den Züchtungsprogrammen mehrerer Länder eingesetzt, hauptsächlich in Südostasien.

Um weitere Mangelerkrankungen zu bekämpfen, entwickelten Forscher im Labor

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ERNÄHRUNG

für Pflanzenbiotechnologie von Wilhelm Gruissem an der ETH Zürich und in anderen Ländern in der Folge auch Reis- und Weizenlinien, die beispielsweise Eisen im Korn anreicherten.

Alle diese neu geschaffenen Reislinien haben aber etwas gemeinsam: Sie können nur ein mangelndes Spurenelement abdecken.

Die Idee, mehrere Spurenelemente in einer Reispflanze zu kombinieren und quasi ein Multivitamin- und Mehrfachnährstoffreis herzustellen, konnte bislang nicht realisiert werden.

Erster Multifunktionsreis Nun ist aber einer Gruppe um Navreet Bhullar, Oberassistentin im Labor für Pflanzenbiotechnologie an der ETH Zürich, diesbezüglich ein Durchbruch gelungen.

Die Forscherin und ihr Doktorand Simrat Pal Singh haben es geschafft, Reispflanzen gentechnisch so zu modifizieren, dass deren polierte Körner neben ausreichenden Mengen an Eisen und Zink auch bedeutend mehr β-Carotin im weissen Teil des Korns enthalten als die nicht modifizierte Ausgangssorte. «Unsere Resultate zeigen, dass es möglich ist, in einer einzigen Reispflanze mehrere wichtige Mikronährstoffe für eine gesunde Ernährung – Eisen, Zink und β-Carotin – zu kombinieren», erklärt Bhullar.

Der Erfolg aus Sicht der Wissenschaft ist, dass die vier verwendeten Gene für die Anreicherung der Mikronährstoffe als sogenannte Genkassette an einem einzigen Ort (Locus) in das Reiserbgut eingesetzt werden konnten. Dies hat den Vorteil, dass der Gehalt von Eisen, Zink und β-Carotin gleichzeitig durch Kreuzungen in Reissorten verschiedener Länder erhöht werden kann. Ansonsten wäre es notwendig, transgene Reislinien für jeweils einzelne Mikronährstoffe miteinander zu kreuzen, um diese im Reiskorn wie gewünscht erhöhen zu können.

An diesem Prinzipiennachweis haben Bhullar und ihre Doktoranden mehrere Jahre geforscht. Die Körner der veränderten Reislinie enthalten nun zwar mehr β-Carotin als die unveränderte Ausgangssorte (japonica-Varietät), aber je nach Linie bis zu zehnmal weniger als Golden Rice 2, die verbesserte Variante des Golden Rice. «Würde man aber 70 Prozent des derzeit verzehrten weissen Reises durch unsere Multinährstofflinie ersetzen, könnte zusätzlich zur verbesserten Versorgung mit Eisen und Zink jetzt auch schon die Vitamin-A-Versorgung markant verbessert werden», betont die Forscherin.

Noch befinden sich die neuen Multinährstoff-Reislinien im Teststadium. Die Pflanzen wurden bisher erst im Gewächshaus angepflanzt und auf ihren Nährstoffgehalt untersucht. «Wir werden die Linien weiterentwickeln», sagt Bhullar. Es ist geplant, ausgewählte Linien dann im nächsten Jahr unter kontrollierten Bedingungen im Freiland zu testen, um herauszufinden, ob die gewünschten und auch die agronomischen Eigenschaften erhalten bleiben und genauso gut funktionieren wie im Gewächshaus. Bhullar kann nicht sagen, wann sie frühestens von Landwirten angebaut werden könnten. «Es werden sicher noch fünf Jahre vergehen, ehe der Multinährstoffreis zur Eindämmung des ‹versteckten Hungers› eingesetzt werden kann», sagt sie.

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NEWS

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

■ An der UNO-Klimakonferenz in Cancún im Jahr 2010 sagten die Industrieländer zu, ab 2020 gemeinsam 100 Milliarden US Dollar pro Jahr für Klimaschutzmassnahmen in Entwicklungsländern aus öffentlichen, privaten und alternativen Finanzierungsquellen bereitzustellen. Die Schweiz wird voraussichtlich jährlich zwischen 450 und 600 Millionen US-Dollar ausgeben. Der Bundesrat hat einen entsprechenden Bericht der aussenpolitischen Kommission des Nationalrats gutgeheissen. www.naturwissenschaften.ch ■ Die witterungsbereinigten CO2 -Emissionen aus fossilen Brennstoffen sinken, aber nicht genug. Gemäss der CO2 -Statistik des Bundesamts für Umwelt wurde das für 2016 festgelegte Ziel, nämlich eine Abnahme um 27 Prozent gegenüber 1990, nicht erreicht. Per 1. Januar 2018 wird daher die CO2 -Abgabe von 84 auf 96 Franken pro Tonne CO2 erhöht. Dieser automatische Korrekturmechanismus soll einen Anreiz für den sparsamen Umgang mit fossilen Energien und für den Umstieg auf erneuerbare Energiequellen schaffen. www.naturwissenschaften.ch ■ Titandioxid, eines der meistproduzierten Nanopartikel weltweit, wird vermehrt auch in Lebensmitteln eingesetzt. Nehmen Darmzellen Titandioxid-Partikel auf, führt dies bei Mäusen mit einer

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Darmerkrankung zu mehr Entzündungen und Schädigungen der Darmschleimhaut. Gerhard Rogler, Professor für Gastroenterologie und Hepatologie der Universität Zürich, und seine Mitarbeiter empfehlen Patienten mit Darmentzündungen, auf Nahrungsmittel zu verzichten, die Titandioxid enthalten. www.uzh.ch ■ Rund 9 Monate vor dem Start zeichnet sich eine hohe Beteiligung an der Achema 2018 ab: Mehr als 2700 Aussteller aus aller Welt haben bereits einen Stand auf der Leitmesse für die Prozessindustrie gebucht. Vom 11. bis 15. Juni 2018 stellen sie in Frankfurt Neuheiten für die Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie vom Labor über die Grossanlage bis zur Verpackungsstrasse vor. Themen gibt es genug: Ob Energiewende oder neue Antibiotika, Wasseraufbereitung oder innovative Werkstoffe – Chemie und Verfahrenstechnik liefern Lösungen für nahezu alle Branchen. www.dechema.de ■ Das Spezialchemieunternehmen Clariant hat für das erste Halbjahr 2017 einen Umsatz in Höhe von 3,132 Mrd. CHF gegenüber 2,899 Mrd. CHF im Vorjahresvergleich bekannt gegeben. Das entspricht einem Umsatzwachstum von 9 Prozent in Lokalwährung. Das Ergebnis konnte insbesondere durch

zweistellige Wachstumsraten bei Catalysis und Natural Resources erzielt werden. Das zugrundeliegende organische Umsatzwachstum von 5 Prozent in Lokalwährung wurde durch Volumenanstiege forciert. www.clariant.com ■ Die Schweiz und die EU bereiten die Verknüpfung ihrer Emissionshandelssysteme vor.

An seiner Sitzung vom 16. August 2017 hat der Bundesrat grünes Licht für die Unterzeichnung des entsprechenden Abkommens gegeben.

Auch die Europäische Kommission hat Vorschläge für die Unterzeichnung und Ratifizierung des Abkommens beschlossen und dem Rat der Europäischen Union zum Beschluss vorgelegt. Es könnte noch im laufenden Jahr unterzeichnet werden. Danach müssen die Parlamente der Schweiz und der EU der Ratifi zierung zustimmen. www.bafu.admin.ch ■ Im neuesten Academic Ranking of Universities Worldwide der Jiao-Tong-Universität in Shanghai belegt die ETH Zürich als beste kontinentaleuropäische Universität den 19. Rang – hinter 15 amerikanischen und 3 englischen Hochschulen. Die weiteren Ränge der Schweizer Institute: 58. Zürich, 60. Genf, 76. EPFL, 95. Basel. Heidelberg, die beste deutsche Universität, liegt auf dem 42. Rang. www.shanghairanking.com

■ Am 1. September 2017 treten in der EU sowie in der Schweiz neue Abgasvorschriften für Personenwagen in Kraft. Diese schliessen Lücken in der bisherigen Abgasgesetzgebung und werden dafür sorgen, dass insbesondere Dieselfahrzeuge merklich sauberer werden, vor allem, was deren Stickoxidausstoss angeht – sie erlauben allerdings auch, bisherige Fahrzeuge noch eine Zeit lang weiter zu verkaufen. Die Empa empfiehlt, Diesel-Personenwagen nur dann zu kaufen, wenn sie nach Euro 6d-TEMP oder Euro 6d zugelassen sind. www.admin.ch ■ Forscher an der Universität Berkeley untersuchten in einer umfassenden Studie die wirtschaftlichen Auswirkungen der Klimaprogramme in 3 von 58 kalifornischen Counties (Inland Empire, Riverside und San Bernardino). Sie errechneten für den Zeitraum von 2010 bis 2016 einen Nettogewinn von 9,1 Milliarden Dollar sowie die Schaffung von 41 000 Arbeitsplätzen. www.universityofcalifornia.edu ■ Forscher der Stanford University haben in Kratern von erloschenen Vulkanen, die oft mit Wasser gefüllt sind, eine neue Quelle für Lithium gefunden. Das könnte den zu befürchtenden Mangel verhindern. Zumindest könnten sich die USA von Importen unabhängig machen. www.pressetext.com

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NEWS

Im neusten Ranking zur Innovationsfähigkeit schneidet die Universität Zürich hervorragend ab: Sie befindet sich dank ihrer Forschung in den Life Sciences auf Rang 34 von 200 Topinstitutionen weltweit.

Unmittelbar vor der UZH liegt auf Rang 33 die Harvard Universität aus den USA, danach folgt die Yale Universität, ebenfalls USA. Aus der Schweiz schaffte es nur die Universität Genf vor die UZH auf Platz 21, die Eidgenössischen Technischen Hochschulen folgen auf den Plätzen 41 (EPFL) und 57 (ETH Zürich), die Universität Basel kommt auf den 61. Platz.

Es ist eine komplexe Aufgabe, die Beiträge von Grundlagenund angewandter Forschung

für die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen zu quantifizieren. Analysten nähern sich der Aufgabe mit verschiedenen Methoden. Das von der Zeitschrift «Nature» zusammen mit der australischen Datenfirma «The Lens» entwickelte Verfahren beruht auf Patenten und Forschungspublikationen zwischen 1980 und 2015.

«The Lens» ermittelte dazu in Datenbanken die Zahl der Patente, in denen Forschungsarbeiten einer bestimmten Hochschule oder Institution über einen Zeitraum von 35 Jahren in verschiedenen Zeitschriften zitiert werden. Dahinter steckt die begründete Annahme, dass Forschungsar-

Bild: UZH

Innovative Universität Zürich

Am Anfang jeder Innovation steht kreative Forschung.

beiten, die in Patenten zitiert werden, zur beschriebenen Innovation beitragen. Die Datensammlungen von «The Lens» umfassen über 100 Millionen Patentdokumente.

Am häufigsten zitiert werden Forscher der UZH in Patenten aus den Life Sciences. Danach

folgen die Disziplinen Chemie und Physik. Genentech, Novartis und Hoffmann-La Roche sind die drei Firmen, die UZHForscher in ihren Patenten am häufigsten nennen.

Text: Stefan Stöcklin, Redaktor UZH News (gekürzt)

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NEWS

Bild: Messer

Weltweit grösster CO2-Recycler entsteht

Messer hat im März 2017 im chinesischen Nanjing seine weltweit grösste CO 2 -Rückgewinnungsanlage in Betrieb genommen.

Messer hat im März 2017 im chinesischen Nanjing ihre weltweit grösste CO2 -Rückgewinnungsanlage in Betrieb genommen und wird damit zum wichtigsten Anbieter von recyceltem CO2 in China. Die Anlage hat eine Kapazität von

150 000 Tonnen pro Jahr. Das Gas kann in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, etwa als Kohlensäure für Getränke.

Neben Nanjing nahm Messer bereits 2014 eine Anlage in Yunnan und 2015 eine weite-

re in Sichuan in Betrieb. Messer gewinnt in China nun insgesamt 300 000 Tonnen CO2 pro Jahr aus Industrieprozessen zurück.

In Belgien recycelt Messer mit einer Anlage 13,5 Tonnen pro Stunde, was 118 260 Tonnen pro Jahr entspricht. In Sulgen TG steht beim Babynahrungsmittelhersteller Hochdorf Swiss Nutrition AG die erste und einzige wirtschaftliche CO2 -Recycling-Anlage der Schweiz. Das Schweizer Nahrungsmittelunternehmen trägt mit der Rückgewinnung von rund 1700 Tonnen CO2 pro Jahr zur Reduzierung der CO2 -Emissionen in der Schweiz bei.

Viele industrielle Prozesse scheiden CO2 aus. In Rückge-

winnungsanlagen wird das Gas aufgefangen bevor es entweicht, in mehreren Schritten gereinigt und so für die Wiederverwendung aufbereitet.

Kunden der expandierenden Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Chemie und Landwirtschaft sollen von Nanjing aus beliefert werden. «Durch die Bereitstellung von hochwertigem CO2 in Lebensmittelqualität und unserer 120-jährigen Erfahrung wollen wir unseren Kunden helfen, die Produktion zu steigern, Kosten zu senken und die Produktqualität zu verbessern», sagt Stefan Messer, Eigentümer und CEO der Messer Gruppe. www.messer.ch

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NEWS

Ausgezeichnete ETH-Professoren

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Chemie tätig. Seit 1995 ist er Professor für anorganische Chemie an der ETH Zürich.

Professor Dr. Hansjörg Grützmacher.

Hansjörg Grützmacher erhält den Wilhelm-Klemm-Preis.

Die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) honoriert damit seine herausragenden Leistungen im Bereich der anorganischen Chemie.

Grützmacher erhält die Auszeichnung für seine ausgesprochen originellen Arbeiten, mit denen er die anorganische Molekülchemie auf vielfältige Weise bereichert. In seiner Forschung spiegelt sich seine aussergewöhnliche synthesechemische und konzeptionelle Kreativität wider. Neben hochreaktiven kleinen Molekülen der Hauptgruppenelementchemie, leistet er kreative Ansätze für die Metallorganische Katalyse und thematisiert aktuelle Innovationen bei Brennstoffzellen.

Grützmacher wurde 1959 in Hamburg geboren. Nach einem Chemiestudium und der Promotion an der Universität Göttingen verbrachte er ein Post-Doc-Jahr am Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Toulouse, Frankreich. Nach seiner Habilitation 1992 an der Universität Heidelberg war er an der Universität Freiburg als Professor für anorganische 9/2017

Konrad Hungerbühler wird mit dem Wöhler-Preis für Nachhaltige Chemie der GDCh ausgezeichnet. Hungerbühler erhält die Auszeichnung für die Entwicklung von Werkzeugen und Methoden, mit denen chemische Prozesse ökologisch, ökonomisch und hinsichtlich der Prozesssicherheit verbessert werden können. Dazu zählen unter anderem Methoden, mit denen die Nachhaltigkeit von Reaktionen und Chemikalien bewertet wird.

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Forum d’Ilmac Lausanne

Transfert de connaissances actuelles Le forum d’Ilmac Lausanne est réalisé et organisé en étroite collaboration avec les associations professionnelles.

Les visiteurs peuvent profiter des expériences pratiques et des connaissances précieuses d'entrepreneurs et d'experts des secteurs de la recherche, du développement et la formation qui ont eu du succès.

«L’excellence opérationnelle – bonnes pratiques pour les sociétés des domaines de la chimie et des sciences de la vie» (Mercredi, le 4 octobre 2017) L’excellence opérationnelle est un élément du leadership et de l’intelligence opérationnelle qui s’attache à satisfaire les attentes des clients, tout en insistant sur l’application de divers principes, systèmes et outils en vue d’améliorer de manière durable des indicateurs de performance clés. Elle repose sur des indicateurs fondés sur des données, lesquels indicateurs proviennent d’un algorithme, de l’apprentissage automatique ou de l’intelligence artificielle [1].

[1] en.wikipedia.org/wiki/Operational_ excellence [2] www.industryweek.com/companiesamp-executives/operational-excellencedefi ned

Si cela semble simple de prime abord, sa mise en œuvre dans notre vie quotidienne est compliquée. Lorsque l’on demande aux gens de quoi il s’agit exactement, ils hésitent toujours. On entend souvent des réponses du type «Cela concerne la qualité des processus (fabriquer des pièces parfaites à tous les coups)» ou «Appliquer des outils de rationalisation pour éliminer le gaspillage». C’est un concept qu’il n’est pas facile de quantifier et qui est très difficile à expliquer en termes simples et pratiques à un opérateur de la production afin qu’il sache quoi faire pour atteindre et maintenir cette excellence opérationnelle [2].

On est en présence d’excellence opérationnelle lorsque chaque employé peut voir le flux de valeur pour le client et restaurer ce flux lorsqu’il se rompt. C’est aussi simple que ça. En d’autres termes, chaque employé sait que le produit passe du processus A au processus B dans une

quantité donnée, à un moment donné et à un endroit donné; dans le cas contraire, cela signifie que quelque chose ne va pas.

De plus, lorsque quelque chose se passe mal (et cela arrive forcément), l’employé sait quoi faire pour régler le problème, sans devoir consulter son supérieur, en référer à la direction ou organiser une réunion. Les collaborateurs dans les bureaux sont également concernés, puisqu’ils peuvent voir le flux d’une commande d’un client au travers de plusieurs processus commerciaux et restaurer ce flux lorsqu’il se rompt.

Imaginez des commandes qui affluent (de leur arrivée à leur livraison, en passant par la fabrication) via un tuyau. A un endroit (au bureau ou à l’atelier de fabrication), le tuyau se bouche et le flux s’arrête. Les opérateurs sauraient quoi faire pour déboucher le tuyau et permettre au flux de reprendre sans que la direction doive intervenir. Les employés créent et maintiennent un flux

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rationalisé, tandis que la direction s’attache à développer les affaires.

Cinq spécialistes de l’excellence opérationnelle (EO) dans le secteur de la production chimique et pharmaceutique partageront leurs expériences en matière de développement de processus et parleront de la manière dont l’EO a été mise en œuvre dans leur vie quotidienne et dont elle influence le flux de travail des opérateurs, des responsables de processus et des dirigeants.

«Les défis des sciences de la vie» (Jeudi, le 5 octobre 2017) Les sciences de la vie sont source d’espoir et de développement pour la société. Le «Handbook on the Fourth Industrial Revolution» (2017) («Manuel sur la quatrième révolution industrielle») du Forum économique mondial expose les profonds changements que les nouvelles technologies des sciences de la vie entraîneront pour les entreprises et les effets en cascade que ces changements pourraient avoir sur le paysage mondial en matière de risque.

Dans le domaine des sciences de la vie, le changement au niveau des technologies et des processus s’approfondit et s’accélère. Alors que nous prenons progressivement conscience de l’impact sociétal, politique, voire géopolitique décalé des précédentes vagues d’innovation, le consensus général est globalement optimiste quant à l’équilibre des risques et des avantages technologiques pour ce marché.

Par conséquent, les sociétés du secteur des sciences de la vie et les institutions universitaires et de recherche sont confrontées à des défis très complexes dans divers domaines technologiques, scientifiques, industriels et commerciaux. Seul un écosystème compétitif, performant, innovant et collaboratif pourra assurer le développement de l’industrie au mieux des intérêts des citoyens et de la société.

Le 5 octobre, Ilmac Lausanne, examinera en collaboration avec BioAlps, cluster des sciences de la vie pour la Suisse occidentale, et la fondation Inartis, quelques-uns des défis visant à améliorer la gouvernance industrielle lors de deux séances de 4 interventions chacune.

La session du matin sera consacrée aux défis et solutions liés à la technologie et à l’industrie.

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1) Production jetable 2) Conception de solutions pour la médecine personnalisée 3) Analyse des processus 4) Nouvelles technologies et processus de fabrication dans les sciences de la vie.

La session de l’après-midi portera sur certains défis et solutions relatifs aux entreprises et au marché.

1) Questions ayant trait à la propriété intellectuelle dans les sciences de la vie 2) Réglementation et remboursement

3) Commercialisation des produits des technologies médicales 4) Implantation à l’international: défis pour les industries des sciences de la vie.

Des spécialistes et des experts du cluster des sciences de la vie de Suisse occidentale présenteront des thèmes clés de manière factuelle.

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Pour un dialogue entre recherche, économie et société

Les politiques d’innovation en Suisse Les politiques d’innovation en Suisse doivent faire dialoguer la recherche, l’économie et la société. Le projet Inno-Futures des Universités de Neuchâtel et de Berne propose une politique nationale de communs innovatifs, dans laquelle le partage des savoirs favorise la réalisation et la reconnaissance d’idées originales, aussi bien technologiques, qu’économiques ou sociales. La plateforme internet www.communs-innovatifs.ch est lancée pour concrétiser ce projet. Prolongeant leur réflexion, les auteurs de l’étude invitent à la création du label «Swiss innovated» qui permettrait aux innovations helvétiques d’être internationalement reconnues.

Les développements technologiques sont de plus en plus rapides. Les crises économiques mondiales entraînent de nouvelles inégalités. La digitalisation de l’économie menace les emplois traditionnels. Les préoccupations environnementales appellent à une gestion durable des ressources. Dans un contexte socio-économique très incertain, les défis sont nombreux et les problèmes complexes. Promouvoir l’innovation

est devenu un credo politique en Suisse.

On peut en effet observer une «innovatisation» de l’action publique dans de nombreux domaines tels que la recherche, l’industrie, le tourisme, l’énergie ou l’agriculture.

Les chercheuses et chercheurs des Universités de Neuchâtel et de Berne mettent en évidence certaines limites de ces politiques d’innovation. La manière dont l’innovation est actuellement abordée et soutenue dans

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le cadre de différentes politiques sectorielles ne permet en effet pas de répondre aux défis complexes d’aujourd’hui. De plus, les retombées économiques de certaines innovations suisses sont captées ailleurs.

Sur la base de nombreuses discussions et plusieurs ateliers de réflexion organisés avec des acteurs de l’innovation et des groupes d’experts suisses et internationaux, les chercheuses et chercheurs des

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Universités de Neuchâtel et Berne proposent une nouvelle génération de politique: une politique de communs innovatifs.

Cette politique doit engager les acteurs de la recherche, de l’économie et de la société dans le développement de solutions innovantes aux problèmes actuels. Ces solutions ne sont pas des produits mais des ressources communes mises à disposition par et pour ces différents acteurs de l’innovation en Suisse. Inspirée d’exemples actuels tels que les licences creative commons (CC) et le développement de logiciels libres (par exemple Linux), une politique de communs innovatifs doit permettre de créer, d’entretenir et de développer des ressources communautaires d’innovation.

Elle a pour but de: – faire de l’innovation un moteur de création et de régénération de ressources stratégiques communes d’innovation et de développement (savoir, culture, nature, paysage, énergie, etc.); – promouvoir des dynamiques de réciprocité et de responsabilité mutuelle entre les entreprises, la recherche, le politique et la société dans le développement, l’usage et la régénération de ces ressources; – ancrer les innovations dans leurs contextes régionaux de développement, d’usage et de valorisation; – assurer la participation des acteurs de la société à l’innovation; – éviter la dégradation des ressources communes et la captation de valeur des innovations hors du pays; – assurer une prospérité durable pour toutes et tous.

La création d’un label «Swiss innovated» permettrait de valoriser les communs innovatifs suisses. Ce label renforcerait la réputation d’une Suisse «championne de l’innovation». Il reconnaîtrait et stimulerait tous les acteurs et toutes les formes d’innovation (technologique, économique et sociale) contribuant au développement de la Suisse. Il ferait également la promotion d’une Suisse innovante, attractive à la fois pour les entreprises et les habitants.

Une économie des solutions encouragée par une politique de communs innovatifs dépasse largement le cadre du transfert de technologie. Elle s’ancre dans des contextes de production, de consommation et de vie spécifiques. Les villes et les régions sont des espaces d’expérimentation sociale qui doivent être soutenus pour associer les consommateurs et les citoyens à la co-élaboration et à la co-évaluation de nouvelles formes d’innovation sociale et d’économie collaborative.

Contacts Tina Haisch Hochschule für Wirtschaft Peter Merian-Strasse 86 CH-4002 Basel Téléphone +41 (0)61 279 17 17 (Centrale) tina.haisch@fhnw.ch Hugues Jeannerat Institut de sociologie Université de Neuchâtel Fbg de l’Hôpital 27 CH-2000 Neuchâtel Téléphone +41 (0)32 718 14 15 hugues.jeannerat@unine.ch

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Un pôle suisse d’excellence

Technologies et services en bioinformatique Depuis 1998, le SIB Institut Suisse de Bioinformatique soutient les acteurs des sciences de la vie au niveau national et international, et joue le rôle de passerelle entre le monde académique et le secteur privé. Eclairage sur cette institution au modèle unique et quelques outils et services qu’elle propose dans le domaine de la conception de molécules bioactives.

Les approches informatiques permettant de stocker, analyser et interpréter les données générées par les nouvelles technologies sont aujourd’hui devenues essentielles aux avancées en sciences de la vie.

Le SIB cumule près de 20 ans d’expertise en la matière: créé en 1998, il fédère à

présent quelque 65 groupes de recherche et de services en Suisse, soit près de 800 scientifiques actifs dans des domaines allant de la génomique à la santé personnalisée.

L’institut offre aux acteurs des sciences de la vie plus de 150 bases de données et

Illustration: SIB

Plus de 150 ressources bioinformatiques sur expasy.org rhea-db.org, plus de 10 000 réactions biochimiques pouvant être exploitées pour prédire de nouvelles réactions ou guider la production de composés tels que carburants ou médicaments metanetx.org, une plateforme web pour analyser, manipuler et construire des réseaux métaboliques à l’échelle du génome

logiciels ainsi que des services sur mesure grâce à ses 12 centres de calcul et d’expertise répartis sur le territoire suisse.

Le SIB propose en outre son soutien à l’industrie – notamment dans le domaine de la conception de médicaments – par le biais de mandats spécifi ques, de contrats cadres pour les activités de recherche, de demandes de fonds dédiés au transfert de technologie (CTI), ou encore au travers des formations proposées par l’institut.

Chaque année, le SIB organise plus de 50 cours et workshops pour les scientifiques des secteurs académique et privé en sta-

Les modules de SwissDrugDesign ont une interface web simplifiée pour permettre aux spécialistes et non-experts d'accomplir des calculs en ligne pour la conception de molécules bioactives (par ex. médicaments, agents phytosanitaires).

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tistiques, programmation ou encore analyse, intégration et visualisation de données «omiques» (www.sib.swiss/training).

L’un de ces cours permet par exemple aux participants de s’initier à la conception de médicaments assistée par ordinateur (CADD, computer-aided drug design), en utilisant les outils développés par le groupe de modélisation moléculaire du SIB.

Conception de médicaments assistée par ordinateur Le groupe de modélisation moléculaire du SIB, basé à Lausanne et dirigé par Vincent Zoete et Olivier Michielin, développe le projet SwissDrugDesign. Cette initiative ambitieuse vise à fournir, au sein d’une unique plateforme web, un environnement complet de CADD, s’appuyant sur les travaux de recherche du groupe.

Destinés aux experts ainsi qu’aux non-spécialistes du domaine, les modules de SwissDrugDesign sont conçus pour une utilisation aisée et fluide grâce à des inter-

Simpler Safer

Sélection de modules du projet SwissDrugDesign SwissBioisostere.ch, une base de données de plus de 4 500 000 de remplacements moléculaires testés en chimie médicinale SwissADME.ch, pour le calcul de paramètres physicochimiques et la prédiction du devenir pharmacocinétique des petites molécules SwissSimilarity.ch, pour le criblage virtuel rapide, basé sur la similarité 2D et 3D, de près de 300 millions de molécules de différentes bases de données SwissTargetPrediction.ch, pour l’identifi cation des protéines-cibles les plus probables de molécules bioactives SwissDock.ch, pour la modélisation 3D des interactions médicament/protéine à l’échelle atomique faces web simples. Avec 21000 calculs effectués par mois en 2017, ils connaissent un succès croissant.

Ces modules sont accessibles gratuitement pour la communauté académique, et un large éventail de licences permet de répondre aux besoins spécifiques des entreprises en termes de confidentialité ainsi que d’utilisation de données ou de ressources informatiques propriétaires. Ces services sont aujourd’hui principalement utilisés par les industries pharmaceutique, agrochimique et biotechnologique.

Contacts SIB Institut Suisse de Bioinformatique Groupe de modélisation moléculaire du SIB Prof. Olivier Michielin (Group leader) Prof. Vincent Zoete (Group leader) Dr Antoine Daina (Senior scientist) Téléphone +41 (0)21 692 40 54 info@sib.swiss www.sib.swiss

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Les bonnes pratiques pour un dosage fiable

Le pipetage – une opération délicate Riche de son expérience dans la fabrication d’instruments de mesure pour liquides, l’entreprise Socorex, basée à Ecublens, a élaboré des recommandations pour assurer une bonne pratique du pipetage. Ces informations permettent de limiter les erreurs et assurent des résultats fiables.

Images: Socorex Isba SA

Identifier les erreurs pour mieux les éliminer

Pipetage de routine.

L’utilisation de micropipettes et autres instruments volumétriques est largement répandue dans tout laboratoire quand il s’agit de mesurer et transférer des liquides avec précision et en toute sécurité.

Bien que leur fonctionnement semble simple, peu de personnes s’interrogent sur l’impact de la micropipette dans la séquence analytique. En effet, toute une série de paramètres influencent le résultat final des tests effectués.

Tout commence par l’organisation effi ciente de la zone de travail en plaçant les divers éléments dans une séquence logique. Ceci est d’autant plus important quand les manipulations s’effectuent dans un espace confiné, tel qu’une hotte à flux laminaire.

Si l’échantillon est toxique, contaminant ou contaminé, la protection de la personne est primordiale. Lunettes, masque et gants sont requis. Mais l’échantillon peut lui aussi faire l’objet d’une protection spéciale, par exemple lors de tests génétiques, en culture cellulaire ou en microbiologie.

Dans ces cas, l’emploi d’embouts stériles à filtre est de rigueur. Pour d’autres situations, comme des liquides visqueux, l’embout à faible rétention sera recommandé.

A relever ici que Socorex a lancé une nouvelle gamme d’embouts Qualitix très performants pour nombre d’applications.

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Les erreurs de pipetage sont majoritairement liées à l’utilisateur ou à l’instrument.

Une personne expérimentée et attentive produira des résultats plus fiables, à moins qu’elle n’ait acquis de mauvaises habitudes. C’est la raison pour laquelle Socorex dispense des cours en entreprise ou en institutions sous le motto «former et responsabiliser les utilisateurs».

Un instrument en parfait état élimine bien des sources d’erreur. Il est donc recommandé de réparer, nettoyer et calibrer régulièrement son parc de micropipettes.

Voir le test simple décrit plus bas.

Certains paramètres comme la température du liquide dosé, sa densité ou encore sa viscosité affectent les résultats volumétriques. Il en va de même quant aux conditions environnementales du laboratoire. En tenir compte, surtout lors de déterminations quantitatives critiques, permet de sensibles améliorations des performances.

Autocontrôle garant de bons résultats Un test rapide avant utilisation permet d’évaluer l’état de fonctionnement de l’instrument. Toute défaillance doit être éliminée par le remplacement des pièces défectueuses ou en confiant l’instrument à un centre de Service.

• Observer l’état extérieur de l’instrument • Régler le volume nominal, actionner le bouton poussoir qui doit coulisser sans à-coups • Attacher un embout, prélever du liquide, aucune goutte ne doit s’en détacher.

Vérification des performances par gravimétrie selon ISO 8655.

La vérification des performances selon ISO 8655 ou 17025 se fait par mesure gravimétrique sur une balance analytique. La différence entre les volumes moyens et le volume cible indique l’erreur (E%), le calcul du coefficient de variation la reproductibilité (V%). La comparaison des résultats avec les valeurs de référence détermine le besoin d’un étalonnage.

Choisir les bonnes prestations de service Le Service Center de Socorex, accrédité ISO 17025, offre une vaste palette de prestations de réparation et calibration sur les micropipettes et doseurs de toutes marques. Nombreuses sont les petites ou grandes entreprises, écoles et institutions qui font déjà confiance à Socorex en lui confiant leurs instruments. Des techniciens se déplacent également sur demande pour la réalisation des prestations sur le site du client.

Contact Socorex Isba SA Chemin de Champ-Colomb 7a CH-1024 Ecublens Téléphone +41 (0)21 651 6000 socorex@socorex.com www.socorex.com

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Appareils pour laboratoires de recherche

Technologie de réfrigération avancée Koch Kälte AG est présent dans toute la Suisse, à travers ses ateliers à Appenzell, à Bâle et en Suisse romande.

L’entreprise produit ses propres réfrigérateurs, congélateurs et étuves en Suisse, à Appenzell.

Image: Koch Kälte AG

Une étuve en avant première Koch présente sa nouvelle étuve K131 WE en avant première sur le salon Ilmac Lausanne 2017. Ce nouveau venu dans la gamme Koch se caractérise par les points suivants: une capacité de 131 litres, une commande électronique, l’alarme contact sec, une alarme visuelle, une chambre en aluminium anodisé et une convection naturelle. Cet appareil est encastrable mais il peut aussi être utilisé en pose libre. Particulièrement économe en énergie, il a été conçu pour le stockage de textiles en salles d’opération. Il peut aussi servir au maintien à bonne température de matériel jusqu’à +60 °C. Pour une utilisation avec des perfusions, Koch a également créé le modèle K131 WE-I, équipé d’un thermostat de sécurité.

La commande électronique à affichage digital autorise un réglage au dixième de degré près. Sa chambre, à la finition intégralement en aluminium anodisé, est très facile à entretenir. Elle offre une répartition homogène de la température. L’isolation performante et le chauffage efficace garantissent une consommation d’énergie jusqu’à 40 % en dessous de celle des produits concurrents. La convection naturelle participe à l’excellente fiabilité.

Le LyoStar 3 (SP Scientific). La lyophilisation représente une part croissante de l’activité de Koch Kälte AG.

Koch Kälte AG fournit les industries pharmaceutiques, chimiques, les hôpitaux et les universités. Sa gamme évolue en permanence pour répondre aux normes en

vigueur et aux besoins de ses clients. L'entreprise propose aussi la réalisation de pièces et d’appareils sur mesure.

En plus de son activité de production, Koch distribue, entretient et qualifie (IQ/ OQ/PQ) les produit des grands noms de l’industrie (congélateurs –86 °C, –150 °C, chambres climatiques, incubateurs, étuves, dewars pour l’azote liquide, lyophilisateurs, chillers, blast freezer, bains…).

La lyophilisation représente une part grandissante de l’activité de Koch. Deux LyoStar 3 (fabrication SP Scientific) ont tout récemment été mis en service à Bâle. Ces lyophilisateurs sont connus et reconnus dans le monde entier, notamment grâce à

leurs technologies innovantes. Les fonctions ControLyo et Smart permettent par exemple de contrôler la phase de nucléation, d’optimiser les cycles et, ainsi, d’obtenir des batchs parfaitement homogènes.

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

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Die neue Limsophy Version ist gut und schön.

Neuste Erkenntnisse der Software-Ergonomie sind eingeflossen. Limsophy erhält eine zeitlose Optik, und Farben können nach Bedarf angepasst werden. Eine visualisierte, konsistente Bedienung machen es einem leicht.

Funktionalität mit zugehöriger Erklärung wird kontextbezogen zur Verfügung gestellt. Limsophy bietet grosse Anpassungsmöglichkeiten. Jeder Arbeitsprozess kann optimal unterstützt werden. Die Releasefähigkeit bleibt vollständig erhalten. Routineprozesse können automatisiert werden.

Limsophy unterstützt die Umwandlung von Geschäftsprozessen in Software optimal und bringt so die Voraussetzung für eine Digitalisierung mit.

Funktionalität und Schönheit machen LIMS zu Limsophy.

Halle 7 Stand A11

AAC Infotray AG Zur Kesselschmiede 31 CH-8400 Winterthur Telefon +41 (0)52 260 3131 messe@infotray.com www.limsophy.com www.limsophybpm.com

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La solution d’experts Die Expertenlösung

Schweizer Werte leben – für Ihren Laboralltag

Les pompes pour des produits biologiques, si des principes actifs, des vaccins ou des plasmas. Possible de voir à l’Ilmac Lausanne.

Jusqu’au 27 Septembre, vous recevrez lors de l’inscription la carte journalière et compris un déjeuner gratuit.

Il suffit de copier le PrioCode almatechnikilmac17 et insérer sous www.ilmac.ch/ lausanne-ticket jusqu’au 27 Septembre.

Die Pumpen für biologische Produkte, ob Wirkstoffe, Impfstoff oder Plasma. Zu sehen an der Ilmac Lausanne.

Als Repräsentant namhafter Analysegeräteund Zubehörhersteller im Bereich Chromatographie und Spektroskopie sowie als Hersteller von innovativen Eigenprodukten setzen wir uns für einen zuverlässigen Laboralltag unserer Kunden ein.

An der Ilmac in Lausanne nehmen wir es aber gemütlich: Besuchen Sie uns am Stand B01 und geniessen Sie mit uns einen guten Tropfen Schweizer Weisswein: den Cuvée Brechbühler «Rouges Terres».

Wir freuen uns auf Sie!

Bis zum 27. September erhalten Sie bei Registrierung gratis eine Tageskarte inkl.

Mittagessen.

Einfach den PrioCode almatechnik-ilmac17 kopieren und unter www.ilmac.ch/lausanneticket bis am 27. September einlösen.

Halle 7 Stand C03

ALMATECHNIK AG Rebgasse 2 CH-4314 Zeiningen Telefon +41 (0)61 853 09 09 Telefax +41 (0)61 853 09 08 info@almatechnik.ch www.almatechnik.ch

Halle 7 Stand B01

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 Telefax +41 (0)44 730 61 41 sales@brechbuehler.ch www.brechbuehler.ch

9 /2017

ILMAC EXPONAT CAMAG Derivatizer

Powder Handling Excellence

Immer am Puls der Messung

Hohe Anlagenverfügbarkeit mit minimalem Aufwand Der Derivatizer dient zur automatisierten Reagenzübertragung bei der Derivatisierung von Dünnschicht-Chromatogrammen.

Dank seiner einzigartigen «Micro Droplet» Sprühtechnologie ermöglicht der Derivatizer höchste Homogenität und Reproduzierbarkeit beim Aufbringen der Derivatisierungsreagenzien, wobei die meisten gängigen Reagenzien verwendet werden können.

Um den unterschiedlichen physikalischchemischen Eigenschaften (Säuregrad, Viskosität usw.) dieser Reagenzien gerecht zu werden, stehen vier verschiedene farbkodierte Sprühköpfe zur Auswahl, und der Benutzer kann zwischen insgesamt sechs Sprühmodi wählen.

Gegenüber dem manuellen Sprühen bietet der Derivatizer neben der signifikant homogeneren Reagenzverteilung weitere Vorteile: – Als geschlossenes System arbeitet der Derivatizer umweltfreundlich und lässt sich vor allem sicher handhaben.

– Die Bedienung ist intuitiv und die Reinigung problemlos.

– Dank der effizienten Funktionsweise genügen 4 mL Reagenzlösung pro 20 × 20 cm bzw. 3 mL pro 20 × 10 cm Platte, was besonders bei teuren Reagenzien von Vorteil ist.

– Die Ergebnisse sind reproduzierbar und benutzerunabhängig.

Halle 7 Stand C40

CAMAG Sonnenmattstrasse 11 CH-4132 Muttenz Telefon +41 (0)61 467 34 34 Telefax +41 (0)61 461 07 02 info@camag.com www.camag.com

9 /2017

Dec bietet qualitativ hochwertige Lösungen für die Pharma- und Chemieindustrie. Dazu zählen viele patentierte Systeme, mit denen Sicherheit, Hygiene, Containment sowie Produktivität erhöht werden können.

Das Produktportfolio umfasst die folgenden Bereiche rund um Schüttgut: Fördern Befüllen Entleeren Dosieren Mischen Probenehmen Mikronisieren High Containment Isolatoren Dabei spielt die PTS Technologie (Powder Transfer System) immer eine wichtige Rolle, um aktive Wirk- und Zusatzstoffe kontaminationsfrei und ohne physikalische Eigenschaftsveränderungen von und zu jedem Prozessschritt zu fördern.

Profitieren Sie von unserem Expertenteam auf der Ilmac, wir freuen uns auf Ihren Besuch.

Halle 7 Stand C13

Sie möchten Ihre Anlagenverfügbarkeit erhöhen und Kosten senken?

Heartbeat Technology in den Messgeräten sorgt für klare, standardisierte Diagnosemeldungen und Handlungsanweisungen um die Anlage ökonomisch basiert, gemäss dem wirklichen Bedarf, zu warten.

Heartbeat Technology erlaubt einen kosteneffizienten und sicheren Anlagenbetrieb während des gesamten Lebenszyklus, indem es Services zu Diagnose, Verifikation und Monitoring sinnvoll kombiniert.

Prenez le pouls de vos mesures Disponibilité accrue de l’installation et temps de vérification réduit Vous voulez augmenter la disponibilité de votre installation et réduire vos coûts?

Les appareils avec technologie Heartbeat excellent par leurs fonctions de diagnostic de process permanent et de diagnostic in-situ complet. Les fonctionnalités de surveillance facilitent la maintenance prédictive et optimisent ainsi le processus de maintenance.

La technologie Heartbeat permet d’exploiter une installation de façon économique et sûre tout au long de son cycle de vie en combinant des fonctions de diagnostic, de vérification et de surveillance.

Halle 7 Stand B02

Dietrich Engineering Consultants sa Z.I. Larges Pièces A CH-1024 Ecublens Telefon +41 (0)21 694 20 40 Telefax +41 (0)21 694 20 59 Info@dec-group.ch www.dec-group.net

Endress+Hauser (Schweiz) AG Kägenstrasse 2 CH-4153 Reinach info@ch.endress.com www.ch.endress.com

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ILMAC EXPONAT Expert de la filtration d’air depuis 1968

Avec plus de 100 000 appareils installés depuis sa création, Erlab est reconnue comme le leader mondial des hottes à filtration sans raccordement. C’est en plaçant l’innovation au cœur de son activité que la société française ne cesse d’offrir des solutions dont les performances restent inégalées à ce jour.

Erlab invente la première hotte à filtration de laboratoire en 1968.

Avec plus de 45 années d’expertise dans le domaine de la filtration des polluants de l’air, l’entreprise applique une formule qui garantit la protection du personnel de laboratoire: une innovation permanente au travers de son laboratoire de R&D unique, un savoir-faire hors pair dans le domaine de la filtration, des produits fiables aux performances conformes aux normes de sécurité et testés par des organismes indépendants, un engagement sur l’utilisation de chacun de ses produits et un suivi qui permettent de maintenir une protection maximale.

C’est au travers d’un nouveau mode de communication par la lumière que les nouvelles gammes de Captair Smart (hottes à filtration et armoires ventilées), Halo (système de purification d’air) et Halo Sense (capteur de pollution) permettent par une utilisation plus simple de bénéficier d’une protection plus sûre.

Halle 7 Stand C30

ERLAB-DFS S.A.S. Parc d’Affaires des Portes BP 403 F-27104 Val de Reuil Telefon 0033 2 32 09 55 80 Telefax 0033 2 32 09 55 90 www.erlab.com

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Ihr Spezialist für Synthese & Chromatographie

ACCQ Prep HP125 – das neue HPPLC-System ACCQPrep® HP125 ist eine neu konzipierte automatisierte präparative HPPLC-Anlage.

Die Proben- und Sammelracks sind mit RFID ausgestattet, somit sind die Positionen der Gefässe immer eindeutig. Die Lösemittel- und Abfallniveau-Überwachung reduzieren das Risiko von überlaufenden Lösungen oder Trockenlaufen der Proben.

Das Gerät bietet Flussraten von 1–125 mL/ min im Druckbereich bis 414 bar. Methodenentwicklungen direkt im Gerät erfordern keinen Austausch der Pumpenköpfe. Das System ist mit UV/UV-VIS Detektor und optional mit ELSD bzw. MS erhältlich.

Neuheit von Radleys: Reaktionssystem Mya 4. Mya 4 ist ein äusserst kompaktes Reaktionssystem mit nahezu unlimitierten Möglichkeiten; 4 unabhängige Zonen, mit Magnetrührer oder Überkopfrührwerk, Temperaturbereich von –30 °C bis +180 °C, 2 mL bis 400 mL Volumina, Software kontrolliert und Data Logging.

Neu bei IGZ: Chromatographiesysteme von SCION Instruments (ex Varian). Das Sortiment reicht vom einfachen freistehenden GC bis hin zu den voll konfigurierten Analysatoren. Durch die Übernahme des ehemaligen Varian/Bruker GC/MS Geschäftes, erbt Scion die über 50-jährigen Fachkenntnisse von widerstandsfähigen GC und SQMS Lösungen.

Halle 7 Stand C51

IGZ Instruments AG Räffelstrasse 32 CH-8045 Zürich Telefon +41 (0)44 456 33 33 Telefax +41 (0)44 456 33 30 igz@igz.ch www.igz.ch

Bedienkomfort, der begeistert

Viel Leistung auf wenig Raum! Mit dem Rotationsverdampfer RC 900, dem Vakuumpumpsystem SC 920 und dem Kühler C 900 hat KNF die Laborwelt revolutioniert.

Zahlreiche Laborkunden von KNF arbeiten mittlerweile mit diesem Trio, das hervorragende Resultate erzielt und auch in Sachen Preis-Leistungs-Verhältnis seinesgleichen sucht.

Perfekt aufeinander abgestimmt, macht dieses wirtschaftliche, effiziente Laborsystem von KNF das Destillieren einfacher, effizienter, sicherer. Mit dem Rotationsverdampfer RC 900 arbeitet man nach dem Motto: Cool bleiben und ihn rotieren lassen. Das ist wörtlich gemeint, denn dank der einzigartigen Funkfernbedienung lässt sich der Rotationsverdampfer sitzend aus Distanz bedienen. Auch das Vakuumpumpsystem SC 920 lässt sich über eine Fernbedienung steuern. RC 900 und SC 920 überzeugen durch einfache Handhabung, geringen Platzbedarf und sehr leisen Betrieb. Das SC 920 arbeitet zuverlässig und wartungsfrei Seite an Seite mit Destilliergeräten – und natürlich auch mit dem Rotationsverdampfer RC 900 und dem Kühler C 900.

KNF bietet Interessierten die Möglichkeit, sich das System unverbindlich vor Ort im eigenen Labor vorführen zu lassen.

Halle 7 Stand B15

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

9 /2017

ILMAC EXPONAT XPR-Präzisionswaagen Mehr als eine Waage

Die neuen METTLER TOLEDO Excellence XPR-Präzisionswaagen sind mehr als nur Waagen: Sie sorgen für Prozesseffizienz, die eine höhere Genauigkeit mit sich bringt, und reduzieren durch Funktionalitäten wie Benutzerführung und Proben-ID-Management Kosten und Nacharbeitsaufwand.

Die neuen XPR-Waagenmodelle sind ferner mit der Waagschale SmartPan™ ausgestattet.

Diese innovative Waagschale bringt Ergebnisse in der Hälfte der Zeit. Auswirkungen von Luftströmen auf die Wägezelle werden minimiert, sodass die Stabilisierungszeiten deutlich kürzer ausfallen und eine verbesserte Wiederholbarkeit gewährleistet wird – und das selbst bei Wägeaufgaben in anspruchsvollen Umgebungen wie beispielsweise im Laborabzug, im Produktionsumfeld oder stark frequentierten Bereichen.

Um genaue Ergebnisse erzielen zu können, ist normalerweise ein Windschutz erforderlich, insbesondere bei extrem niedrigen Mindesteinwaagen. Das Öffnen bzw. Schliessen der Windschutztüren stellt allerdings einen zusätzlichen Verfahrensschritt dar. Werden solche Verfahrensschritte minimiert, kann schneller gearbeitet werden und der Bediener ist besser vor Verletzungen durch sich wiederholende Bewegungsabläufe geschützt.

Promega, au service de vos innovations

Promega est un acteur historique majeur du marché des sciences de la vie développant depuis plus de 25 ans un large panel de produits et de services. Promega s’est engagé ces dernières années pour le développement d’appareils et de solutions clés en main, essentiellement destinés à la recherche en biologie moléculaire et cellulaire.

Forte de son dynamisme, Promega est un «moteur de l’innovation technologique».

Elle est notamment leader dans le domaine de la bioluminescence grâce à la mise au point de réactifs adaptés aux dernières évolutions de la recherche fondamentale. L’élargissement de son offre en matière d’instruments poursuit ce même élan.

Pour répondre aux attentes de son marché, Promega, entreprise certifiée ISO, a mis son savoir-faire au service de l’automatisation, propose des produits personnalisés et est votre partenaire pour vos projets OEM. Un support technique hautement compétent basé en suisse répond à vos questions scientifiques.

Halle 7 Stand C07

Laborartikel aus Kunststoff

Die Semadeni Plastics Group entwickelt, konstruiert, fertigt und vertreibt seit über 60 Jahren Produkte aus Kunststoff. Das umfangreiche Standardangebot umfasst über 6500 Kunststoffartikel für verschiedenste Anwendungen, davon eignen sich viele Produkte im Bereich Labor und Wissenschaft.

Semadeni führt eine grosse Auswahl an Laborverbrauchsartikel wie Pipetten und Reagenzgläser, diverse Volumetrieartikel oder auch Schutzartikel und Reinigungsprodukte im Sortiment. Diese und weitere praktische Artikel sind bereits ab einer kleinen Menge erhältlich und in der Regel innert weniger Arbeitstage ab Lager lieferbar. Das gesamte Standardsortiment ist auch online unter www.semadeni.com/webshop zu finden.

Neben dem Standardsortiment stellt Semadeni in zwei europäischen Fertigungswerken selbst Kunststoffprodukte her. Diese, oft auch individuell gemäss Kundenspezifikation gefertigten Produkte, werden entweder im Spritzgussverfahren, mittels Blasformen oder in manuellen Verfahren hergestellt.

Gerne zeigen wir Ihnen an unserem Stand unter anderem zahlreiche Neuheiten aus der Laborwelt, darunter moderne und sichere Schutzbrillen, die neuen Tilt- und Youtility-Glasflaschen sowie Pipettierreservoirs. Wir freuen uns auf Ihren Besuch.

Halle 7 Stand B13

Halle 7 Stand B43

Mettler-Toledo (Schweiz) GmbH Im Langacher 44 CH-8606 Greifensee Telefon +41 (0)44 944 45 60 info.ch@mt.com www.mt.com

9 /2017

Promega AG Wallisellenstrasse 55 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)44 878 90 00 Telefax +41 (0)44 878 90 10 ch_custserv@promega.com www.promega.com

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

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ILMAC EXPONAT Next Industry Standard – Nexis GC-2030

Informationen immer zur Hand Anwender werden von dem Touch PanelInterface profitieren, das gestochen scharfe Grafik bietet, sowie die sofortige Darstellung von Informationen nach Bedarf. Die benutzerfreundliche Oberfläche ermöglicht auch, sich auf die Erhebung optimaler analytischer Ergebnisse zu fokussieren.

Weltweit höchste Sensibilität und Reproduzierbarkeit – Hochempfindliche Detektoren unterstützen eine Vielzahl von Analysen, von der Bestimmung von Formaldehyd mit dem BID bis hin zum Kohlenwasserstoff Index mit dem FID – Intelligente autom. Fluss Kontrolle mit aussergewöhnlicher Reproduzierbarkeit Verbesserte Energieeffizienz durch eine Vielzahl fortschrittlicher Funktionen – Kontrolle der Säulentemperatur – Autom. Eco Modus sowie Pre-Run Einstellungen Erweiterungsoptionen zur Leistungssteigerung Injektoren – Split/Splitless Injektor – On-Column Injektor – Direkt Injektionseinheit – Programmierbare Injektionseinheit Detektoren – Flammen Ionisations Detektor – Flammen Photometrischer Detektor – Wärmeleitfähigkeits Detektor – Flammenthermischer Detektor – Elektroneneinfang Detektor – Barrier Discharge Ionization Detector

Halle 7 Stand A42

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

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Qualitix® – neues Pipettenspitzen-Programm

Socorex freut sich, Sie über die Einführung des neuen Qualitix® Programms zu informieren. Die breite Auswahl an Pipettenspitzen deckt die Anforderungen der meisten Applikationsbereichen.

Hergestellt aus erstmaligem Polypropylen in einem ultramodernen, automatisierten Produktionsbetrieb, garantieren die Qualitix® Pipettenspitzen höchste Reinheitsgrade (DNAse-, RNAse-, Pyrogen-/Endotoxinund ATP-frei). Sterile Spitzen sind frei von menschlicher DNA zertifiziert.

Das neuartige tipfill Nachfüllsystem für Racks ist einfach in der Anwendung und platzsparend auf der Laborarbeitsfläche.

Die Handhabung von viskosen Flüssigkeiten wird mit der Benützung von geringen Proteinbindung-Spitzen leicht gemacht.

Dank Protease-freier Zertifizierung sind sie ebenfalls perfekt im Bereich der Proteonik einsetzbar. Sterile Spitzen sind mit oder ohne Schutzfilter erhältlich.

Das neue Qualitix® Programm garantiert ein Höchstmass an Präzision und Verlässlichkeit. Die Pipettenspitzen sind universal einsetzbar und können mit Pipetten anderer Hersteller verwendet werden.

Gratismuster sind bei Ihrem Socorex Fachhändler erhältlich. Weiter Informationen auf www.socorex.com.

Halle 7 Stand B11

Socorex Isba SA Chemin de Champ-Colomb 7a CH-1024 Ecublens/Lausanne Telefon +41 (0)21 651 6000 socorex@socorex.com www.socorex.com

Die neue Mischtechnologie-Dimension

Rasches, schonendes Mischen und Homogenisieren von hochviskosen Proben, kompletten Formulierungen, Pulvermischungen und Pasten. Durch die hohen Zentrifugalkräfte können die Mischungen gleichzeitig entgast werden. Der Planetenmischer erreicht all dies ohne Einsatz von Rührern oder Mischwerkzeugen, ausschliesslich durch gleichzeitige Rotation einer Sonnenscheibe und einem oder zwei darin schräg aufgehängten Probengefässen, welche ebenfalls um die eigene Achse rotieren.

Probengefässe für den Einmal- oder Mehrfachgebrauch sind in den verschiedensten Grössen und Materialien erhältlich. Das Umdrehungsverhältnis von Sonnenscheibe zu Planetengefäss lässt sich individuell einstellen. Ein Mischvorgang mit den Parametern Umdrehung, Rotation und Zeit, lässt sich einfach auf der eingebauten Folientatstatur in bis zu drei Schritte unterteilen, vorprogrammieren und speichern. › Tischgeräte KK-250S bis KK-400W von 1× 250 g bis 2× 400 g › Geräte für das Pilotlabor oder für Produktion bis 2× 10 kg

Halle 7 Stand C54

TRACOMME AG Dorfstrasse 8 CH-8906 Bonstetten Telefon +41 (0) 44 709 07 07 Telefax +41 (0)44 709 07 70 tracomme@tracomme.ch www.tracomme.ch

9 /2017

ILMAC EXPONAT Ihr Füllstandspezialist

Präzision und Sicherheit in der Forschung

Die VEGA Messtechnik AG bietet Ihnen Füllstand- und Druckmessungen für die Prozessindustrie.

Produktionsprozesse werden immer komplexer. Umso verständlicher sollte die Messtechnik sein, die zur Steuerung und Überwachung der Prozesse eingesetzt wird. VEGA hat es sich zum Ziel gesetzt, innovative Messtechnik zu entwickeln, die in Sachen Bedienbarkeit einfach zu handhaben ist und ein Maximum an Sicherheit und Zuverlässigkeit bietet.

VEGA beschäftigt über 1200 Mitarbeiter weltweit, 600 davon am Hauptsitz in Schiltach im Schwarzwald. Hier entstehen seit über 50 Jahren Lösungen für anspruchsvolle Messaufgaben in chemischen und pharmazeutischen Anlagen, in der Lebensmittelindustrie sowie in der Trinkwasserversorgung, in Kläranlagen und auf Deponien, im Bergbau und bei der Energieerzeugung, auf Bohrinseln, Schiffen und in Flugzeugen.

VEGA ist in über 80 Ländern mit Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern aktiv.

Das Unternehmen und seine Produkte verfügen über alle notwendigen Zertifikate und Zulassungen für den weltweiten Einsatz. Das gilt für den Bereich der technischen Sicherheit genauso, wie für die Qualität der Produkte und Dienstleistungen.

Foto: Watson-Marlow Fluid Technology Group

In modernen Forschungslaboratorien werden immer effektivere Medikamente entwickelt. Damit verbunden ist eine zunehmende Gesundheitsgefährdung der Labormitarbeiter durch den Umgang mit hochaktiven Substanzen. Beim Abwiegen müssen diese Substanzen offen verarbeitet werden. Ein wirksamer Schutz des Labormitarbeiters muss also sichergestellt werden.

Hochauflösende Mikrowaagen benötigen eine absolut erschütterungsfreie und zugluftgeschützte Umgebung.

Der Wägeabzug AKKURAT ermöglicht präzises und sicheres Arbeiten mit hochwirksamen Substanzen und bietet dabei ausgezeichnete Ergonomie und Komfort.

Die vollständig schwingungsentkoppelte und stossgedämpfte Arbeitsplatte gewährleistet eine schnelle und genaue Kalibrierung beim Einsatz hochempfindlicher Mikrowaagen. Das auf Funktion und Ergonomie fokussierte Design erfüllt höchste Qualitätsund Sicherheitsansprüche – bestätigt durch den German Design Award 2016.

Halle 7 Stand B40

9 /2017

Watson-Marlow präsentiert Quantum, eine Schlauchpumpe mit der patentierten ReNuSU-(Single-Use)-Kassettentechnologie für Einsätze im Single-Use Downstream-Processing, insbesondere die Tangentialflussfiltration (TFF), Virusfiltration und Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).

Quantum bietet maximale Präzision und einen streng linearen Förderstrom über den gesamten Single-Use-Druckbereich von 3 bar bei einer Fördermenge von bis zu 20 Litern pro Minute sowie einer Pulsation von nachweisbar nur +/–0,12 bar – deutlich weniger als bei anderen Pumpen. Sie bietet geringe Scherkräfte und einen DrehzahlRegelbereich von 4000:1 und erlaubt es so bei Mikro- und Ultrafiltrationsanwendungen den Transmembrandruck konstant zu halten.

Herzstück ist die patentierte ReNu-SU-Kassette. Diese, und damit alle produktberührenden Teile, lässt sich besonders einfach und schnell austauschen – ohne das Risiko einer Fehlbedienung.

Quantum bietet dank der innovativen ReNu-SU-Kassette eine einfache Validierung und Daten über Extractables in Übereinstimmung mit den Richtlinien von BPOG / BPSA / USP / ISO. ReNu-SU wird in einem Reinraum der ISO-Klasse 7 produziert und kann mit bis zu 50 kGy gammabestrahlt werden.

Halle 7 Stand A20

Halle 7 Stand B21

VEGA Messtechnik AG Barzloostrasse 2 CH-8330 Pfäffikon Telefon +41 (0)44 952 40 00 Telefax +41 (0)44 952 40 01 info.ch@vega.com www.vega.com

Schlauchpumpe Quantum mit Single-Use-Technologie

Waldner S.A. Ch. du Sosselard 2 CH-1802 Corseaux Telefon +41 (0)21 946 56 00 Telefax +41 (0)21 946 56 01 francois.kolly@waldner-ag.ch www.waldner-ag.ch

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

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TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen NOVEMBER 2017 02.11.

02.–03.11.

03.11.

06.11.

13.–16.11.

Messe: Compamed Ort: Düsseldorf Veranstalter: Messe Düsseldorf GmbH Stockumer Kirchstrasse 61, D-40474 Düsseldorf Telefon +49 (0)211 456001 www.compamed.de, info@compamed.de

14.11.

Kurs: Prozessoptimierung und -überwachung im Rahmen von PAT Ort: 4057 Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Efringerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

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

14.11.

Workshop: Gefahrgutbeförderung.

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

Kurs: Einführung in die Ionenchromatographie (IC) Ort: Zofingen Veranstalter: Schweizerische Chemischen Gesellschaft (SCG) Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 52 00 infodas@eawag.ch, http://kurse.scg.ch

14./15.11.

Kurs: Einspritztechniken in der Gaschromatographie Ort: Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

15.11.

Basisseminar für Reinraummitarbeiter Ort: Rheinfelden Veranstalter: Swiss Cleanroom Concept GmbH Kreuzweg 4, CH-4312 Magden info@swisscleanroomconcept.ch www.swisscleanroomconcept.ch

20.–21.11.

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

21.–22.11.

Kurs: GC/MS Spektreninterpretation Ort: Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

24.11.

Kurs: Highlights in der GC/MS Ort: Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

28.11.

Kurs: Einführung in die multivariate Datenanalyse Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Efringerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

28.–29.11.

Isolator Technology Workshop Ort: Basel Veranstalter: Concept Heideberg GmbH Rischerstrasse 8, D-69123 Heidelberg Telefon +49 (0)6221/84 44-0 info@concept-heidelberg.de www.concept-heidelberg.de

Workshop: Sonderabfallentsorgung.

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

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

06.–07.11.

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

06.–07.11.

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

09.11.

09.11

10.11.

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Kurs: Polymerwerkstoffe für technische Anwendungen: Bewertung und Auswahl Ort: Dübendorf Veranstalter: Empa-Akademie CH-8600 Dübendorf, Überlandstrasse 129 eva.sigrist@empa.ch, www.empa.ch Kurs: Interpretation of Mass Spectra Ort: Olten Veranstalter: Schweizerische Chemischen Gesellschaft (SCG) Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 52 00 infodas@eawag.ch, http://kurse.scg.ch Kurs: Qualifi zieren von Analysengeräten Ort: Dübendorf Veranstalter: Schweizerische Chemischen Gesellschaft (SCG) Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 52 00 infodas@eawag.ch, http://kurse.scg.ch

9 /2017

FIRMEN BERICHTEN

Vereinfachte Geometrieeinbindung

CAD-Einbindung in Simulations-Apps Die Comsol Multiphysics GmbH, führender Anbieter von Softwarelösungen für multiphysikalische Modellierung, Simulation, App-Design und App-Nutzung, hat eine Aktualisierung ihrer LiveLink-for-Solidworks-Softwarelösung veröffentlicht. Als Zusatzmodul zur Comsol-Multiphysics-Software ermöglicht LiveLink for Solidworks die Synchronisierung eines CAD-Modells zwischen den beiden Softwarepaketen.

Neue App: Bike Frame Analyzer

Verfügbarkeit

Mit dem LiveLink-for-Solidworks-Update wurde, um die neuen Möglichkeiten zu demonstrieren, die Anwendungsbibliothek um die neue App Bike Frame Analyzer ergänzt.

Die App nutzt LiveLink for Solidworks, um die Geometrie interaktiv zu aktualisieren, während die Verformung und die Spannungsverteilung im Rahmen berechnet werden. Mit der App können sehr einfach verschiedene Konfigurationen eines Fahrradrahmens getestet und dabei zahlreiche unterschiedliche Parameter, wie beispielsweise Abmessungen, verwendete Werkstoffe sowie unterschiedlichste Lasten und Randbedingungen, untersucht werden.

Die neueste Version der Softwarepakete Comsol Multiphysics und Comsol Server herunterladen oder eine bestehende Installation aktualisieren: www.comsol.ch/ product-update.

Kontakt Comsol Multiphysics GmbH Technoparkstrasse 1 CH-8005 Zürich Telefon +41 (0)44 515 78 00 info@comsol.ch www.comsol.ch

Bilder: Comsol Multiphysics GmbH

Die neueste Version von LiveLink for Solidworks ermöglicht einen einfachen und mit der Solidworks-Software synchronen Zugriff, mit dem Simulations-Apps gestartet und ausgeführt werden können. Simulationsexperten und Berechnungsingenieure können nun mit dem Application Builder Apps erstellen, die andere Anwender, wie zum Beispiel Konstrukteure, in die Lage versetzen, eine in Solidworks erstellte Geometrie in der zugeschnittenen Umgebung der App zu analysieren und zu modifizieren. Die Anwender können Apps innerhalb der Solidworks-Umgebung durchsuchen und diese ausführen.

Dies umfasst auch Apps, die eine mit Solidworks synchronisierte Geometrie verwenden.

Der Comsol-Multiphysics-Karteireiter und das eingebettete Comsol-Server-Interface in der Solidworks-Umgebung.

Die Benutzeroberfläche der Bike Frame Analyzer App zeigt die effektive Spannung des Rahmens bei einem 180°-Pedalwinkel.

Schauglasarmaturen Leuchten und Kamerasysteme LED-Technik Für den Ex-Bereich

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FIRMEN BERICHTEN

Temperaturtransmitter

Unter rauen Bedingungen einsetzbar

Krohne stellt den Optitemp TT 33 C/R vor, einen universellen 4…20 mA-Temperaturtransmitter für die Verwendung mit Widerstandsthermometern und Thermoelementen. Dieser steht in der Ausführung als Kopftransmitter (TT 33 C) und als Schienentransmitter (TT 33 R) zur Verfügung und ist nach aktuellen Standards und Anforderungen von Seiten der Anwender wie komfortable Konfiguration, hohe Genauigkeit, Sicherheit und langfristige Zuverlässigkeit konzipiert. Dank zusätzlicher Funktionalitäten und Eigenschaften vielseitig einsetzbar, eignet sich das Gerät für alle Branchen, in denen Prozessthermometer sowohl in Standardapplikationen als auch in Anwendungen in rauen Umgebungen eingesetzt werden – zum Beispiel in der Chemie, in der Energieerzeugung, in Eisen- und Stahl- oder OEM-Anwendungen.

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Bild: Krohne AG

Der Optitemp TT 33 C/R ist ein 4…20 mA-Temperaturtransmitter für Widerstandsthermometer und Thermoelemente, von Standardapplikationen bis hin zu Anwendungen in rauen Umgebungen. Er zeichnet sich aus durch eine komfortable Konfiguration, hohe Genauigkeit und Sicherheit sowie langfristige Zuverlässigkeit.

Zusätzliche Funktionalitäten und Eigenschaften machen ihn vielseitig einsetzbar.

Neuer universeller Optitemp TT 33 C/R Temperaturtransmitter für Widerstandsthermometer und Thermoelemente

lässt sich das 4…20 mA-Gerät einfach über einen PC konfigurieren, auch wenn der Sensor sich im explosionsgefährdeten Bereich befindet. Parameter wie Temperaturmessbereich, TAG-Identifikation und Ausfallanzeige können dank der intuitiven Benutzeroberfläche schnell und einfach eingestellt und zurückgesetzt bzw. neu eingestellt werden. Die hohe Genauigkeit über die gesamte Lebensdauer des Transmitters wird durch die hohe Messgenauigkeit von ± 0,08 °C oder ± 0,08 Prozent der Messspanne und den Drift von ± 0,01 °C Komplettlöser für Messtechnik Krohne ist ein Anbieter von Komplettlösungen für Prozessmesstechnik zur Messung von Durchfluss, Massedurchfluss, Füllstand, Druck und Temperatur sowie für Analyseaufgaben. Das 1921 gegründete Unternehmen mit Hauptsitz in Duisburg beschäftigt weltweit über 3700 Mitarbeiter und ist auf allen Kontinenten vertreten. Krohne steht für Innovation und höchste Produktqualität und gehört zu den Marktführern für industrielle Prozessmesstechnik.

pro 1 °C oder ± 0,01 Prozent der Messspanne pro 1 °C gewährleistet. Dank des geringen Temperaturdrifts können Nachkalibrierungs-Intervalle verlängert werden.

In punkto Sicherheit und Zuverlässigkeit entspricht der Optitemp TT 33 C/R den Namur-Empfehlungen (NE) 21, 43, 53 und 107, darüber hinaus besitzt das Gerät Atex- und IECEx-Zulassungen. Dank der robusten Konstruktion sind äussere Einflüsse wie Umgebungstemperatur, Vibrationen (bis 10 g wie beispielsweise bei OEM-Anwendungen/Applikationen mit Maschinen), Feuchtigkeit und elektromagnetische Wellen vernachlässigbar.

Der neue Transmitter kann den Messfehler des Systems korrigieren, das entweder nur aus dem Sensor selbst oder aus Sensor und Transmitter besteht. Er verfügt darüber hinaus über Features wie Betriebsstundenzähler, Sicherungskopie-Erstellung der Konfiguration, Log der Umgebungstemperatur sowie Ausgangssimulation für Schleifentests.

Der Optitemp TT 33 C/R erweitert die Optitemp-Serie industrieller Thermometer und Transmitter. Zur Auswahl stehen zahlreiche Bauformen, Werkstoffe und Prozessanschlüsse von Hochtemperaturanwendungen bis hin zu kryogenen Applikationen.

Standardausführungen und kundenspezifische Ausführungen sind für Feststoffe sowie flüssige und gasförmige Messstoffe, auch mit hohen Drücken und Durchflussgeschwindigkeiten, erhältlich.

Kontakt Krohne AG Uferstrasse 90 CH-4019 Basel info@krohne.ch www.krohne.com

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FIRMEN BERICHTEN

Einsätze in der chemischen Industrie

Kundenspezifische Peristaltikpumpen Pumpen gehören zu den wichtigsten und häufigsten Geräten oder Maschinen, die von Menschen weltweit gebaut und eingesetzt werden. Sie dienen zur Förderung von Flüssigkeiten, Gasen oder Gemischen sowie zur Druckerhöhung und Überwindung von Höhen oder Distanzen.

Die peristaltischen Schlauchpumpen, welche zur Gruppe der Verdrängerpumpen gehören, bestehen bei der Firma Spetec aus einem durch einen verschleissarmen Schrittmotor direkt angetriebenen Rollenkopf und Vorrichtungen für eine Befestigung des verwendeten Schlauches. Das Prinzip dieser Pumpe basiert auf einer fortlaufenden Kompression und Dekompression eines Schlauches. Dieser wird um einen sich drehenden Rollenkopf mithilfe von Anpressbügeln in Haltern eingespannt.

Die Flüssigkeit wird somit entlang der Abklemmstelle des Schlauches durch eine wechselnde Oberfläche des Rollenkopfes gefördert, welche durch die Rollen und deren Bewegung erzeugt wird.

Die ersten Schlauchpumpen wurden in den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts zunächst als Blutpumpen eingesetzt. Alsbald folgte die industrielle Anwendung, weil diese selbstansaugende Pumpenart sehr bedienerfreundlich und auch für abrasive oder viskose Medien geeignet ist. Die Bauart mit einem Pumpenkopf – anfangs oft mit nur zwei Rollen – zeigt wie alle Schlauchpumpen eine sehr starke Pulsation.

Für eine für Anwendungen geforderte kontinuierliche Förderung mussten die pulsierenden Unterbrechungen durch eine Erhöhung der Rollenanzahl behoben werden.

Für diese Eigenschaft ist ausserdem ein geeignetes Schlauchmaterial essenziell, dessen Elastizität möglichst lange erhalten bleibt und sich gegen unterschiedliche Flüssigkeiten resistent verhält.

Die Schlauchpumpen der Firma Spetec arbeiten mit 6 bis 16 Anpressrollen. In den Bildern (Bilder 1 und 2: Precision StanProf. Dr. Knut Ohls, Wissenschaftlicher Berater, Spetec GmbH

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Bilder: Spetec GmbH

Knut Ohls 1

Bild 1: Bis zu 6 Kanäle besitzt die Peristaltikpumpe Precision Standard.

dard und Precision compact mit 12 Rollen) sind zwei Typen als OEM-Version dargestellt. Ein besonderes Merkmal ist die kundenorientierte Produktion in Leistung, Grösse und Farbe. Da alle Einzelteile selbst produziert werden, ist auch die Erfüllung von Sonderwünschen möglich.

Keine herkömmlichen Produktionsserien Neben den technischen Eigenschaften wie geringste Pulsation, hohe Genauigkeit und Stabilität in der Förderung ist eine Pumpe mit Individualität und Formschönheit das Konzept der Spetec GmbH. Es gibt keine herkömmlichen Produktionsserien, lediglich einige Grundkomponenten, wie den Rollenkopf, die Schlauchhalter und die Anpressbügel, werden mehrfach verwendet.

Die optische Gestaltung ist dennoch immer wunschgemäss durchführbar; beispielsweise können die Farbe und Form der Grundplatte, auf welcher die eigentli-

che Pumpe montiert ist, und weitere Einzelteile passend gefertigt werden. Dadurch entsteht ein individuelles Produkt, das die «Handschrift» des Geräteherstellers trägt.

Auch die Tendenz hin zu kompakteren Analysengeräten wurde durch die Konstruktion kleinerer Pumpen berücksichtigt.

Ein solches Beispiel der verkleinerten Schlauchpumpe zeigt das Bild 3.

Eine Stand-alone-Version der Schlauchpumpen ist die Perimax-Version [1]. Diese Pumpe enthält 12 oder 16 Rollen je Pumpenkopf und kann mit bis zu 6 Kanälen geliefert werden. Die Förderleistung beträgt bei der Perimax 12 bis 20 ml/min.

Eine doppelte Durchflussmenge wird bei der Perimax 16 durch eine Teilung und Phasenversetzung der 16 Rollen und somit dem Einsatz von Doppelpumpenschläuchen erreicht. Die Phasenversetzung führt auch zu einer praktisch pulsationsfreien Förderung.

Häufige Anwendung finden peristaltische Pumpen in der instrumentellen Analyse, 5 31

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FIRMEN BERICHTEN

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Bild 2: Precision Compact Schlauchpumpe mit einem Rollenkopf Durchmesser von 36 mm.

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der Emissionsspektrometrie (ICP) und der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS). Weitere Anwendungsbereiche erstrecken sich bis hin zur Medizintechnik, dem Pharmabereich sowie auch der Lebensmittelindustrie.

Die weitgehende Automatisierung der Abläufe in chemisch-analytischen Laboratorien erfordert den Einsatz von geeigneten Pumpen zur kontinuierlichen Beförderung von Probenlösungen, wie zum Beispiel in Anlagen zur Wasser- und Umweltanalyse.

Auch die teilautomatisierten Verfahren der Ionenchromatographie benötigen den Einsatz von sehr präzise fördernden Schlauchpumpen.

Die meisten Emissionspektrometer zur direkten Lösungsanalyse, wie beispielsweise die mit der ICP-Anregung, enthalten heute solche Schlauchpumpen. Gerade im Fall der Plasmaflamme ist es wichtig, dass praktisch keine Pulsation auftritt, weil das Plasma dazu neigt, pulsierende Bewegungen zu induzieren.

11-13 SEPTEMBER

advancing applied and translational aspects of research topics by using cutting-edge methodology and data presented by leading scientists in the field • Aging and drug discovery • Artificial intelligence and block chain in healthcare • Basel Agenda – A global healthcare roadmap (digital) transformation in disease management • Basel Microfluidics • Best practices in next generation sequencing and clinical genomics • Biotherapeutics • Biocatalysis • Digital Biomarkers • Innovating MedComms • Medicinal Chemistry • Peptide Therapeutics • Pluripotent stem cells in disease modeling and drug discovery basellife.org #basellife17 / #MipTec / #LifeSciences

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Bild 3: Eine kundennahe Neukonstruktion stellt die sehr verkleinerte Peristaltikpumpe CP6-mini dar.

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Vorteile beim Einsatz von Schlauchpumpen sind das geschlossene System, die leichte Sterilisierbarkeit und die schonende Förderung, die zum Beispiel instabile Komponenten in Lösungen wie Blutzellen nicht zerstört. Weitere Vorteile von Schlauchpumpen sind die Möglichkeiten, Lösungen mit Feststoffen und auch höherviskose Medien fördern zu können. Hierzu werden spezielle Pumpenschläuche benötigt.

Ein breites Spektrum an Schlauchmaterialien Spetec stellt seit vielen Jahren die Schläuche selbst her und bietet ein breites Spektrum an Schlauchmaterialien an. Je nach zu förderndem Medium werden diese aus verschiedenen Materialien hergestellt und empfohlen: – PVC Standard geeignet für Medizinprodukte, ETO-Sterilisation; entspricht USP Klasse VI, – Polyurethan (ATB Medical Grade), geeignet für Medizinprodukte, γ-Sterilisation, entspricht USP VI, – Solvent Flex (lösemittelbeständig), geeignet für Benzin, Öle; RoHS- und REACH-konform, – Santoprene für nichtfetthaltige Lebensmittel, entspricht NFU Standard 51 (keine Medizinprodukte), – Silikon (MF 160U) für technische Produkte entsprechend ISO 10993 und – Fluorkautschuk (vergleichbar mit Viton), sehr temperaturbeständig; RoHs- und REACH-konform.

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FIRMEN BERICHTEN

Es existiert für jede Materialart ein Datenblatt, das auf Wunsch zugeschickt wird.

Alle Schläuche gibt es in verschiedenen Konfigurationen. Wunschgemäss können Reiter entsprechend dem Anwendungsfall in unterschiedlichen Abständen angebracht werden. Die Innendurchmesser der Schläuche liegen zwischen 0,12 und 3,2 mm.

Die Dosierfähigkeit von Schlauchpumpen ist im Milliliterbereich begrenzt. Deshalb bieten einige Herstellerfirmen Spritzenpumpen an, die beispielsweise in analytischen Laboratorien bei Mikrofluidmethoden zum Einsatz kommen.

Spritzenpumpe mit besonderen Eigenschaften Auch die Spetec GmbH entwickelte eine Spritzenpumpe mit besonderen Eigenschaften. Mithilfe eines Schrittmotorantriebes wurde die hohe Auflösung von 25 600

Schritten pro Umdrehung erreicht. Die hiermit mögliche Dosierung von Mikround Nanolitervolumina ist vor allem in der Forschung in medizinischen und analytischen Laboratorien von grosser Wichtigkeit.

Infolge der Direktverdrängung und der hohen Schrittauflösung kann das Volumen des Mediums mit einer Genauigkeit von ±2 Prozent eingehalten werden. Die Präzision der Fliessgeschwindigkeit ist immer gleich hoch, sodass auch hier diese Spritzenpumpen bezüglich der Dosierung kleinster Volumina alternativlos sind; es gibt heute keine bessere Technik. Wie bei Schlauchpumpen kommt auch hierbei das Medium nicht mit mechanischen Teilen der Pumpe in Berührung. Durch die leicht auszuwechselnde Spritze ist der Einsatz unterschiedlicher Lösungen schnell zu realisieren. Im Gegensatz zu Schlauchpumpen kann eine Spritzenpumpe das Medium in beiden Richtungen fördern, also pumpen oder saugen [2]. Weitere Infor-

mationen zu dieser interessanten Entwicklung lassen sich im Internet unter www. spetec.de/labortechnik/spritzenpumpe/ symax nachlesen.

Literatur [1] Ohls, K., «Masskonstruierte Peristaltikpumpen», Labo 1–2/2015, S. 30–31.

[2] Ohls, K., «Vom Fördern und Dosieren von Schlauch- und Spritzenpumpen», Spetec GmbH.

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FIRMEN BERICHTEN

Einsatz in der Pharma- und Lebensmittelindustrie

Labormischer für erhöhte Hygieneanforderungen Auf der Powtech 2017 wird MTI Mischtechnik eine komplett neu entwickelte Labormischerreihe präsentieren.

Diese erfüllt die sehr hohen hygienischen Anforderungen der Pharma- und Lebensmittelindustrie und kann flexibel auf spezifische Erfordernisse unterschiedlicher Anwendungen zugeschnitten werden. Die gezeigte Ausführungen wurde im Auftrag eines Branchenführers konfiguriert, der sie für die Rezepturentwicklung in der Milch verarbeitenden Industrie einsetzen wird.

über die Drehzahl und damit die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeugs einstellbar.

Zusätzlich kann das Mischgut über den Behälter-Doppelmantel mit Wasser temperiert werden. Das Einsatzspektrum des neuen Labormischers deckt damit vielfältigste verfahrenstechnische Abläufe wie beispielsweise Coaten, Agglomerieren und Vakuumtrocknen ab.

Bild: MTI Mischtechnik

Hohe Flexibilität

MTI Mischtechnik hat eine Labormischerreihe für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie entwickelt. Die gezeigte Ausführung ist im Auftrag eines Branchenführers für die Anforderungen der Milchverarbeitung massgeschneidert.

Der auf der Powtech erstmals präsentierte Labormischer von MTI erfüllt erhöhte Hygieneanforderungen und kann zum Homogenisieren unterschiedlichster Rezepturbe-

standteile sowie auch als Friktionsmischer für die Durchführung thermischer Prozesse eingesetzt werden. Dabei ist die eingebrachte Energie in einem grossen Bereich

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FIRMEN BERICHTEN

MTI Mischtechnik International GmbH ist seit 1975 einer der weltweit führenden Hersteller von Misch- und Aufbereitungsanlagen für die Kunststoff verarbeitende, die chemische, die Lebensmittel- und die Pharmaindustrie. Am Standort Detmold werden mit mehr als 50 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Mischsysteme hergestellt, die sich sowohl durch ihre Mischleistung als auch durch Energieund Kosteneffi zienz auszeichnen. Dazu gehören Vertikal-Schnellmischer, Horizontalmischer, Heiz-/KühlmischerKombinationen, Universalmischer, Labormischer sowie kundenspezifisch konfigurierte Sonderausführungen. Das Unternehmen ist mit rund 80 Prozent Exportanteil sehr international ausgerichtet und setzt als inhabergeführtes Familienunternehmen auf Qualität «Made in Germany». ren Mischwerkzeugs variabel zwischen 300 U/min und 3000 U/ min wählbar. Die entsprechenden Umfangsgeschwindigkeiten liegen zwischen 3,7 und 37 m/s. Für zusätzliche Flexibilität im Labor sorgt die Verfahrbarkeit des Mischers auf Rollen. Wie für Produkte von MTI seit vielen Jahren selbstverständlich, ist auch der neue Labormischer mit einem übersichtlichen Touchpanel und einer Steuerung des Typs Siemens S7 für den manuellen und automatischen Betrieb ausgestattet.

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Innovationsträger in der Mischerbranche Ulrich Schär, General Manager bei MTI, hält fest: «Mit der Vorstellung des neuen Labormischers für besonders hohe Hygieneanforderungen und dem kontinuierlichen Ausbau der R&D-Kapazitäten unterstreicht MTI ihre Positionierung als Innovationsträger in der Mischerbranche. So erfüllt unser Standard-Maschinenprogramm schon heute die Voraussetzungen für die Integration in das Industrie-4.0-Konzept. Gleich grossen Raum nehmen bei uns Sonderentwicklungen für ganz spezifische Aufgabenstellungen von Kunden ein. Mit dem Anspruch, kein Mischproblem ungelöst zu lassen, haben wir uns in den letzten Jahren eine starke Marktposition unter den führenden Mischeranbietern weltweit erarbeitet.»

Kontakt MTI Mischtechnik International GmbH Ohmstrasse 8 D-32758 Detmold Telefon +49 (0)5231 914-0 info@mti-mixer.de www.mti-mixer.de Powtech 2017: Halle 1, Stand 254

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PUBLIREPORTAGE

Hettich AG, Bäch SZ

Seit 40 Jahren Vertriebs- und Servicepartner

Bilder: Hettich

Die Hettich AG wurde 1977 gegründet und ist seither kontinuierlich gewachsen. Sie hat ihren Sitz in Bäch SZ am oberen Zürichsee und beschäftigt aktuell 15 Mitarbeitende und 2 Auszubildende. Zu Beginn wurden ausschliesslich Hettich-Zentrifugen vertrieben; vor über 20 Jahren ergänzten die Memmert-Schränke das Sortiment. Später vervollständigten die Produkte von Helmer, B Medical sowie 3T die Gerätepalette.

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Seit über 10 Jahren produziert die Hettich AG in Bäch SZ innovative und zuverlässige Evaporatoren (CombiDancer, MicroDancer und DancerPlus sowie die dazugehörige Kühlfalle PoleStar). Sie sind langlebig und zeichnen sich durch geringe Unterhaltskosten aus. Des Weiteren wird in Form einer Endmontage die Rotolavit Waschzentrifuge produziert.

Ab dem vierten Quartal 2017 wird die Zellwaschzentrifuge Rotolavit II verfügbar sein.

Sie erleichtert die tägliche Routine in den Labors von Transfusionseinrichtungen. Neben der Kreuzprobe wird sie beispielsweise auch für die Antikörpersuche und Antikörperdifferenzierung sowie zum Waschen der Zellen bei TB-Tests eingesetzt. Über den modernen Touchscreen sind bis zu 20 verschiedene Prozesse schnell und einfach programmierbar. Dabei beansprucht die Zentrifuge nur wenig Platz, liefert zuverlässige Resultate und ist äusserst

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bedienerfreundlich bei sehr niedrigen Verbrauchskosten.

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PUBLIREPORTAGE

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Beitrag zur Vermeidung von Tierversuchen Mit Aurea gTOXXs ist es gelungen, die DNA-Strangbruchanalyse durch Fluoreszenzdetektion (FADU-Assay) in den prozessrelevanten Schritten zu automatisieren. Was bisher mehrere Tage in Anspruch genommen hat, kann jetzt in wenigen Stunden ermittelt werden. Das innovative Produkt zur Gefährdungsbeurteilung potenziell Erbgut schädigender Bestrahlung und Substanzen wird von 3T analytik in Tuttlingen hergestellt und von Hettich in der Schweiz vertrieben.

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Die Vertretungen der Hettich AG • Zentrifugen von Hettich • Inkubatoren (Blutschränke) von Hettich • Schränke für die Pflanzenforschung von Hettich • Wärme-/Trocken-/Klima-/Brut- und Vakuumschränke von Memmert • Wasser-/Ölbäder von Memmert • Blutbeutel-Auftaugeräte/Thrombozyten-Schaukeln von Helmer • Labor-/Medikamenten-/Blutkonserven-Kühlschränke von B Medical • Laborinstrumente von 3T analytik Zellviabilität steht, lässt sich ebenso erfassen wie die Quantifi zierung der DNAStrangbrüche in kurzen Zeitabständen (beispielsweises 10, 20, 30 min) nach Schädigung. Zudem ist der Kosten- und Zeitaufwand bei der Absicherung von Produkten und wissenschaftlichen Ansätzen geringer.

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PUBLIREPORTAGE

Von Varian zu Scion Instruments

Die Erfolgsgeschichte geht weiter Vor über 50 Jahren kamen die ersten Varian-Gaschromatografen auf den Markt. Die Geräte haben sich dank stetiger Innovation laufend verbessert und bestens bewährt. Auch der Verkauf der Firma und der Namenswechsel hatten keinen Einfluss darauf. Nun befinden sich die Geräte bei Scion Instruments in einer eigenständigen Geschäftseinheit, welche sich ausschliesslich auf Gaschromatografie konzentriert.

Scion Instruments entwickelt, vertreibt und stellt Systeme her: vom einfachen freistehenden GC bis zu den voll konfigurierten Analysatoren. Die Firma wurde im Jahr 2014 gegründet durch die Übernahme der ehemaligen Varian Gas Chromatography (GC) und der SQMS-Geschäfte von Brucker Inc. Damit erbte Scion die über 50-jährigen Fachkenntnisse von widerstandsfähigen GC- und SQMS-Lösungen.

Die Geschichte begann mit den Bemühun-

Scion Instruments 436 GCMS

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gen von Keene Dimick, einem USDA-Chemiker, der den Geschmacksstoff von Erdbeeren einfangen wollte. Er entwickelte ein hypermodernes analytisches Werkzeug inspiriert von Archer Martin und Richard Synge, welche 1955 den Nobelpreis erhielten.

Nachdem Dimick seine neuartige Arbeit veröffentlicht hatte, wollte die ganze Welt diese kopieren. Er sah eine neue Geschäftsidee und beauftragte seinen Schwager, Ken Wilkins, die Geräte herzustellen.

Das erste Modell war ein A90, mit welchem die neue Markenbezeichnung Aerograph eingeführt wurde. Während sich die Technologie sehr schnell entwickelte, machten Wilkins Instruments und Varian bedeutende Veränderungen im Design der Apparate. Sie stellten mehrere Geräte vor, mit Neuerungen wie Festkörperelektronik, Mikroökonomie, Mikroprozessor, neue Anzeigetechnologie und Säulenverbesserung. Über 80 verschiedene Gaschromatografen wurden von Varian, Inc. und ihren Vorgängern Varian Associates und Wilkens Instruments hergestellt.

Viele Innovationen von Varian sind in den heutigen Modellen von Scion Instruments erkennbar. Varian war schon immer ein bedeutender Mitgestalter der jetzigen hochmodernen Technologie.

Heute können der kompakte Scion 436GC und der vielseitige Scion 456-GC mehrere Säulen aufnehmen und sind mit der neuen Backflush-Technologie und einem grossen, hochauflösenden und farbigen Touch Display ausgestattet. Die Scion-GCDetektoren bieten eine schnelle Data Sampling Rate (600 Hz) an, welche für eine schnelle Trennung mit hoher Auflösung wichtig ist. Scion-GC sind geeignet, Wasserstoff als Betreibergas zu benutzen und sind mit einem Atex-Schutzexplosions-Zertifikat ausgestattet. Für die einfache Gerätepflege kann der MS ab der Schnittstelle belüftet und abgepumpt werden.

Die CompassCDS ist Scion Instruments universelle Chromatograf Daten System Software, welche von einer Einzelplatz-Applikation mit mehreren Geräten bis hin zu einer Multi-Lab-, Multi-Anbieter- und MultiGeräte-Anwendung verwendet werden kann. Es können auch einfach LIMS, PCS/ SCADA, ERP und anderen Datenmanagement-Geräte integriert werden. Die Software erfüllt serienmässig alle Anforderungen der 21CFR11 und ISO/IEC 17025.

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FORSCHUNGSWELT

Molekulare Nanoelektronik

Stabile Molekül-Graphen-Verbindungen Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Bern und des National Physical Laboratory (NPL, UK) eröffnet der nächsten Generation von nanoelektronischen Geräten neue Wege: Der «Wunderstoff» Graphen macht Innovationen auf verschiedensten Gebieten wie der Umwandlung und Speicherung von Energie oder flexiblen Touchscreens möglich. So können noch kleinere und effizientere Geräte entwickelt werden.

Der Forschungsbereich der molekularen Nanoelektronik zielt darauf ab, einzelne Moleküle als «Bausteine» für elektronische Geräte zu nutzen, deren Funktionen zu verbessern und die Entwicklung möglichst kleiner und dennoch kontrollierbarer Geräte zu ermöglichen. Das Haupthindernis, das bisher konkrete Fortschritte erschwerte, bestand in der fehlenden stabilen Verbindung zwischen den Molekülen und den verwendeten Metallen bei Raumtempera-

tur. Graphen besitzt nicht nur eine hervorragende mechanische Stabilität, sondern auch eine ausserordentlich hohe elektronische und thermische Leitfähigkeit, womit das zweidimensionale Material für eine Vielzahl möglicher Anwendungen in molekularer Elektronik attraktiv ist.

Ein Forschungsteam der Universität Bern, des National Physical Laboratory (NPL) und der University of the Basque Country (UPV/EHU, Spanien), unterstützt von For-

schenden der Chuo University (Japan), hat es nun einen Durchbruch geschafft: Sie konnten eine auch bei Raumtemperatur stabile Verbindung zwischen Graphen und einzelnen Molekülen demonstrieren. Dies war mit den bisher standardmässig verwendeten Metallen nicht möglich und stellt daher einen wichtigen Schritt im Hinblick auf die Entwicklung von graphenbasierten elektronischen Geräten dar. Die Anlagerung spezifischer Moleküle auf gra-

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Die stabile Verbindung von Molekülen und Graphen öffnet der nächsten Generation von elektronischen Nanogeräten neue Wege.

Markanter Umbruch erwartet «Unsere Einzel-Molekül-Dioden zeigen, dass die Vorzugsrichtung von elektrischem Strom tatsächlich geändert werden kann, indem man den chemischen Kontakt der einzelnen Moleküle verändert», sagt Rudnev. «Mit der sorgfältigen Herstellung der jeweiligen chemischen Verbindungen von 79 –/ 28 0/ 21 70 1 7

Molekülen und graphenbasierten Materialien können wir die Funktionalität der NanoElektrogeräte steuern», ergänzt Rungger.

«Unsere Resultate stellen einen grossen Fortschritt für die praktische Anwendung von elektronischen Nanogeräten dar. Wir erwarten, dass unsere Technik des stabilen chemischen Kontakts einen markanten Umbruch im Forschungsbereich auslösen wird», fasst Kaliginedi zusammen. Die Ergebnisse zu den Graphen-Molekül-Schnittstellen sollen Forschenden auch bei der Arbeit mit Energieumwandlung helfen, und allgemein die Effizienz von elektronischen Nanogeräten steigern.

Originalpublikation Alexander V. Rudnev, Veerabhadrarao Kaliginedi, Andrea Droghetti, Hiroaki Ozawa, Akiyoshi Kuzume, Masa-aki Haga, Peter Broekmann, Ivan Rungger, «Stable anchoring chemistry for room temperature charge transport through graphite-molecule contacts», Science Advances, 9. Juni 2017, Vol. 3, no. 6, e1602297; DOI: 10.1126/ sciadv.1602297

Kontakt Dr. Alexander Rudnev Universität Bern Departement für Chemie und Biochemie Telefon +41 (0)31 631 42 54 alexander.rudnev@dcb.unibe.ch www.dcb.unibe.ch

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phenbasierten elektronischen Geräten erlaubt es, die Gerätefunktionen anzupassen, hauptsächlich indem der elektrische Widerstand verändert wird. Einen Zusammenhang zwischen allgemeinen Geräteeigenschaften und den Eigenschaften einzelner angelagerter Moleküle herzustellen, ist jedoch schwierig. Dies kommt daher, dass der elektrische Widerstand an der Graphenoberfläche nicht überall gleich gross ist und der Durchschnittswert diese Unterschiede nicht wiedergibt.

Alexander Rudnev und Veerabhadrarao Kaliginedi vom Departement für Chemie und Biochemie der Universität Bern massen daher den elektrischen Strom, der durch einzelne angelagerte Moleküle floss.

Sie verwendeten dazu eine einzigartige rauscharme Technik, die es ihnen erlaubte, von Molekül zu Molekül separate Werte zu messen. Ausgehend von den theoretischen Berechnungen von Ivan Rungger (NPL) und Andrea Droghetti (UPV/EHU), konnten sie so zeigen, dass der chemische Kontakt eines Moleküls zur Graphenschicht die Funktionsweise von solchen elektronischen Geräten vorgibt.

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FORSCHUNGSWELT

Starke Licht-Materie-Kopplung in Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Aus Strom werden leuchtende Quasiteilchen

Die Forschung an organischen, Kohlenstoff-basierten Halbleitern für optoelektronische Bauelemente hat in den vergangenen Jahren zu verschiedenen Anwendungen geführt. Dazu gehören zum Beispiel Leuchtdioden für energiesparende und hochauflösende Bildschirme, die in Smartphones und Fernsehern eingesetzt werden. Trotz der rasanten Entwicklung ist es bisher jedoch nicht gelungen, elektrisch gepumpte Laser aus organischen Materialien herzustellen.

Um der Realisierung näher zu kommen, arbeiten Wissenschaftler in Heidelberg und St Andrews an der Kopplung von Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen – mikroskopisch kleinen, röhrenförmigen Gebilden aus Kohlenstoff.

Erzeugung von Exziton-Polaritonen Werden Photonen (Licht) und Exzitonen (Materie) dazu gebracht, ausreichend schnell Energie auszutauschen, erzeugen sie neue Quasiteilchen, sogenannte Exziton-Polaritonen, die auch Licht abgeben.

Unter bestimmten Bedingungen kann diese Emission die Eigenschaften von Laserlicht annehmen. Seit Kurzem werden diese Ex-

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ziton-Polaritonen als neuer und effizienter Weg zu einer laserartigen Lichtemission in organischen Materialien intensiv untersucht, wie Jana Zaumseil (Universität Heidelberg) betont.

Die Wissenschaftler um Zaumseil und Malte C. Gather (University of St Andrews) haben mit früheren Arbeiten bereits gezeigt, dass Exziton-Polaritonen in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen gebildet werden können. Um die Bildung der lichtemittierenden Quasiteilchen anzuregen, wurde jedoch ein externer Laser eingesetzt. Mit ihren aktuellen Untersuchungen konnten die Forscher nun zeigen, dass diese Teilchen auch durch elektrische Anregung, das heisst mittels Strom, gebildet werden können. Dazu entwickelten sie einen leuchtenden Transistor mit einer dichten Schicht von halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen, der zwischen zwei Spiegeln aus Metall eingebettet wurde.

Elektrisch gepumpte Laser in realistischer Reichweite Aufgrund der hohen Stabilität und Leitfähigkeit der Kohlenstoff-Nanoröhrchen konnten in diesen leuchtenden Transistoren extrem hohe Ströme und somit Polaritondichten erreicht werden, wobei diese Polaritondichten einige Grössenordnungen über allen bisher gezeigten Werten liegen.

Berechnungen des Doktoranden Arko Graf zeigen, dass die Realisierung eines elektrisch gepumpten Lasers so in realistische Reichweite rückt. Dabei kann das auf diese Weise erzeugte Licht über einen grossen Bereich des nahen Infrarot variiert werden, was insbesondere für Anwendungen in der Telekommunikation von Interesse ist.

Bild: Yuriy Zakharko

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich. Materialwissenschaftler und Physiker der Universität Heidelberg und der University of St Andrews (Schottland) nutzten leuchtende und besonders stabile Transistoren, um eine starke Licht-Materie-Kopplung zu erreichen und damit Exziton-Polaritonen zu erzeugen. Diese Teilchen bilden eine wichtige Grundlage für die Realisierung neuer Lichtquellen, sogenannter elektrisch gepumpter Polariton-Laser, die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen hergestellt werden könnten.

Schematische Darstellung eines leuchtenden Transistors mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen zwischen zwei Spiegeln zur elektrischen Anregung von Polaritonen.

Originalpublikation Arko Graf, Martin Held, Yuriy Zakharko, Laura Tropf, Malte C. Gather & Jana Zaumseil, «Electrical pumping and tuning of exciton-polaritons in carbon nanotube microcavities», Nature Materials (published online 17 July 2017), DOI: 10.1038/ nmat4940

Kontakt Prof. Dr. Jana Zaumseil Universität Heidelberg Physikalisch-Chemisches Institut Im Neuenheimer Feld 253 D-69120 Heidelberg Telefon +49 (0)6221-54 5065 zaumseil@uni-heidelberg.de www.uni-heidelberg.de

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UMWELT

Ausbau ausgewählter Schweizer ARA

Mikroverunreinigungen in Abwasser Über das gereinigte Abwasser gelangen Mikroverunreinigungen aus den Kläranlagen in Bäche und Flüsse. Sie scheinen nicht nur einzelne Arten zu beeinträchtigen, sondern die Funktion der Wasserökosysteme, etwa den Laubabbau, zu verändern. Das zeigt ein Forschungsprojekt, das die Eawag im Rahmen des Ausbaus ausgewählter Schweizer ARA zur Reduktion der Belastung lanciert hat. Die technische Aufrüstung der ersten Kläranlagen zeigt bereits Wirkung.

Andres Jordi/Andri Bryner, Eawag

Viele Mikroverunreinigungen im Abwasser Zwischen 2013 und 2014 nahmen Stamm und sein Team an 24 ARA-Standorten jeweils oberhalb und unterhalb der Abwassereinleitungen regelmässig Wasserproben

Bilder: Eawag

Sei es in Medikamenten, Kosmetika, Reinigungsmitteln oder Industriechemikalien – in unzähligen Produkten kommen hierzulande täglich über 30 000 chemische Wirkstoffe zum Einsatz. Viele gelangen via Kläranlagen in die Gewässer und können die Lebewesen und das Trinkwasser beeinträchtigen. Um solche Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen, rüstet die Schweiz in den kommenden Jahren gezielt rund hundert Kläranlagen mit einer zusätzlichen Reinigungsstufe aus.

Forscher der Eawag und des Oekotoxzentrums Eawag-EPFL begleiten den Ausbau wissenschaftlich. «Wir haben die einmalige Gelegenheit, quasi in Echtzeit zu erforschen, wie sich die Reduktion der Mikroverunreinigungen auf die aquatischen

Ökosysteme auswirkt», erklärt Projektleiter Christian Stamm. In einer ersten Phase haben die Wissenschaftler den chemischen und biologischen Istzustand vor der Aufrüstung der Kläranlagen erfasst. «Wir wollten zudem herausfinden, wie sich die Mikroverunreinigungen aus gereinigtem Abwasser auf die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften und die Funktion von Flussökosystemen auswirkt», erklärt Stamm. «Hier bestehen noch erhebliche Wissenslücken.»

Bild 1: Die Forscher untersuchten die Wasserchemie und Wasserbiologie in den Fliessgewässern jeweils oberhalb und unterhalb der Kläranlagen.

Bild 2: Verhältnis der unterhalb und oberhalb der Kläranlagen gemessenen Konzentrationen verschiedener Substanzen. Werte >1 bedeuten, dass unterhalb höhere Konzentrationen gemessen wurden als oberhalb. Die schwarzen Linien entsprechen dem Median, die gelben Bereiche einer Abweichung von ± 25 Prozent.

und bestimmten die auftretenden Stoffe (Bild 1). Die Messungen belegen, dass mit dem gereinigten Abwasser viele Mikroverunreinigungen in die Flüsse gelangen. «Besonders ausgeprägt war der Anstieg bei Arzneimitteln und Haushaltchemikalien», sagt Stamm. So lagen die Konzentrationen bei den Medikamenten unterhalb der Kläranlagen im Mittel über dreissigmal höher als oberhalb (Bild 2).

Eine erste ökotoxikologische Risikoabschätzung deutete darauf hin, dass das Schmerzmittel Diclofenac und die Pestizide Diazinon und Diuron weit verbreitet in biologisch wirksamen Konzentrationen

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UMWELT

auftreten. Bei weiteren Substanzen ist dies regional der Fall.

Die Lebewesen unterhalb der Kläranlagen zeigten verschiedene Stresssymptome, die auf eine Belastung mit Mikroverunreinigungen hindeuten. So waren bei Bachforellen Gene aktiviert, die bei der zellulären Entgiftung eine Rolle spielen. Bei den Bachflohkrebs-Populationen stellten die Forscher einen Mangel an jungen Individuen fest, was auf eine beeinträchtigte Fortpflanzung oder eine erhöhte Sterblichkeit von Jungtieren hinweist. Die Vielfalt von wirbellosen Arten, die empfindlich auf Pestizide reagieren, war unterhalb der Abwassereinleitung geringer. Mit dem Abwasser gelangen auch Antibiotika und resistente Bakterien in die Gewässer, was zur Verbreitung entsprechender Resistenzen beitragen kann.

Anpassungen verschwanden nach dem ARA-Ausbau Auch Algen und Bakterien, die als Biofilme den Gewässergrund besiedeln und eine wichtige Rolle im Nahrungsnetz spielen, reagieren auf das Abwasser. Die unterhalb der Kläranlagen lebenden Biofilme waren gegenüber Mikroverunreinigungen deutlich toleranter als jene oberhalb. «Je grösser die chemische Belastung, umso grösser war die Toleranz», sagt Stamm. «Das deutet auf einen ursächlichen Zusammenhang zwischen Exposition und biologischen Effekten hin.»

Bei den Biofilmen konnten die Forscher erste Auswirkungen des Kläranlagenausbaus nachweisen. So haben die Algen in der Glatt ihre erhöhte Toleranz gegenüber

Bild 3: Die Algen unterhalb der ARA Herisau haben ihre Toleranz gegenüber Mikroverunreinigungen nach dem Ausbau wieder verloren: Sie reagieren schon bei tieferen Effektkonzentrationen (EC50) mit einer verminderten Biomassenproduktion. Dagegen zeigen sich bei der nicht aufgerüsteten ARA Hochdorf zwischen den beiden Messjahren keine Unterschiede. Die EC50 gibt an, bei welcher Stoffkonzentration 50 Prozent einer Population in einer Lebensfunktion (in diesem Fall bei der Produktion von Biomasse) beeinträchtigt wird. (* = statistisch signifikante Resultate)

Mikroverunreinigungen relativ rasch wieder verloren, nachdem die ARA Herisau ihre zusätzliche Reinigungsstufe in Betrieb genommen hatte (Bild 3). Auch die erhöhte Aktivität der Entgiftungsgene von den unterhalb lebenden Bachforellen verschwand.

Rinnensystem deckt verschleierte Effekte auf Die Wirkungen der Mikroverunreinigungen sind im Feld oft nicht direkt messbar, weil sie durch Effekte anderer Abwasserkomponenten überlagert werden. Um die verschiedenen Einflüsse auseinanderzuhalten, führten die Forschenden deshalb zusätzlich Versuche in einem Rinnensystem durch.

Mithilfe dieser Durchflussrinnen konnten sie zum Beispiel nachweisen, dass Mikro-

verunreinigungen den Abbau von organischem Material hemmen, während die Zufuhr von Nährstoffen diesen fördert.

«Das stützt unsere Befunde aus dem Feld, bei denen die Abbauraten bei Laubblättern je nach Nährstoffsituation unterhalb der Kläranlagen um rund zwei Drittel tiefer lagen als oberhalb», sagt Stamm. Die statistische Auswertung deutet darauf hin, dass unter anderem Insektizide die laubabbauenden Bachflohkrebse dezimieren.

Kontakt Dr. Christian Stamm Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 5565 christian.stamm@eawag.ch www.eawag.ch

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Qualitätskontrolle der Hydrophobierung mit LIPS

Stahlbeton schnell und sicher schützen

Bild: Fernbacher

Mit einem an der Hochschule Karlsruhe entwickelten neuen Marker lässt sich schnell und einfach prüfen, ob Bauwerke aus Stahlbeton ausreichend vor Wasser und Salz geschützt sind. Das Verfahren zur sicheren quantitativen Qualitätskontrolle der Hydrophobierung mit speziellen Silanen ist erprobt und mittlerweile reif für den praktischen Einsatz.

Die an der Hochschule Karlsruhe entwickelte Anlage zur inversen Flüssigchromatographie misst das Reaktionsverhalten von Silanen im Beton. Andreas Gerdes zeigt eine Säule, die mit Beton gefüllt wird. Während die Pumpen das Silan durch die Säule leiten, zeichnet das System die Messwerte auf.

Brücken und Tunnel haben eine lange Lebensdauer. Damit die teuren Bauwerke die nächsten 50 bis 100 Jahre gut überstehen gilt es, sie ausreichend zu schützen. Zu schaffen machen ihnen insbesondere Wasser und Salz. Sie können durch die Poren des Betons eindringen und zur gefürchteten Korrosion der Bewehrung führen.

Dies zu verhindern ist die Aufgabe der Hydrophobierung, also des Schutzes des Betons gegen das Eindringen von Feuchtigkeit. Dazu verwendet man schon seit Langem spezielle Silane, welche eine hydrophobe, das heisst wasserabweisende Wirkung haben und somit das Innenleben der Bauwerke schützen.

Das Einbringen der Silane in den Beton ist relativ einfach. Allerdings stellt sich danach die Frage, ob das Silan tief genug in die Randzone eingebracht wurde, was eine wichtige Voraussetzung für die Wirksam79 –/ 28 0/ 21 70 1 7

«Mit unserer Erfindung kann man wesentlich zerstörungsärmer als bisher gleich auf der Baustelle mit einem mobilen Gerät die Verteilung des Wirkstoffs in der Betonrandzone messen», sagt Gerdes. Das Prinzip ist einfach: Den Silanen wird ein patentierter Marker beigemischt, das heisst eine siliciumorganische Verbindung mit eingebauten Silberatomen. Sie ermöglichen eine Messung der Eindringtiefe mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS), einer in der chemischen Analytik etablierten Methode, die von der Bundesanstalt für Materialprüfung auf die Anwendung angepasst wurde. «Der Laser regt die Silberatome zu einer gut erkennbaren Antwort an. So kann die Eindringtiefe des hydrophobierenden Silans schnell und exakt ermittelt werden», erklärt Gerdes.

Einen weiteren Vorteil der schnellen Messung sieht Gerdes in der verkürzten Reak-

keit und Dauerhaftigkeit einer Hydrophobierung ist. Das zu messen war bislang eine schwierige und kostenintensive Arbeit, bei der rund 7 Zentimeter dicke und bis zu 10 Zentimeter lange Bohrkerne aus dem Bauwerk herausgebohrt und im Labor untersucht werden mussten.

Silber verkürzt Messzeit Ein an der Hochschule Karlsruhe entwickeltes und jüngst patentiertes Verfahren macht die Qualitätssicherung der Hydrophobierung nun wesentlich leichter und schneller.

«Bei nur sehr gering erhöhten Kosten können Zeiteinsparungen von vielen Tagen bei der Analyse der Bohrkerne erreicht werden», verspricht Andreas Gerdes, Leiter des Instituts für Prävention im Bauwesen (IPB) der Hochschule Karlsruhe, an dem das neue Verfahren entwickelt wurde.

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A N A LY TIK

tionszeit. «Man erkennt sofort, ob die Hydrophobierung tief genug eingedrungen ist. Wenn das nicht der Fall war, kann man die Massnahme sofort wiederholen und muss nicht tagelang warten, bis das Ergebnis der Probebohrung da ist. In der Praxis bedeutet das, dass Tunnel und Brücken nicht länger gesperrt werden müssen als unbedingt nötig.»

Weitere Anwendungen denkbar Entwickelt wurde der neue Silanmarker von Hartmut Herb und Gerdes. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit verschiedenen Unternehmen kamen die Chemiker auf die Idee, ein Trägermolekül zu entwickeln, welches die Silberatome in die Randzone des Betons transportiert. Das Projekt «Silamark» war geboren. Nach rund zwei Jahren weiterer Forschung zur Optimierung des Silan-Silber-Verhältnisses

wurde vergangenes Jahr das Patent erteilt.

«Silamark ist eine vielversprechende Erfindung. Das System ist betriebsbereit für eine sichere quantitative Qualitätskontrolle der Hydrophobierungsmassnahmen im Bautenschutz. Zudem sind viele weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise bei der Hydrophobierung von Natursteinen und -ziegeln», erklärt Frank Schlotter, Leiter der Abteilung Chemie, Life Sciences, Materialien und Medizintechnik bei der Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH in Karlsruhe.

Die TLB GmbH unterstützt Erfinder, Hochschulen und Unternehmen bei der Patentierung innovativer Ideen und der Umsetzung in marktfähige Produkte.

Für Gerdes ist der neue Marker nur ein Baustein auf dem Weg hin zu einem ökologisch und ökonomisch verantwortungsvolleren Handeln. «Wir müssen die Lang lebigkeit der Bauwerke erhöhen», fordert Gerdes, denn sowohl eine Instandsetzung als auch ein Neubau seien sehr teuer, zu-

dem verringere sich durch eine erhöhte Dauerhaftigkeit die Umweltbelastung.

«Dauerhaftes Bauen ist ökologisches Bauen», betont der umtriebige Professor, der am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Hochschule Karlsruhe lehrt sowie Mitbegründer der Ionys AG und wissenschaftlicher Leiter des KIT-Innovations-Hub «Prävention im Bauwesen» ist.

Kontakt Dr. Frank Schlotter Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH Ettlinger Strasse 25 D-76137 Karlsruhe Telefon +49 (0)721/79004-0 fschlotter@tlb.de www.tlb.de

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VERFAHRENSTECHNIK

Katalysatormaterial für Elektrolyseure bewährt sich im Praxistest

Nanomaterial hilft Sonnenenergie speichern Damit Sonnen- und Windenergie in Zukunft einen grösseren Beitrag zu unserer Energieversorgung leisten können, müssen sie effizient gespeichert werden. Ein wichtiger Ansatz ist die Speicherung in Form von Wasserstoff, der mithilfe der Sonnen- oder Windenergie aus Wasser gewonnen wird. Dies geschieht in einem Elektrolyseur.

Dank eines neuen Materials, das am PSI und an der Empa entwickelt wurde, dürften diese Geräte in Zukunft günstiger und effizienter werden. Es dient als Katalysator, der im Elektrolyseur die Aufspaltung der Wassermoleküle beschleunigt. Das neue Material lässt sich zuverlässig in grossen Mengen herstellen und seine Leistungsfähigkeit in einer technischen Elektrolysezelle wurde nachgewiesen.

Da Sonnen- und Windenergie nicht jederzeit verfügbar sind, können sie nur dann einen wesentlichen Beitrag zur Energieversorgung leisten, wenn sie effizient gespeichert werden können. Ein vielversprechender Weg ist die Speicherung in Form von Wasserstoff. Dazu wird in einem Elektrolyseur mithilfe von Strom, der aus Sonnenoder Windenergie gewonnen wurde, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Der Wasserstoff dient dann als Energieträger – er kann in Tanks gespeichert und später zum Beispiel mithilfe von Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Das kann unmittelbar an den Orten geschehen, an denen der Strom gebraucht wird: in Wohnhäusern oder in Brennstoffzellen-Fahrzeugen, die eine Mobilität ganz ohne CO2 -Ausstoss ermöglichen würden.

Kostengünstig und effizient Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI von Villigen haben ein neues Material entwickelt, das in Elektrolyseuren als Katalysator die Aufspaltung der Wassermoleküle, den ersten Schritt der Erzeugung von Wasserstoff, beschleunigt. «Es gibt heute zwei Typen von Elektrolyseuren auf dem Markt: Die einen sind effizient, aber teuer, weil deren Katalysatoren unter anderem Edelmetalle wie Iridium enthalten. Die anderen sind günstiger, aber weniger effizient», erklärt Emiliana Fabbri, Forscherin am Paul Scherrer Institut. «Wir wollten einen effizienten Katalysator entwickeln, der zudem günstig ist, weil er ohne Edelmetalle auskommt.»

Dabei haben die Forscher auf ein eigentlich schon bekanntes Material zurückgegriffen: eine komplexe Verbindung der Elemente Barium, Strontium, Cobalt, Eisen

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Bild: Emiliana Fabbri

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Nanopartikel eines Perowskits, die als effiziente Katalysatoren in einem Elektrolyseur eingesetzt werden können. Das kleine Bild zeigt eine Vergrösserung der Struktur.

und Sauerstoff – einen Perowskit. Sie haben aber als Erste ein Verfahren entwickelt, mit dem er sich in Form von winzigen Nanopartikeln erzeugen lässt. Nur so

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Emiliana Fabbri und Thomas Schmidt in einem Labor am PSI, an dem sie die Leistungsfähigkeit des neuentwickelten Katalysators für Elektrolyseure untersucht haben.

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kann er effizient wirken, denn ein Katalysator benötigt eine möglichst hohe Oberfläche, an der viele reaktive Zentren die elektrochemische Reaktion beschleunigen.

Macht man die einzelnen Partikel des Katalysators möglichst klein, addieren sich deren Oberflächen zu einer umso grösseren Gesamtoberfläche.

Für die Herstellung des Nanopulvers nutzten die Forschenden ein Flame-Spray-Gerät, das von der EMPA betrieben wird. In diesem Gerät werden die Bestandteile des Materials gemeinsam durch eine Flamme geschickt, vermischen sich dabei und erstarren schnell zu kleinen Partikeln, sobald sie die Flamme verlassen. «Die Herausforderung war, das Gerät so zu betreiben, dass die Atome der einzelnen Elemente zuverlässig in der richtigen Struktur zusammenfi nden», betont Fabbri. «Zusätzlich konnten wir noch den Sauerstoffgehalt gezielt variieren und so verschiedene Varianten des Materials erzeugen.»

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Die Forscher haben gezeigt, dass ihre Entwicklungen nicht nur im Laborversuch funktionieren, sondern auch wirklich praxistauglich sind. So liefert das vorgestellte Herstellungsverfahren grosse Mengen des Katalysatorpulvers und dürfte sich leicht an einen industriellen Massstab anpassen

lassen. «Es war uns auch wichtig, den Katalysator selbst einem echten Praxistest zu unterziehen. Wir haben hier am PSI natürlich Messanlagen, in denen wir das Material untersuchen können, aber am Ende kommt es darauf an, wie sich das Material in einer industriellen Elektrolysezelle, wie sie in kommerziellen Elektrolyseuren eingesetzt wird, verhält», so Fabbri. Daher testeten die Forschenden den Katalysator in Kooperation mit einem amerikanischen Hersteller von Elektrolyseuren und konnten dabei zeigen, dass das Gerät mit dem neuen Perowskit zuverlässiger arbeitete als mit einem konventionellen Iridiumoxidkatalysator.

In Tausendstelsekunden untersucht Darüber hinaus konnten die Forschenden auch genau untersuchen und nachvollziehen, was in dem neuen Material passiert, wenn es aktiv ist. Dafür durchleuchteten sie es mit Röntgenlicht an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI. Hier steht für die Forschenden ein weltweit einzigartiger Messplatz zur Verfügung, an dem sich der Zustand eines Materials in Zeiträumen von 200 Tausendstelsekunden untersuchen lässt. «So können wir verfolgen, wie sich der Katalysator während der katalytischen Reaktion verändert: Wir sehen, 9 /2017

Bild: Emiliana Fabbri

VERFAHRENSTECHNIK

Struktur eines Perowskits. Die chemischen Symbole entsprechen dem Material, das als Katalysator am PSI untersucht wurde. Die roten Kugeln entsprechen Sauerstoffatomen.

wie sich die elektronischen Eigenschaften oder die Anordnung der Atome ändern», so Fabbri. «An anderen Anlagen dauert eine einzelne Messung rund 15 Minuten, sodass man dort höchstens ein gemitteltes Bild bekommt.»

Ein Ergebnis dieser Messungen ist, dass sich die Struktur an der Oberfläche der Partikel im Betrieb verändert – das Material wird zum Teil amorph, die Atome sind also in einzelnen Bereichen nicht mehr regelmässig angeordnet. Das Unerwartete an dem Ergebnis ist, dass das Material dadurch zu einem besseren Katalysator wird.

Originalpublikation Emiliana Fabbri, Maarten Nachtegaal, Tobias Binninger, Xi Cheng, Bae-Jung Kim, Julien Durst, Francesco Bozza, Thomas Graule, Robin Schäublin, Luke Wiles, Morgan Pertoso, Nemanja Danilovic, Katherine E. Ayers & Thomas J. Schmidt, «Dynamic Surface Self-Reconstruction is the Key of Highly Active Perovskite Nano-Electrocatalysts for Water Splitting», Nature Materials 17 July 2017; DOI: 10.1038/nmat4938 Kontakt Dr. Emiliana Fabbri Labor für Elektrochemie Paul Scherrer Institut CH-5232 Villigen PSI Telefon +41 (0)56 310 27 95 emiliana.fabbri@psi.ch www.psi.ch

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VERFAHRENSTECHNIK

Sensible Rührprozesse präzise überwachen

Magnetrührsystem mit gekapselter Sensorik Im Rahmen von vielen biopharmazeutischen Prozessen in der Industrie müssen verschiedene Inhaltsstoffe möglichst schonend, hygienisch und auch effizient vermischt werden. Um diesen Anforderungen zu begegnen und selbst höchste Ansprüche an Sicherheit und Sterilität erfüllen zu können, hat die Armaturenwerk Hötensleben GmbH (AWH) ein Magnetrührsystem mit spezieller Sensorik entwickelt. Dank der magnetischen Kupplung besteht keine physische Verbindung zwischen Tankinnerem und Tankäusserem. Der keramisch gelagerte Mischkopf sorgt für eine schonende Mischung und für eine risikofreie Tankentleerung selbst im laufenden Betrieb.

Der gekapselte Sensor erfasst permanent sämtliche Funktionen und zeigt sie direkt an einer Kontrolleinheit an.

«In der Arzneimittelherstellung geht es oft darum, verschiedene Bestandteile homogen über das gesamte Volumen eines Produkts zu verteilen. Blutplasma beispielsweise muss für die Fraktionierung zunächst gleichmässig vermischt werden», so Martin Jaspers, Produktmanager bei AWH. «Dieser Prozess muss natürlich absolut hygienisch ablaufen.»

Aus diesem Grund sind Antriebseinheit und Mischkopf des VPureMix-Rührsystems durch eine magnetische Kupplung miteinander verbunden, sodass es im Gegensatz zu einer herkömmlichen Wellendurchführung keine physische Verbindung zwischen dem Inneren und Äusseren des Tanks gibt, etwa über Welle, Dichtung oder O-Ring.

Auf diese Weise sind keine Leckagen oder

Die Armaturenwerk Hötensleben GmbH (AWH) wurde 1859 als Armaturenfabrik und Metallgiesserei gegründet. Das Unternehmen, das heute zur Neumo-Ehrenberg-Gruppe gehört, fertigt seit Jahrzehnten hochwertige Edelstahlkomponenten für die Lebensmittel-, Kosmetik-, Chemie- und Pharmaindustrie.

Das Portfolio von AWH umfasst neben Standardprodukten auch die Herstellung individueller Komponenten, die in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden geplant und realisiert werden.

Das Unternehmen, das derzeit 430 Mitarbeiter beschäftigt, verfügt über drei Tochtergesellschaften in Polen, Russland und Grossbritannien sowie Repräsentanzen in weiteren europäischen Ländern. AWH erwirtschaftete 2016 einen Umsatz von 78 Millionen Euro.

Kontaminationen möglich, und die Integrität von Behälter sowie Produkt wird zu keinem Zeitpunkt gefährdet.

Problemloser Trockenlauf Darüber hinaus sorgen die leistungsfähigen Magnete für eine mühelose Drehmomentübertragung ohne dabei Scherkräfte zu entwickeln. Das gewährleistet auch bei hohen Drehzahlen einen sanften, produktschonenden Mischbetrieb. Entscheidend ist dies vor allem bei Anwendungen mit Bakterien- oder Hefekulturen: «Bei Fermentationsprozessen sollen durch den Mischprozess Nährstoffe oder Gase im Medium gleichmässig auf die Mikroorganismen verteilt und entstehende Wärme abgeleitet werden», so Jaspers. «Bei zu hohen Scherkräften können allerdings die Zellwände der Bakterien zerstört werden, was es unbedingt zu vermeiden gilt.»

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Um höchste Ansprüche an pharmazeutische Mischprozesse erfüllen zu können, hat AWH das neue Magnetrührsystem VPureMix mit spezieller Sensorik entwickelt, welche permanent sämtliche Funktionen erfasst und direkt an einer Kontrolleinheit anzeigt. Sogar die Drehrichtung des Rührwerks kann überprüft werden.

Gegenüber anderen magnetgetriebenen Mixern zeichnet sich das Modell von AWH zusätzlich durch eine absolut schwingungsfreie Keramiklagerung aus: Die Lagerbuchse aus Siliciumcarbid und der Lagerzapfen aus Zirconiumdioxid sind chemisch inert, USP class VI-zertifiziert und nahezu reibungsfrei. Somit ist auch hier eine Verunreinigung des Produkts ausgeschlossen.

Die spezielle Kombination von Keramiken sorgt ausserdem dafür, dass selbst ein Trockenlauf problemlos möglich ist. «Das Medium kann im laufenden Rührprozess aus dem Tank entnommen werden, das heisst, man kann das System einfach leerlaufen lassen und Restmengen des Produkts müssen nicht verschenkt werden», erklärt Jaspers.

Dank der magnetischen Kupplung besteht keine physische Verbindung zwischen Tankinnerem und Tankäusserem, was die Risiken einer konventionellen Wellendurchführung wie Leckagen oder Kontaminationen eliminiert. Die geringen Scherkräfte des keramisch gelagerten Mischkopfs sorgen für eine schonende Mischung des Produkts und eine risikofreie Tankentleerung selbst im laufenden Betrieb.

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Beide völlig wartungsfreie Keramikbauteile sind aus einem Stück hergestellt, ohne Furchen, Ecken oder Kanten, an denen sich das Produkt festsetzen könnte. Um eine Kontamination des Mediums durch die Keramiklager selbst auszuschliessen, wurde der VPureMix durch ein unabhängiges Institut sowohl im Trockenlauf als auch im Betrieb mit partikelfreiem Wasser auf Abrieb getestet.

Vereinfachte Reinigung des Mischkopfs Der Edelstahlmischkopf, der aus zwei Ringen und vier Flügelblättern zusammengesetzt ist, zeichnet sich durch eine offene Konstruktion aus, sodass ein barrierefreier Zugang für Reinigungsmittel aller Art sichergestellt ist. Insbesondere bei Behandlungen mit Dampf, überhitztem Wasser oder Autoklavieren ist somit eine rückstandslose Reinigung garantiert.

Auch der Verbrauch von Reinst- und die Entstehung von Abwasser wird verringert, was zu einer Reduktion der Anlagenstillstände und zu einer massiven Zeitersparnis führt. «Viele bisherige Mischkopfmodelle sind geschlossen gebaut», erklärt Jaspers.

«In diesen Fällen erreicht das Reinigungsmittel nicht so leicht alle Ecken und Kanten, eine gründliche Reinigung nimmt dementsprechend mehr Zeit in Anspruch.»

Da er nach oben offen ist, kann der Mischkopf des VPureMix einfach abgenommen

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VERFAHRENSTECHNIK

und ein neuer aufgesetzt werden. Der Motor, der sich mittels Frequenzumrichter stufenlos auf bis zu 490 Umdrehungen regeln lässt, ist nur mit einer einfachen Klammer befestigt. Er kann je nach Bedarf um 360 ° geschwenkt und damit selbst bei engen Platzverhältnissen am Tank problemlos untergebracht werden. Getriebe und Tankbefestigung des Mixers lassen sich ohne grossen Aufwand reinigen, da der Verzicht auf hervorstehende Bolzen und Schrauben für glatte Oberflächen sorgt. Eine antibakterielle Lackierung der Antriebseinheit reduziert die Verkeimungsgefahr zusätzlich.

Umfangreiche Fehlermeldungsanzeige Eine wesentliche Besonderheit des Magnetrührsystems ist die gekapselte Sensorik, die eine permanente Überwachung, Regulierung und Datenerfassung des Mischvorgangs ermöglicht. Sie erlaubt beispielsweise die Kontrolle über entscheidende Informationen wie die Position des

Mischkopfs, die Drehzahl oder einen produktionsbedingten Stillstand und garantiert so ein Höchstmass an Produktsicherheit.

«Es handelt sich um einen Zwei-Hall-Sensor, bei dem der Impuls von einem auf den anderen überspringt, sodass sogar die Drehrichtung des Mischkopfs bestimmt werden kann», so Jaspers. «Der Sensor gibt pro Umdrehung einen Impuls aus: Wenn er Strom bezieht, leuchtet die LED an der Konvertereinheit grün, wird ein Fehler festgestellt, leuchtet sie rot.» Über einen Standardanschluss können die Daten des Sensors unkompliziert auf eine bereits im Betrieb vorhandene Software übertragen und die genauen Fehlermeldungen ausgelesen werden. Die kompakt designte Konvertereinheit lässt sich durch eine um 90 ° drehbare Halterung nahezu frei um die Antriebseinheit positionieren, wodurch sichergestellt werden kann, dass die LED jederzeit sichtbar ist. Die Konvertereinheit ist in einer Edelstahl- statt wie üblich in einer Plastikröhre untergebracht, sodass sie beim Ein- oder Ausbau des Mo-

tors nicht beschädigt werden kann. Der VPureMix ist in den Versionen LS50 bis LS2000 für Mischvolumina von 20 bis 2000 l erhältlich. Im Laufe des Jahres sollen weitere Modelle für Mischvolumina bis 20 000 l hinzukommen. Ein Online-Konfi gurator auf der AWH-Homepage hilft zudem, das geeignete Modell für die jeweilige Anwendung zu bestimmen: «Es müssen lediglich ein paar Eckdaten wie Behälterboden, Behälterdurchmesser und Behältervolumen oder Viskosität des Mediums angegeben werden», so Jaspers.

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VERFAHRENSTECHNIK

Alternativen zu Koks

CO2-neutraler Wasserstoff aus Biomasse Ohne Koks gibt es zwar keinen Hochofenprozess – aber Wasserstoff könnte in Zukunft eine wichtigere Rolle spielen. An der TU Wien wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem man aus Biomasse auf umweltschonende Weise ein wasserstoffreiches Gas herstellen kann, das sich dann auf verschiedene Arten in der Eisen- und Stahlindustrie nutzen lässt. Gemeinsam wollen TU Wien und voestalpine nun an diesem Thema weiterforschen.

Die langfristige Vision ist es erneuerbare Energieträger fest im Konzept eines integrierten Hüttenwerkes zu verankern.

Bild: voestalpine.com

mingprozess von Biomasse. In einem integrierten Hüttenwerk, das viele Produktions- und Fertigungsschritte vom Roheisen bis zum fertigen Stahlprodukt vereint, könnte man das wasserstoffreiche Produktgas in verschiedenen Prozessschritten nutzen. Als erneuerbarer Energieträger liesse es sich als umweltfreundliche Alternative zu Erdgas verwenden. Gleichzeitig untersucht man auch den Abgasstrom.

Durch das neue Verfahren wird das CO 2 darin angereichert und kann somit effektiv abgeschieden oder weiterverarbeitet werden.

Wasserstoff aus Biomasse «Chemisch betrachtet ist der wesentliche Reaktionsschritt im Hochofenprozess die Reduktion des Eisenerzes», erklärt Johannes Schmid, Projektleiter vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien. Für diese Reduktion spielt der Kohlenstoff aus dem Koks bzw. vor allem das

Die voestalpine forscht gemeinsam mit der TU Wien.

In einem an der TU Wien entwickelten Verfahren wird Biomasse unter hohen Temperaturen so umgewandelt, dass zwei voneinander getrennte Gasströme entste-

hen: Ein wasserstoffreiches Produktgas und ein CO2 -reiches Abgas. Die Verwendung von Kalk in einem speziellen Wirbelschichtsystem ermöglicht diesen Refor-

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daraus entstehende Kohlenmonoxid eine entscheidende Rolle. Bis zu bestimmten Mengenanteilen ist allerdings auch Wasserstoff ein mögliches Reduktionsmittel.

Die Gesamtprozesskette zur Erzeugung und der Integration vom Wasserstoffgas aus erneuerbaren Quellen bis hin zur Verwendung im Hochofen muss in Zukunft noch weiter erforscht werden. «Wir konnten nun jedenfalls zeigen, dass sich ein Reduktionsgas mit Hilfe eines neuen Verfahrens aus Biomasse gewinnen lässt», erklären die Projektmitarbeiter Florian Benedikt, Josef Fuchs und Stefan Müller. «Unser Produktgas ist nach unseren Messungen prinzipiell als zusätzlicher biogener Energieträger geeignet. Die Gasqualität entspricht zumindest dem, was voestalpine heute schon für verschiedenste Prozessschritte im integrierten Hüttenwerk nutzt.»

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Der zweite Gasstrom, der beim Biomasse-Reformingverfahren der TU Wien entsteht, enthält CO2. Gibt man das Kohlendioxid am Ende in die Umgebung ab, schliesst man den Kohlenstoffkreislauf: Freigegeben wird nur das CO2, das vorher als Biomasse von den Pflanzen gespeichert wurde, die man nun genutzt hat.

Gibt man das CO2 nicht in die Umgebung ab, sondern verarbeitet es weiter, dann hat der Prozess sogar eine nochmals verbesserte CO 2 -Bilanz: Man spricht dann von einem «Below Zero Emission»-Prozess.

Bild: TU Wien

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Biomasseanlage an der TU Wien.

anlage mit einer Gesamthöhe von 7 Metern errichtet. «Nur mit einer solchen Anlage bekommen wir aussagekräftige Ergebnisse, um grosse industrielle Demonstrationsanlagen konzipieren zu können», sagt Hofbauer.

«Unsere Ergebnisse zeigen, dass es technisch möglich ist. Für hochwertige Biomasse wie Holzhackschnitzel sind Umsetzungsperspektiven unter den aktuellen Rahmenbedingungen jedoch nicht wirtschaftlich darstellbar. Deshalb sind weiterführende intensive Forschungsarbeiten nötig, um auch kostengünstige biogene Rohstoffe nutzbar zu machen», erklärt Schmid. Neben der Wasserstoffgewinnung über den Prozess der Elektrolyse stellt die Technologie somit langfristig eine weitere mögliche «grüne» Alternative für die Stahlproduktion dar.

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Hermann Hofbauer freut sich über die erzielten Ergebnisse: «Die Implementierung erneuerbarer Energien in einen ressourcenintensiven Prozess wie der Stahlherstellung stellt eine grosse Herausforderung dar. Das betreffende Forschungsprojekt mit voestalpine ist für unsere Forschungsgruppe deshalb ein Leuchtturmprojekt.»

Um den Biomasse-Reformingprozess zu optimieren hatte man von 2013 bis 2015 an der TU Wien eine grosse Forschungs-

Kontakt Dr. Johannes Schmid Technische Universität Wien Inst. f. Verfahrenstechnik, Umwelt technik und Techn. Biowissenschaften Getreidemarkt 9 A-1060 Wien Telefon +43 (1) 58801 166385 johannes.schmid@tuwien.ac.at

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VERFAHRENSTECHNIK

Brennstoffzellensystem für Wasserstoffgemisch

Elektrische Energie aus Industrieabgasen Am Fraunhofer IISB in Erlangen wurde ein Verstromungssystem entwickelt, welches wasserstoffreiches Abgas aus einer Halbleiterfertigungsanlage in elektrische Energie verwandelt. Dies schont Ressourcen und erhöht die Effizienz in der Halbleiterproduktion. Das Herzstück der Verstromungsanlage bildet ein modernes Brennstoffzellensystem. Den Forschern des IISB ist es gelungen, dass damit auch nicht reine wasserstoffreiche Gasgemische verstromt werden können.

Bilder: Kur t Fuchs/Fraunhofer IISB

welche für moderne leistungselektronische Systeme benötigt werden.

Für den Epitaxieprozess, bei dem dünne Schichten von Halbleitermaterial erzeugt werden, wird Wasserstoff in grossen Mengen als Trägergas benötigt. Dieser bildet zusammen mit anderen Prozessgasen den wasserstoffreichen Abgasstrom der Epitaxieanlage. Der Abgasstrom wird bisher gereinigt und dann in die Atmosphäre entlassen. Der Energiegehalt des Wasserstoffes bleibt dabei ungenutzt.

Verstromung von nicht reinem Wasserstoffabgas Forscher am Fraunhofer IISB in Erlangen haben ein Verstromungssystem für wasserstoffreiche Abgase entwickelt. Damit gelang die weltweit erstmalige Verstromung von Epitaxieabgas in einer Brennstoffzelle.

Am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen wurde im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojekts SEEDs ein Verstromungssystem entwickelt, welches wasserstoffreiches Abgas aus einer

Halbleiterfertigungsanlage in Strom verwandelt. Das Institut forscht seit vielen Jahren an der Optimierung von Epitaxieprozessen für die Herstellung von modernen Halbleitern – besonders auf dem Feld der Siliciumcarbid-Bauelemente (SiC),

Die Forscher des Fraunhofer IISB haben es sich zum Auftrag gemacht, die bisher ungenutzte Energie des wasserstoffreichen Abgases in elektrische Energie zu wandeln und damit den im Epitaxieverfahren nur als Träger genutzten Wasserstoff einer zweiten Verwendung zuzuführen. Damit wird die Ressourcen- bzw. Energieeffizienz von Halbleiterfertigungsprozessen gesteigert. Angesichts des grossen weltweiten

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Wasserstoff im Prozessabgas aus Halbleiterfertigungsanlagen, bisher ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben, kann mit dem Verstromungssystem des Fraunhofer IISB in elektrische Energie gewandelt und damit weiterverwertet werden.

Produktionsvolumens von Halbleiterbauelementen hat das Verfahren hohes Anwendungspotential.

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Das Herzstück des Verstromungssystems bildet eine Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle, welche den Wasserstoff aus dem Abgas mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft effizient in elektrische Energie wandelt. Durch Modifikationen am Brennstoffzellensystem, die von IISB-Forschern entwickelt wurden, ist es gelungen, dass das Brennstoffzellensystem mit Wasserstoffkonzentrationen zwischen 40 und 100 Volumenprozent arbeiten kann. Es ist damit in der Lage, auch nicht reinen Wasserstoff bzw. ein Wasserstoffgemisch zu verstromen. Herkömmliche Brennstoffzellensysteme erfordern hingegen eine Wasserstoffreinheit von mindestens 99,97 Volumenprozent. Damit gelang die weltweit erstmalige Verstromung von Epitaxieabgas in einer Brennstoffzelle.

Zwischen Abgasstrang und Brennstoffzellensystem kommt ein spezieller Membrankompressor zum Einsatz. Dieser verdichtet das auf Atmosphärendruck vorliegende Abgas vor der Brennstoffzelle und entkoppelt so Verstromung und Epitaxieprozess.

Das Verstromungssystem hat dadurch keinerlei Rückwirkungen auf den empfindlichen Epitaxieprozess und dessen Prozessqualität sowie auf das Gasreinigungssystem

der Anlagen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Verfahrens in der Halbleiterfertigung.

Das Verstromungssystem wurde bereits an der im Reinraumlabor am IISB betriebenen industriellen Epitaxieanlage erfolgreich getestet und erzielte einen elektrischen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 25 Prozent.

Im Ergebnis kann ein Viertel des im Wasserstoffabgas enthaltenen Heizwertes in elektrische Energie gewandelt werden. Der Unterschied zu Brennstoffzellensystemen für reinen Wasserstoff mit etwa 50 bis 60 Prozent Wirkungsgrad liegt an zusätzlichen Verlusten im Membrankompressor sowie im Brennstoffzellensystem, um das wasserstoffreiche Gas ohne Schädigung der Brennstoffzelle verstromen zu können.

Es sind jedoch weitere Entwicklungsstufen im Aufbau, mit denen der Gesamtwirkungsgrad auf über 30 Prozent gesteigert und vor allem die Verluste im Brennstoffzellensystem weiter reduziert werden sollen. Somit konnten ein attraktives Verfahren für nachhaltige Produktion entwickelt und ein neues Anwendungsgebiet für moderne und saubere Brennstoffzellentechnologie erschlossen werden.

Kontakt Michael Steinberger Fraunhofer IISB Schottkystrasse 10 D-91058 Erlangen Telefon +49 (0)9131 761-434 www.energy-seeds.org

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Bild: Yu-Yang Zhang/Chinese Academy of Sciences

WERKSTOFFE

Illustration des dreieckigen Musters, das durch das zweidimensionale Material gebildet wird und das die Erzeugung von Doppelfunktionsgeräten ermöglicht.

Zwei Funktionsweisen in einem einzigen Material

2D-Werkstoff mit dualer Funktion Multitaskingfähige Monoschichten könnten künftig die Grundlage für Geräte sein, die zwei Dinge gleichzeitig erledigen sollen. Durch ein naturgemäss entstehendes Dreiecksmuster in spezifischen Monoschichten können unterschiedliche Abschnitte eines Werkstoffes verschiedene Funktionen haben. Zu diesem Schluss kommen Wissenschaftler der Vanderbilt University in Kooperation mit Kollegen der Chinese Academy of Sciences.

nese Academy of Sciences in Peking zusammenarbeitete.

Bild: Joe Howell/Vanderbilt

Monoschichten aus zwei Chalkogeniden

Sokrates Pantelides

«Gemusterte Werkstoffe eröffnen die Möglichkeit, zwei Funktionsweisen in einem einzigen Material zu haben – etwa eine chemische Reaktion zu katalysieren, während der Werkstoff gleichzeitig als Sensor für ein zweites Set von Molekülen dient», so Physikprofessor Sokrates Pantelides an der Vanderbilt University, der mit Kollegen am Institute of Physics der Chi9/2017

In der Elektrotechnik sind zweidimensionale Materialien aufgrund ihres breiten Anwendungspotentials ein grosses Thema.

Pantelides und sein Team zeigen, dass Monoschichten, die aus zwei Chalkogeniden – zum Beispiel CuSe auf einem Kupfersubstrat – sich naturgemäss präzise zu alternierenden Dreiecken mit verschiedenen Abschnitten zusammenschliessen.

Weil jeder dieser Abschnitte unterschiedliche elektrische und chemische Eigenschaften hat, können sich somit auch zwei verschiedene Molekültypen an die jeweilige Oberfläche binden.

Diese unterschiedlichen Abschnitte ermöglichen letztendlich, dass zwei Funktionen gleichzeitig und unabhängig voneinander ausgeführt werden können. «Grundlegend werden 2D-Werkstoffe für spezifische Anwendungen funktionalisiert», so Pantelides.

«Unsere neue Studie erweitert das Fachgebiet der 2D-Materialien um einen wichti-

gen Schritt. Sie demonstriert einen Weg, 2D-Werkstoffe zu fabrizieren, die es erlauben, zwei Abschnitte des Materials unabhängig voneinander zu funktionalisieren.»

Dieser natürliche Prozess soll die Grundlage dafür sein, neue Materialien mit dualen Eigenschaften herzustellen und in der Folge auch zu verwenden.

Originalpublikation X. Lin et al., «Intrinsically patterned two-dimensional materials for selective adsorption of molecules and nanoclusters», Nature Materials (2017); DOI:10.1038/nmat4915 Quelle: www.pressetext.com/ Kurt Hermann

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MANAGEMENT

Life-Science-Fachkräfte-Index für das 1. Halbjahr 2017

Die Schweiz ist und bleibt attraktiv Der Hays-Fachkräfteindex wird für vier Berufsgruppen in der Schweiz erhoben, so auch für den Bereich Life Sciences. Er ist ein Tool für Kandidatinnen und Kandidaten, die sich über Trends in ihrem Arbeitsumfeld orientieren wollen. Gero Knüfer, Division Manager bei der Hays (Schweiz) AG, beantwortete Fragen der ChemieXtra-Redaktion.

ChemieXtra: Die Gesamtnachfrage ist im 1. Quartal des Jahres nochmals leicht gestiegen, im zweiten Quartal dann allerdings wieder auf einen tieferen Wert als vor einem Jahr gefallen. Über die letzten zwei Jahre gesehen scheint die Nachfrage zu stagnieren. Welche Entwicklungen fliessen hier ein?

Gero Knüfer: Wir spüren deutlich, dass die Wirtschaft angezogen hat. Zum einen sehen wir in der Schweiz, dass Unternehmen vermehrt nach Spezialisten suchen, zum anderen stellen wir fest, dass mehr Fachkräfte wechselbereit sind – was beides für

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Quelle: Hays (Schweiz) AG

Im Bereich Life Sciences untersucht Hays die Nachfrage nach Fachkräften für die folgenden Positionen: Clinical Project Manager, Medical Manager, Quality Manager sowie Regulatory Affairs Manager. Der Index bildet die Nachfrageentwicklung ab, die sich für die jeweilige Berufsgruppe von Quartal zu Quartal ergibt.

Der Index basiert auf der Auswertung aller Stellenanzeigen in regionalen und überregionalen Tageszeitungen sowie der meistfrequentierten Online-Jobbörsen. Den Referenzwert von 100 bildet das 4. Quartal 2011.

Hays Fachkräfte-Index für die erste Jahreshälfte 2017 (Referenzwert: Quartal 4/2011 = 100).

eine positive wirtschaftliche Entwicklung des Standorts Schweiz spricht. Allerdings beobachten wir auch, dass das Interesse ausländischer Spezialisten an einem Wechsel in die Schweiz nachlässt beziehungsweise dass die Kandidaten die Schweiz wieder in Richtung anderer Länder verlassen – ein Zeichen für eine deutliche Erstarkung der europäischen Wirtschaft.

Ist die Schweiz bei einem starken Euro noch ausreichend attraktiv für ausländische Arbeitnehmer?

Natürlich, die Schweiz ist und bleibt auch weiterhin attraktiv. Man darf nicht vergessen, dass die meisten Spezialisten ihren Arbeitgeber nicht in erster Linie nach der Attraktivität des Standorts aussuchen, sondern nach der für ihre Karriere besten Perspektive. Im Life-Sciences-Bereich sind viele interessante Firmen eben in der Schweiz angesiedelt. Vielleicht müssen sich Arbeitgeber zurzeit ein wenig mehr anstrengen, um für potenzielle Arbeitneh-

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mer attraktiv zu sein, schliesslich bieten sich in wirtschaftlich starken Zeiten jedem Kandidaten zahlreiche Alternativen. Gerade in der Life-Sciences-Industrie funktioniert das allerdings sehr gut: Viele Firmen in diesem Bereich sind sehr fortgeschritten in ihren Bemühungen um Arbeitnehmerattraktivität.

Für die untersuchten Positionen zeigen sich offenbar projektbedingte zyklische Nachfragespitzen, aber sonst kaum dramatische Verlagerungen.

Was beobachten Sie persönlich?

Ich sehe es in der Tat genauso. Wir beobachten immer wieder zyklische Nachfragespitzen, in denen Kunden bestimmte Positionen verstärkt ausschreiben. Sobald diese Stellen erfolgreich besetzt sind, bricht die Nachfrage ab. Das ist zum Beispiel häufig der Fall, wenn bei einer klinischen Studie eine Phase erfolgreich zu Ende geht. Dann werden bereits Mitarbeiter für die nächste Phase gesucht.

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MANAGEMENT

Auffällig ist ein plötzlicher Anstieg bei den Regulatory Affairs Managern.

Ist dafür die Zyklizität der klinischen Studien verantwortlich?

Das ist ein schönes Beispiel für zyklische Nachfragespitzen – wenn sich zum Beispiel eine Produktverordnung ändert, müssen natürlich alle Regularien der neuen Verordnung angepasst werden. Folglich suchen dann alle betroffenen Unternehmen Spezialisten, die sich mit den alten und den neuen Verordnungspunkten auskennen – und bringen damit, abhängig von der Anzahl der gesuchten Stellen und dem Spezialisierungsgrad der Position, Bewegung in den Markt. Denn wird eine Position mit einer Fachkraft besetzt, hinterlässt diese in der Regel eine Vakanz in einem anderen Unternehmen. Und ganz nebenbei gelangen so auch frische Ideen in die Unternehmen, was zu mehr Innovation und Weiterentwicklung führt.

rung an. Ganz allgemein geantwortet: So rasant wie das Businessumfeld werden sich auch die Anforderungen an die Mitarbeiter ändern. Somit kann ich nur empfehlen, sich stetig weiterzubilden und zu schauen, welche Kompetenzen sich im eigenen Bereich ändern oder neu hinzukommen und wie man mit der Entwicklung mithalten kann.

Ferner sollte man sich sicherlich irgendwann eine spezielle Fähigkeit zulegen, die einen persönlich aus der Masse heraushebt, um sich so unabdingbar zu machen.

Können Sie schon absehen, wie sich die Nachfrage in der zweiten Jahreshälfte entwickeln wird?

Ich gehe davon aus, dass sich der Markt jetzt erst einmal positiv entwickeln und damit einhergehend auch die Life-Sciences-Branche weiterhin gesund wachsen wird – solange nichts Unvorhergesehenes dazwischenkommt.

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Welche langfristigen Entwicklungen erkennen Sie zurzeit?

Die Nachfrage nach Spezialisten wird sicherlich auch weiterhin steigen. Das hängt damit zusammen, dass zum einen die gesetzlichen Vorgaben immer umfangreicher werden, zum anderen aber auch die Möglichkeiten durch die Technologieentwicklung für Unternehmen zunehmen. Zusammengefasst kann man sagen, dass heute drei oder vier Personen ein Themenfeld unter sich aufteilen, um das sich früher eine einzige Person gekümmert hat. Der Trend geht also weiter hin zu einer teilweise sehr detaillierten Spezialisierung. Folglich werden immer mehr und auch unterschiedlich spezialisierte Fachkräfte benötigt.

Welche Entwicklungen beobachten Sie im Hinblick auf die Rekrutierung bei grossen Pharmakonzernen?

Die Digitalisierung ist natürlich auch bei unseren Kunden ein grosses Thema, zum Beispiel um die vielen unternehmensinternen Prozesse in der Rekrutierung zu verschlanken und effektiver zu gestalten.

Was würden Sie Hochschulabsolventen empfehlen, wie sie für die nächsten Jahre möglichst attraktiv für Arbeitgeber bleiben können?

Das kommt auf die Tätigkeit und die damit verbundene Notwendigkeit der Spezialisie9/2017

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ZENTRALVORSTAND

Bilder: Daniel Müller

Diplomfeier der HFPC 2017

Die Diplomanden.

Die diesjährige Diplomfeier war der Abschluss einer drei Jahre dauernden tertiären Ausbildung. Von den zwölf Studenten, welche sich zur Diplomprüfung angemeldet hatten,

konnten zehn das eidgenössische Diplom zum Chemietechnologen erlangen.

Um zur Diplomprüfung zugelassen zu werden, mussten sie zuerst die sechzehn Weiterbil-

Vega Messtechnik ist Partner des SCV Seit August 2017 ist Vega Messtechnik Partner des SCV. Das Unternehmen beschäftigt weltweit über 1200 Mitarbeitende und entwickelt und produziert Lösungen für anspruchsvolle Messaufgaben. Dies insbesondere für chemische und pharmazeutische Anlagen, die Lebensmittelindustrie sowie die Trinkwasserversorgung. Der Schwerpunkt liegt bei der Produktion von Sensoren für die Messung von Füllstand, Grenzstand und Druck.

Ebenfalls werden Lösungen zur Einbindung in Prozessleitsyste-

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dungsmodule, welche die drei Themenbereiche Fach-, Sozialund Methodenkompetenz beinhalten, erfolgreich abschliessen.

Die Diplomprüfung umfasste eine drei Monate dauernde Di-

plomarbeit im angestammten Arbeitsumfeld der Kandidaten mit benoteten Meilensteinsitzungen mit den zugeteilten Experten und der rund vierzigseitigen Diplomarbeit. Die Präsentation mit anschliessenden Vertiefungsfragen bildete den mündlichen Teil der Prüfung. Weitere Informationen unter www.cp-technologe.ch Am 30. Mai und 1. Juni 2017 wurde zum elften Mal diese Prüfung durchgeführt. Bis heute erlangten 114 Studenten den Titel Eidg. Dipl. Chemietechnologe. Sie werden in den Firmen in unterschiedlichen Positionen eingesetzt. Einige werden als Vorgesetzte in der Produktion zum Beispiel als Meister oder Betriebsleiter eingesetzt, andere als Projektleiter in der Entwicklung oder in der Ausbildung und wieder andere benutzen

men entwickelt. Die Produkte der Vega Messtechnik leisten damit entscheidende Beiträge zur Erhöhung der Betriebssicherheit, Messgenauigkeit und Wirtschaftlichkeit.

Wir freuen uns auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit und danken der Vega Messtechnik für ihr Vertrauen in den SCV. Patrick Merkofer Präsident SCV

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VERBANDSSEITE

diese Weiterbildung als Sprungbrett für ein Studium.

Da sich die Bildungslandschaft in der Schweiz stark verändert, genügt es heute nicht mehr, sich intern weiterzubilden und jahrelange Erfahrungen im Betrieb zu sammeln. Immer öfters wird eine tertiäre Weiterbildung mit einem eidgenössisch anerkanntes Diplom gefordert, welches als Leistungsausweis dient.

Die diesjährige Diplomfeier startete mit einem sehr interessanten Rundgang durch die Brauerei Feldschlössli. Wir erfuhren in einer Tonbildschau etwas über die Geschichte der Firma, die verschiedenen Schritte zur Bierherstellung konnten wir in den verschiedenen Gebäuden im Rundgang besichtigen. Das Pro-

bieren von verschiedenen Bieren durfte auch nicht fehlen.

Zwischen dem Apéro über-

reichte Marcel Dürr, Präsident der QSK, den anwesenden Diplomanden das eidgenössische

Auf der Besichtigung.

In der Braustube.

Im Maschinenhaus.

Im Museum.

Diplom und die Diplomnoten.

Guido Hess von der Aprentas, welcher sie durch die Weiterbildung begleitet hatte, überreichte ihnen ein schönes Geschenk. Anschliessend folgte der gemütliche Teil mit Nachtessen und dem Austausch über diverse Episoden und Erfahrungen der vergangen drei Jahre.

Herzliche Gratulation den neuen eidg. Dipl. Chemietechnologen 2017: Ehrentraut Waldemar, Hutter Fabian, Jovic Drazen, Kelmendi Korab, Krüger Jürgen, Labus Michael, Sljivic Andrija, Stadler Michel, Stricker Konrad, Tröndle Johannes.

Daniel Müller Ressort Weiterbildung

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Geführte Tour im Bürohochhaus Bau 1 Die Sektion Nordwestschweiz organisierte am 17. Juni eine Führung im Bürohochhaus Bau 1 der Firma F. HoffmannLa Roche in Basel.

Der Roche-Turm ist Hauptsitz des Pharmakonzerns, der auch Eigentümer und Bauherr des 178 Meter hohen Bauwerks ist.

Das Hochhaus dient rein betrieblichen Zwecken und ist nicht öffentlich zugänglich, ausser an geführten Anlässen. Der von den Architekten Herzog & de Meuron entworfene RocheTurm entstand im Rahmen einer umfangreichen baulichen Neustrukturierung des Basler 9/2017

Jura und bei klarer Sicht bis in die Alpen.

Es sei erwähnt, dass nach wie vor an diversen Samstagen je zwei Führungen stattfinden.

Die werden jeweils auf der Website der Roche publiziert.

An dieser Stelle danke ich im Namen des SCV Nordwestschweiz bei den Teilnehmern und freue mich, euch bei einem nächsten Anlass begrüssen zu dürfen.

Stammsitzes, zu dem ab 2021 auch der auf 205 Meter projektierte Bau 2 gehören soll.

Ein wirklich einmaliges Erlebnis: die Architektur, das Interieur sowie die Weitsicht bis zum

Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer 81

VERBANDSSEITE

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Visite guidée de Rubitec AG à Bennwil Le 24 mars de cette année, un petit groupe hétéroclite de la ASC (Association suisse des métiers de l’industrie chimique et pharmaceutique), dont 12 apprentis du secteur spécialisé de la technologie chimique et pharmaceutique, s’est retrouvé devant la société Rubitec AG à Bennwil. Rubitec AG est une entreprise familiale qui fabrique, développe et produit des produits sophistiqués pour l’indus-

trie chimique et pharmaceutique partout dans le monde.

Nous avons été pris en charge par Jonas Rubitschung. Après quelques mots de bienvenue, deux groupes se sont formés.

A l’étage du bâtiment se trouvent les bureaux de planification et de l’administration.

C’était très intéressant d’en avoir un aperçu. L’explication du fonctionnement du programme Solidworks 3D servant à déve-

Station de vidage de Big Bag.

lopper et fabriquer les produits fut un moment fort.

Tout le rez-de-chaussée est consacré à la fabrication des appareils préalablement planifiés. Il est divisé en ateliers de serrurerie pour la construction des appareils, de meulage et de montage. Il est ici notamment question de travaux de soudure, de fraisage et d’aiguisage. Lorsque toutes les pièces détachées répondent aux exigences, elles sont assemblées et pourvues de l’électronique associée pour constituer le produit fini.

Une telle machine, une station de vidage de Big Bag, était à ce stade visible en présentation.

S’il n’y a pas de défauts ou lorsque ceux-ci ont été corrigés, l’installation est envoyée à sa destination finale, où les employés sont formés par les experts de Rubitec AG. Pour conclure cette excursion riche en apprentissages, un

La société Rubitec AG fabrique, développe et produit des produits sophistiqués pour l’industrie chimique et pharmaceutique.

moment convivial fut partagé autour de hamburgers et de quelques verres.

Ce fut également l’occasion pour Annika Schelp de présenter en quelques mots la société Nemensis AG de Reinach.

Nous remercions une fois encore la société Rubitec AG de nous avoir donné l’opportunité de faire cette visite.

Texte rédigé par les apprentis de la classe 16A Novartis du CPT

Besuch im Restaurant Alte Brennerei und Kulturbrauerei Schwarzbuebe Bier In diesem Herbst werden wir einmal mehr einen Besuch in einer kleinen, aber feinen Brauerei in unserer Region abhalten.

Würzig, süffi g und farblich schön abgestimmt kommen die fünf Schwarzbuebe Biersorten daher. Von Weiss bis Schwarz, geschmacklich und farblich verschieden und – immer wieder neu zu entdecken.

Allen Sorten gemeinsam ist die Kreativität des Brauers, dessen 82

Spezialverfahren, die lange Reifung, das Malz aus einer kleinen Familienmälzerei und Hopfenvariationen aus der ganzen Welt.

Eine Brauerei, wie man sich eine Brauerei vorstellt. Öffentlich einsehbar ist darum das kupferne Sudwerk, eine Rarität aus der guten alten Zeit. Eine 1000-Liter-Sudanlage sowie wie eine 100-Liter-Versuchsanlage aus alten kupfernen Waschzubern sind die Herzstücke der

wohl schönsten Brauerei der Region.

Datum: Freitag, den 27. Oktober 2017 Treffpunkt: Restaurant Alte Brennerei und Kulturbrauerei Schwarzbuebe Bier, Bifangstrasse 1, 4412 Nuglar Beginn: 17 Uhr Kosten: Frei, Führung und Apéro werden offeriert.

Wie bisher sind Lernende herzlich willkommen.

Anmeldung wie üblich bis zum 15. Oktober an Andreas Schläpfer Riehenring 189 4058 Basel Telefon +41 (0)61 534 22 38 Mobil +41 (0)78 697 70 71 nordwestschweiz@cp-technologe.ch

Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer 9/2017

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Anforderungen an die Abzugtechnik Mit einem empfohlenen Volumenstrom von 275 m3/h pro Meter Abzugsbreite verbraucht der Köttermann-Laborabzug Exploris EcoPlus eine gegenüber einem Standardabzug um etwa 30 Prozent reduzierte Abluftmenge. Das spart bis zu 1000 Euro Betriebskosten pro Jahr. Kernelement ist die einzigartige Strömungstechnik des EcoPlus. Diese ermöglicht, den Luftvolumenstrom zu reduzieren und gleichzeitig allen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden.

Letzteres wurde ebenfalls bestätigt: Im Robustheitstest zur Bewertung des Leistungsvermögens von Abzügen liegt der Prüfgasausbruch des EcoPlus um 70 Prozent unterhalb des von der BG RCl geforderten Grenzwerts für Abzüge. Und das ohne kostenintensive Zuluft, dank einer intelligenten Innenraumgeometrie. Ökologische und ökonomische Auswirkungen im gesamten Produktlebenszyklus stehen bei der Entwicklung von Köttermann-Laborabzügen im Vordergrund. Abzüge entziehen dem Laborraum klimatisierte Luft, deren Aufbereitung energieaufwendig und damit teuer und umweltbelastend ist. Eine Betriebskostensenkung unter Erhaltung der Sicherheitsanforderungen lässt sich nur durch durchdachtes Produktdesign erzielen.

Köttermann GmbH & Co KG Laboreinrichtungen Industriestrasse 2–10 D-31311 Uetze/Hänigsen Telefon +49 (0)5147 976-0 Telefax +49 (0)5147 976-844 systemlabor@koettermann.com www.koettermann.com

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Moderne Steuerungstechnik und Lösungen für Schwerfiltrierbares Durch hohen Komfort und intuitive Bedienbarkeit überzeugen die HMI Panel der neusten Generation von Heinkel. Das Unternehmen zeigt auf der Powtech sein modernes Steuerungssystem, das dem Nutzer mit einfacher Bedienoberfläche, Sys temerweiterungsoptionen und der Möglichkeit der weltweiten Fernwartung maximale Flexibilität bei zugleich hohem Sabotageschutz bietet.

Das Simatic TIA Portal von Siemens ermöglicht die effiziente Nutzung der modernen Steuerungstechnik und steigert sowohl Produktivität als auch Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Anlage.

Darüber hinaus präsentiert Heinkel mit der HF 300.1 die kleinste Stülpfilterzentrifuge der

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HF-Baureihe. Mit einem Trommeldurchmesser von 300 Millimetern und einem Nenninhalt von 6,5 Litern eignet sie sich besonders für ScaleUps und kleine Produktionseinheiten, vor allem wenn es sich um schwerfiltrierbare Produkte handelt. Dafür sorgen der produktschonende und restschichtfreie Austrag sowie die optionale Dünnschichtfiltration. Die hermetisch geschlossene Bauweise und der vollautomatische, unterbrechungsfreie Betrieb bieten höchsten Kontaminationsschutz für Bediener, Umwelt und Produkt.

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Powtech: Halle 4A, Stand 128

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PRODUKTE

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Axel Semrau hat für die MOSH/ MOAH-Analytik ein Applikationssystem entwickelt, das auf der LCGC-Kopplung beruht. Das System ermöglicht LC-GC-Messungen mit einer Reproduzierbarkeit, die mit einer üblichen Split-/Splitlos-Injektion in einem Gaschromatograf vergleichbar ist. Wesentlicher Bestandteil der Lösung ist das Chronect LC-GC Interface, durch das der Übergang von der LC in die GC routinefest realisiert wird. Die Linearität deckt den gesamten Bereich der in Lebensmittel gefundenen Gehalte von MOSH ab.

Ein wesentlicher Vorteil der automatisierten LC-GC Methode liegt in der deutlichen Verringerung der Kontaminationsgefahr, ein weiterer in der Schnelligkeit. Durch die Ausstattung des Systems mit zwei FID ist die parallele Bestimmung von MOSH und MOAH in einem Lauf möglich. Der Probendurchsatz verdoppelt sich, die Ergebnisse für MOSH und MOAH liegen in 30 Minuten vor.

Die LC-GC-Methode bietet hohen Probendurchsatz, reproduzierbare Werte und hohe Empfindlichkeit bei guter Trennleistung. Interner Standard kann automatisch zudotiert werden. Eine spezielle Erweiterung ermöglicht auch den Einsatz des Systems für Kosmetikproben.

Stören Olefine die Analytik, so steht eine nachrüstbare und auch

offline verwendbare Epoxidierungsoption zur Verfügung. Zur besseren Unterscheidung von MOSH, MOAH und POSH ist eine ebenfalls nachrüstbare GCxGC-Option erhältlich.

Hier werden zwei GC-Säulen mit unterschiedlichen Polaritäten eingesetzt, um die POSH-Fraktion deutlich abzutrennen.

Die Ansteuerung des kompletten Systems erfolgt über Chronos, eine von Axel Semrau entwickelte Software. Die Auswertung erfolgt im Chromatografiedatensystem. Chronos verfügt über viele Schnittstellen zu anderen Chromatografiedatensystemen, sodass die Einbindung unterschiedlicher Systemkomponenten möglich ist. Der Anwender ist damit flexibel und die Ansteuerung bleibt komfortabel, es muss nur eine Probenliste gemacht werden.

Die LC-GC-Lösungen von Axel Semrau werden im Applikationslabor vorinstalliert, getestet und direkt einsatzfertig zum Anwender geliefert. So ist die schnellstmögliche Aufnahme des routinemässigen Messbetriebs sichergestellt.

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

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PRODUKTE Plateforme pour la chimie, la pharmacie et la biotechnologie

Überwachung von flüssig-basierten Prozessen 4 et 5 octobre 2017 | Expo Beaulieu Lausanne Première pour la Suisse francophone

re ez vo t Obten ntrée: ‘e car te d h/ ilmac.c ket ne-tic lausan

Auf der «8th World Conference on Sampling and Blending (WCSB8)», in Perth, Western Australia, gab PANalytical, weltweit führendes Unternehmen für analytische Röntgengeräte und Röntgensoftware, die Einführung des neuen EpsilonXflow-Systems bekannt. Diese neue Echtzeitlösung ist für die kontinuierliche Online-Analyse der Elementzusammensetzung von Flüssigkeiten entwickelt, um Sofortinformationen aus dem Produktionsprozess zu erhalten.

Das Epsilon Xflow kann in verschiedensten Prozessströmen in vielfältigen industriellen Anwendungen wie der mineralogischen und metallurgischen Industrie sowie für die Produktion von Petrochemikalien, Polymeren und Lebensmitteln eingesetzt werden.

Vordefinierte Bedingungen können genau überwacht werden. Dies erlaubt eine schnelle Reaktion auf jede Veränderung im Prozess. So können Abfälle und unnötige Kosten vermieden werden. Zusammen mit PANalyticals Spezialistenteams können Kunden die Positionen in ihrem Prozess bestimmen, die am meisten vom Einsatz des Epsilon Xflow profitieren können.

Zum Beispiel kann in der petrochemischen Industrie Schwefel in Kraftstoffen in Konzentrationen kleiner als 10 mg/kg in vielen Prozessphasen bestimmt werden.

Gleichzeitig können niedrige Konzentrationen von Vanadium und Nickel, die negative Auswirkungen auf den Arbeitsablauf in Raffinerien haben können, bestimmt werden.

Industrien können ihre Abwässer präzise auf schädliche Stoffe überprüfen: eine Aufgabe mit zuneh-

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mender Bedeutung für die Erfüllung von strengen Umweltauflagen.

Der analytische Kern des Epsilon Xflow nutzt die bewährte Technik der energiedispersiven Röntgenfluoreszenz (EDRFA), die robust und zerstörungsfrei mit niedrigen Bestimmungsgrenzen und hoher Genauigkeit reproduzierbare Ergebnisse liefert. Elemente von Natrium bis Americium, teilweise von wenigen ppm bis zu hohen Prozentgehalten, können analysiert werden.

Nahezu jede Flüssigkeit kann die Durchflusszelle entlang des Detektors durchströmen. Ein Schutz vor Leckagen ist integriert. Das Epsilon Xflow kann kundenspezifisch auf die Probebedingungen und gängigen Schnittstellen im produktionsausführenden System massgeschneidert werden.

«Echtzeitüberwachung eines Produktionsprozesses ist ein wesentlicher Bestandteil zur Abfallvermeidung und zum Erreichen von Kosteneffizienz. Mit dem Epsilon Xflow bieten wir nun diese Möglichkeiten für die Online-Analyse vieler flüssiger Produkte an», sagt Mark Pals, PANalyticals Manager der Priority Lane Gruppe. «Zusammen mit dem Kunden analysieren wir den Produktionsprozess und finden die effektivsten Positionen für die Echtzeitüberwachung.»

Partenaires

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PRODUKTE

Aufschlüsse und Extraktionen optimieren

Aufschlüsse und Extraktionen sind weit verbreitete Methoden, um Proben für die Elementspurenanalytik, zum Beispiel mit ICP, in Lösung zu bringen. Beim Aufschluss im offenen Gefäss entstehen aggressive Säuredämpfe, die erhebliche Schäden an der Laboreinrichtung verursachen können. Dies kann mit dem inerten, druckfreien Aufschlusssystem Ecopre vermieden werden.

Die Gefässe des Systems sind mit Rückfluss-Aufsätzen ausgestattet, in denen Säuredämpfe kondensieren und flüchtige Elemente wie Quecksilber, Arsen und Bor zurückgehalten werden. Sie bestehen komplett aus dem inerten Fluorpolymer PFA, das beständig ist gegenüber vielen Aufschlussreagenzien, beispielswei-

68 6

se auch Flusssäure. Das Material ist hochrein, wodurch Probenverunreinigungen im Vergleich zu herkömmlichen Glasapparaturen oder weniger inerten Kunststoffen minimiert werden können. Beheizt werden die Gefässe durch eine PFAbeschichtete Heizplatte. Diese ist säureresistent und zeichnet sich besonders durch eine lange Lebenszeit in Aufschlusslabors aus.

AHF analysentechnik AG Kohlplattenweg 18 D-72074 Tübingen Telefon +49 (0)7071 970 901-0 Telefax +49 (0)7071 970 901-99 info@ahf.de www.ahf.de

Intelligentes und effizientes Reinraumsystem

Das neue Reinraumsystem CleanCell4.0 verbindet eine partikelarme Produktion mit moderner Informationstechnik. Das intelligente System vernetzt Klimatechnik, Monitoring und bauseitige Prozessanlagen.

Mittels Sensordaten werden alle Komponenten der Reinräume geregelt und überwacht. Über Smart Devices ist es möglich, die Einstellungen ortsunabhängig durchzuführen.

Die Weiterentwicklung von Schilling Engineering verwendet eine extrem energieeffiziente Reinlufttechnik und weist mit einer A+ Kennzeichnung einen weit geringeren Energieverbrauch als vergleichbare Systeme auf. Neu werden die Reinräume jetzt mit einer integrierten Wärmerückgewinnung

und GMP-gerechter dimmbarer LED-Beleuchtung ausgestattet.

Das Reinraumsystem ist modular aufgebaut. Wand- und Deckenelemente des Reinraums sind silikonfrei mit einem patentierten GMPDicht-Clip-System verbunden. Dies bietet den Vorteil von flexiblen und sicheren Umbauten.

Schilling Engineering Schweiz GmbH Dorfstrasse 37 CH-8219 Trasadingen Telefon +41 (0)52 212 789 0 info@schillingengineering.ch www.schillingengineering.ch Powtech: Halle 3, Stand 526

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PRODUKTE

DIMATEC Ihr TOC/TNb-Spezialist Der einfache Weg zur passenden Vakuumpumpe

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DIMATEC Analysentechnik GmbH DE-79112 Freiburg (TB-Südwest) Tel. +49 (0) 76 64 / 50 58 605 tb-suedwest@dimatec.de www.dimatec.de

Die Vakuumtechnik ist eine weit verbreitete Schlüsseltechnologie sowohl im Labor, als auch in der Produktion von Chemie, Pharmazie, Medizin und Physik. Für viele dort zum Einsatz kommende Anwendungen, Produktions- oder Analyseprozesse wird Vakuum in unterschiedlichsten Ausprägungen benötigt.

Das neue Online Tool «Vacuum Pump Selection Guide» (www. vacuubrand.com/vpsg) von Vacuubrand vereinfacht die Suche nach der passenden Technologie und der richtigen Vakuumpumpe enorm. Im ersten Schritt wird die Anwendung ausgewählt. Mit den nachgeschalteten Optionsfeldern schränkt man die Auswahl weiter ein und passt die vorgeschlagenen Geräte an die individuellen Gegebenheiten an.

Die beschreibenden Texte und technischen Angaben erlauben es, die Produkte komfortabel zu vergleichen. Darüber hinaus können

per Klick Produktspezialisten bei Vacuubrand für weitergehende technische Fragen kontaktiert werden.

«Unser Ziel ist es, den Auswahlprozess für Anwender und Vertriebspartner erheblich zu erleichtern.

Mit unserem neuen Vacuum Pump Selection Guide ist der Nutzer ohne weitere Hilfe oder Spezialwissen in der Lage, das passende Vakuumsystem für seine Applikation und individuelle Anforderung auszuwählen», erklärt Daniel Barthel, Onlinespezialist bei Vacuubrand.

Ergänzend ist das Vertriebsteam auch in Zukunft für persönliche Beratungen unter der unten stehenden Telefonnummer erreichbar.

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

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Sie erhalten die DIMATEC-Systeme bei unserem Schweizer Vertriebspartner ENSOLA Wassertechnik AG CH-8620 Wetzikon

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PRODUKTE

Neue Verpackungssystemära eingeleitet

Die Anforderungen des Markts an Verpackungsmaschinen im Chemie- und Baustoffbereich hinsichtlich Sauberkeit, Intelligenz und Profitabilität nehmen immer mehr zu.

Haver & Boecker hat sich daher genau mit der Frage beschäftigt: Wie können Hersteller sauber, intelligent und profitabel abfüllen, verpacken und palettieren und ihre Systeme noch effektiver einsetzen?

Die zukunftsweisende Antwort auf diese Frage gibt das Unternehmen zusammen mit der Tochtergesellschaft Behn + Bates zur diesjährigen Powtech in Halle 1, Stand 535 mit der neuen Generation von Abfüll-, Verpackungs- und Palettiersystemen.

Der Haver-Service stellt zudem das nachrüstbare Quattro System Monitoring vor, mit dem Leistungsdaten permanent mobil verfügbar sind, sodass Prozesse planbarer und intelligenter gestaltet und Ma-

Die neueste Generation von Rohrverschraubungen

schinen profitabler eingesetzt werden können.

Zur Modernisierung bestehender Anlagen bietet Haver & Boecker die neuen Performance + Kits. Die Verpackungsexperten wollen Kunden damit auch für das Risiko sensibilisieren, welches sie mit alten Maschinen eingehen, für die die Ersatzteilverfügbarkeit nicht mehr gewährleistet ist. Sie bieten als besondere Dienstleistung eine ABC-Analyse der kritischen Teile an und erarbeiten eine Bewertung, für welche Maschinen beziehungsweise Maschinenteile ein Umbau sinnvoll ist.

Basis für diese Umbaumassnahmen ist die Verwendung von speziellen Performance + Kits, die von Maschinenfamilie und Maschinentyp abhängig sind. Diese neuen Umbaukits reduzieren den Wartungsaufwand, verringern den Verschleiss, erhöhen die Leistung beziehungsweise die Maschinenverfügbarkeit und/oder verbessern die Energieeffizienz.

Haver & Boecker OHG Carl-Haver-Platz 3 D-59302 Oelde Telefon +49 (0)25 22-30 0 Telefax +49 (0)25 22-30 404 haver@haverboecker.com www.haverboecker.com Powtech: Halle 1, Stand 535

Die Verschraubung besteht im Aufbau aus drei Teilen: einem Gewindestutzen, einem Einlegeteil sowie einem metallischen speziellen Dichtring. Durch diesen Dichtring ist die Verbindung mit Heissdampf problemlos sterilisierbar und wesentlich beständiger gegen aggressive Medien als Weichdichtungen.

Sie ist temperaturstabil von –273 bis +450 °C und unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen (zum Beispiel auch gegenüber Salzwasser).

Die ZeroCon-Verschraubung erfüllt die höchsten Reinheitsstandards und ist komplett aus Edelstahl mit der Edelstahlwerkstoff-Nr. 1.4435 gefertigt, mit einer Oberflächenrauigkeit innen von Ra ≤ 0,4 µm. Die Muttern mit Innengewinde sind ab 3/4 Zoll innenversilbert.

Die Schweissansätze sind zum Orbitalschweissen vorbereitet. Als Abmessungen stehen die DIN-, ISO- und Inch-Reihen zur Verfügung

Die neue Verschraubung bietet keine Möglichkeit der Ablagerungen beziehungsweise Bildung von Kulturen oder eines Bakterienfilms, ist zu 100 Prozent sterilisierbar und durch Materialgleichheit absolut dicht. Die robuste und dennoch feine und kompakte Verbindung ist geeignet für Anwendungen unter Hochdruck, kritischem Vakuum bzw. Ultrahochvakuum und extremen Temperaturbedingungen.

Der Heliumlecktest weist im Vakuum eine absolute Dichtheit nach.

Mit dem derzeitigen Stand der Messtechnik wird eine Leckrate von ≤10–12 mbar ermittelt. Die Verschraubung ist auch im Ex-Bereich einsetzbar.

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Powder Handling Excellence

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PRODUKTE

Single-Use-Membranventil am Markt etabliert

Die Firma Gemü, führender Hersteller von Ventiltechnik für die Pharmaindustrie, hat mit Gemü Sumondo das erste regelbare Single-Use-Membranventil am Markt etabliert. Die Produktreihe umfasst neben einer pneumatisch betätigten Variante auch eine Version mit Handrad für die manuelle Betätigung.

Aufgrund steigender Kundennachfrage wurde das Portfolio im Bereich der zugehörigen Ventilkörper erweitert. Mit einer dritten Membrangrösse wächst die Produktfamilie um ein weiteres leistungsstarkes Mitglied: das bislang grösste Ventil seiner Art mit bis zu 1". Damit können nun auch Anwendungen bedient werden, für die so-

TOC-Analysatoren: Neues Farbdesign und erweiterte Langzeitgarantien

wohl höhere Mediendurchflüsse als auch eine genaue Regelbarkeit unabdingbar sind.

Der grosse Vorteil des SingleUse-Membranventils im Vergleich zu herkömmlichen Schlauchquetschventilen besteht in der guten Regelbarkeit der Prozesse. Mit der aus dem konventionellen Anlagenbau bekannten und bewährten Technologie, kann der Ventilantrieb bei Bedarf auch eine Rückmeldung an die Anlagenüberwachung übermitteln. Insbesondere pharmazeutische Prozesse werden somit reproduzierbar und dokumentierbar.

Die Anforderungen und Ansprüche an das Anlagendesign nehmen auch künftig weiter zu. Mit Gemü Sumondo steht den Betreibern von Single-Use-Anlagen schon heute eine zukunftsfähige Lösung zur Verfügung, die durch Sicherheit, Qualität und Effizienz überzeugt.

Gemü Vertriebs AG Lettenstrasse 3 CH-6343 Rotkreuz Telefon +41 (0)41 799 05 55 Telefax +41 (0)41 799 05 85 vertriebsag@gemue.ch www.gemue.ch

Seit Mitte August 2017 bietet Analytik Jena AG ihren Kunden die multi N/C-Serie nicht nur in einem neuen Rot-/Weiss-Design, sondern auch mit einer einmaligen Zehnjahres-Langzeitgarantie für den Ofen in den verbrennungsbasierten TOCGeräten wie multi N/C 2100 (S), multi N/C 3100 und multi N/C pharma HT. Für die UV-basierten TOC-Analysatoren multi N/C UV HS und multi N/C pharma UV werden drei Jahre Garantie auf den High Power, Long Life UV-Reaktor gewährt. Zusam-

men mit der weiterhin gültigen Zehnjahres-Langzeitgarantie für den Focus-Radiation-NDIR-Detektor tragen diese einmaligen Garantiezusagen deutlich zur Senkung der Betriebskosten im Labor bei.

Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Strasse 1 D-07745 Jena Telefon +49 (0)3641 77 70 Telefax +49 (0)3641 77 9279 info@analytik-jena.de www.analytik-jena.de

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PRODUKTE

Inline-Partikelsonde für die Prozessindustrie

Die neue universelle Inline-Partikelsonde IPP 75 ist für die Bestimmung von Partikelgrössenverteilungen bei der Verarbeitung von Pul-

vern, Granulaten und sämtlichen körnigen Materialien im Grössenbereich von 50 µm bis zu 6 mm geeignet. Auch Partikel in Flüssigkeiten und beispielsweise die Tröpfchengrössenverteilung in Sprays können damit gemessen werden.

Kontinuierlich ermittelt die IPP 75 die Partikelgrössenverteilung, Geschwindigkeit und Partikelkonzentration im laufenden Prozess. Die Messwerte werden als Verteilung, Fraktionen oder Kenngrössen angezeigt und in einem 24-h-LogFile protokolliert oder können an das Prozessleitsystem übertragen werden.

Die einfache Installation – ohne Probenahme, ohne Bypass oder ähnliche Anlagenteile – ermöglicht den problemlosen Einbau in bestehenden Anlagen oder zum Beispiel in Rohrleitungen, unter Förderbändern, Zellradschleusen in Mischern und an Siebanlagen.

Die IPP 75 füllt im Programm der Parsum GmbH die Lücke zwischen dem Basismodell IPP 70-S und der High-End-Pharmaversion IPP 80-P. Durch ein neues Beleuchtungskonzept kann die IPP 75 in beliebiger Länge gefertigt werden und bietet damit Problemlösungen für die Inline-Partikelmessung in grossen

Behältern ebenso wie an schwer zugänglichen Stellen im Prozess.

Selbstdiagnose-Funktionen erleichtern die Verwendung der Sonde in automatisch gesteuerten Prozessen und als Bestandteil neuer Regelungs- und Automatisierungskonzepte.

Parsum GmbH Reichenhainer Strasse 34–36 D-09126 Chemnitz Telefon +49 (0)371 2675869-0 info@parsum.de www.parsum.de Powtech: Halle 4, Stand 418

UV-Nanoflusszelle mit Lichtwellenleitertechnologie Ökonomische und ökologische Lösungen sind heute gefragter denn je. Für die analytische Flüssigkeitschromatografie sind dies grosse Herausforderungen. Mikro- und Nano-LC bieten die Möglichkeit, geringen Lösungsmittelverbrauch und kurze Analysezeiten zu verwirklichen. Hierdurch können erhebliche Energie- und Ressourceneinsparungen erzielt werden.

Die neue Nanoflusszelle für die Mikro- und Nano-LC macht es möglich, Detektor und Flusszelle räumlich voneinander zu trennen und so die Flusszelle direkt hinter der Säu-

wendung in der Nano-LC-MS, wo heute weitestgehend auf eine zusätzliche UV-Detektion verzichtet wird, um eine optimale Trennung zu erreichen. Mehr über die Nano-Flusszelle: www.knauer.net/de/ produkt/nano_flusszelle.html

le zu positionieren. Die drastisch verkürzten Kapillarverbindungen verringern das Totvolumen und füh-

ren zu einer deutlich verbesserten Peakschärfe und Trennung. Das macht diese Zelle ideal für die An-

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