ChemieXtra 4/2019

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April 2019

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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Die ChemieXtra-Messeausgaben 2019

Ausgabe 5/2019

Ausgabe 7–8/2019

Ausgabe 10/2019

Ausgabe 6/2019

Ausgabe 9/2019

Ausgabe 11/2019

Ausgabe 9/2019

Ausgabe 12/2019

EDITORIAL

Sauberes Wasser für alle braucht Innovation «Niemanden zurücklassen – Wasser und eine Sanitärversorgung für alle», dies ist das Ziel des von der Unesco ins Leben gerufenen Aktionstages, der auf die Bedeutung des Wassers als Lebensgrundlage für die Menschheit aufmerksam macht. Wasser und Hygiene sind vor allem in wasserarmen Gebieten eine Herausforderung.

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Auch die hormonelle Verschmutzung der weltweit wichtigsten Ressource ist ein globales Problem. Tausende verschiedene Substanzen gelangen sowohl über industrielle als auch landwirtschaftliche Eintragspfade und Haushaltsabwässer in die Gewässer. Die kontinuierliche Weiterentwicklung

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analytischer Verfahren ermöglicht die Identifizierung von wichtigen Verbindungsgruppen, die auch in behandeltem Abwasser verbleiben. Ihr Nachweis ist nicht einfach und ihre Entfernung auch nicht.

Deshalb werden rund 100 Kläranlagen in der ganzen Schweiz in den kommenden Jahren technisch aufgerüstet. Dank einer zusätzlichen Reinigungsstufe sollen künftig auch problematische Mikroverunreinigungen eliminiert werden. Es ist bereits 40 Jahre her, seit die ARA Hochdorf als erste Anlage der Schweiz eine Flockungsfiltration entwickelte und realisierte. Diese Abwasserreinigungsanlage verfügte, als sie 1967 in Betrieb ging, über drei Reinigungsstufen: mechanisch, biologisch und chemisch. 1978 kam die vierte Reinigungsstufe bestehend aus sechs Mehrschicht-Filterbehältern hinzu. Seitdem ist eine weitere Reinigungsstufe hinzugekommen

hen. Unser Fokus greift das Thema Abwasser auf und zeigt neuste Entna Od er mehr erfahre

wicklungen in diesem Bereich. Ich wünsche gute Lektüre.

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die Forschung, Laboren und Abwasserreinigungsbetriebe täglich bemü-

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FOKUS

Elément clé de l‘addiction à l‘héroïne

Neues Verfahren eliminiert Hormone

Das Karlsruher Institut für Technologie hat ein Verfahren entwickelt, wie Hormone und andere Mikroschadstoffe, welche die Gesundheit gefährden, wenn sie über das Trinkwasser in den Körper gelangen, eliminiert werden können.

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Des chercheurs de l’UNIGE ont décrypté le rôle déterminant de la dopamine dans les mécanismes d’addiction à l’héroïne, ouvrant aussi la voie à des traitements et des médicaments analgésiques non addictifs.

CHEMIE

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Prozesse an industriellen Elektroden verstehen

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BIOWISSENSCHAFTEN

LABOR Affinitätschromatografie

Therapeutische Antikörper sind sehr rasch zur wichtigsten Produktklasse aufgestiegen. Der Engpass in der Produktion und Nutzung kann nun durch eine einfache und schnelle Reinigungsmethode für Antikörper behoben werden.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 9. Jahrgang (2019) Druckauflage 11 200 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2018 10 619 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 260 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

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Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Alte Bahnhofstrasse 9a CH-5610 Wohlen +41 56 619 52 52 info@sigimedia.ch

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IN KÜRZE

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NEWS

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VERANSTALTUNGEN Hormone raus aus H2O – noch dazu Energie gespart

Ein wichtiges Thema an der Ilmac Basel: Wie gehen die Akteure der chemischen Industrie nachhaltig und ökonomisch vorteilhaft mit Wasser um?

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com, www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

ERNÄHRUNG Knoblauchinhaltsstoff aus dem Labor

Une protéine empêche la floraison précoce

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MEDIZIN

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Redaktion Etel Keller Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug +41 41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über.

Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen.

Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

Copyright 2019 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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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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TERMINE

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Raue und glatte Partikel in Suspensionen

FIRMEN BERICHTEN Prozesssicher temperieren

Mit der Entdeckung, wie die Oberfläche von Mikrokügelchen den sprunghaften Anstieg der Viskosität von Supensionen beeinflussen, legten Forscher die Grundlage für Anwendungen wie gut fliessenden Zement.

Die Verordnung für fluorierende Treibhausgase zwingt Anlagenbetreiber zum Umdenken. Deshalb ist die Verfügbarkeit von Kältemitteln gesunken und der Bedarf an Anlagen, die mit natürlichen Kältemitteln arbeiten, ist gestiegen.

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MANAGEMENT So performt die Life-Science-Branche

FORSCHUNGSWELT

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Schneeweisser Bergbach ist erklärbar

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VERFAHRENSTECHNIK

WERKSTOFFE Die steifsten Leichtbaumaterialien

UMWELT Neue Entschwefelungstechnik präsentiert

Biogas kann nur zur CO2 -neutralen Alternative zu Erdgas werden, wenn man das Gas vorher vom giftigen Schwefelwasserstoff befreien kann. Nun wurde eine neuartige Entschwefelungstechnik entwickelt.

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Brechbühler AG: Scientific Analytical Solutions

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VERBANDSSEITEN

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PRODUKTE

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FOKUS

Vor allem Gemeinden sind schon lange an einem effizienten und schnellen Verfahren der Hormonentfernung im Abwasser interessiert.

Wasseraufbereitung

Neues Verfahren eliminiert Hormone Hormone und andere Mikroschadstoffe gefährden die Gesundheit, wenn ihre Rückstände über das Trinkwasser in den Körper gelangen. Breit einsetzbare Lösungen zu ihrer Beseitigung gibt es bislang aber nicht. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat nun ein Verfahren entwickelt, mit dem Hormone schnell und energieeffizient aus dem Abwasser eliminiert werden können.

«Die Verunreinigung des kommunalen Trinkwassers mit Mikroschadstoffen könnte sich zu einer der grössten Herausforderungen für den Schutz unserer Gesundheit und Umwelt entwickeln», erklärt Professorin Andrea Schäfer von der Membrantechnologie am Institut für funktionelle Grenzflächen (IFG). Die Expertin und ihr Team führen Studien zur Beseitigung der Hormone Estrone, Estradiol, Progesteron und Testosteron durch. Ihr Anteil in einem Liter Wasser, in das behandelte Abwässer eingeleitet werden, beträgt rund 100 Nanogramm. «Das gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen», sagt Schäfer. «Und doch sind diese Hormone in solchen Konzentrationen wirksam». Die geringe Konzentration und Grösse der Hormonmoleküle erschweren nicht nur ihren Nachweis mittels analytischer Verfahren, sondern vor allem auch ihre Beseitigung. ¹ Strategische Entwicklung und Kommunikation – Gesamtkommunikation, Karlsruher Institut für Technologie

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Bild: Sandra Göttisheim, KIT

Monika Landgraf ¹

Das am KIT entwickelte Verfahren kombiniert die Vorteile der Bindung von Mikroschadstoffen mit Aktivkohle mit denen der Ultrafiltration.

Aktivkohle, der aus Luftfilter stammt, soll wirken Ein neues, in der Membrantechnologie entwickeltes Verfahren verbindet die Vorteile der Adsorption (Bindung) von Mikro-

schadstoffen durch eine von einem Industriepartner gefertigte Aktivkohle mit denen der Ultrafiltration von Schadstoffpartikeln durch eine semipermeable Membran. In einem integrierten System wird das Abwasser zunächst durch eine Polymermem4/2019

FOKUS

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Rückstände der Pille, aber auch von anderen Medikamenten, sollten nicht in unsere natürlichen Gewässer gelangen.

bran «gedrückt», die Mikroorganismen und grössere Verunreinigungen herausfiltert. Dahinter liegt eine Schicht aus spezieller Aktivkohle, die ursprünglich für Luftfilter entwickelt wurde. Ihre Oberfläche hat nicht nur eine besondere Affinität gegenüber Hormonen, das heisst die Kohlenstoff- und Hormonmoleküle gehen leicht Verbindungen ein. Sie bietet auch die Kapazitäten, um grosse Wassermengen durchfliessen zu lassen und viele Moleküle zu binden. Dies alles geschieht mit sehr viel weniger Energie als bei Alternativverfahren wie der Umkehrosmose.

«Die spezielle Konfiguration aus aktiviertem Kohlenstoff und einer Polymermembran ist wasserabweisend, erlaubt dank der grossen spezifischen Oberfläche der eingesetzten Kohlenstoffpartikel einen hohen Wasserdurchfluss und sie arbeitet schnell und energiesparsam», fasst Schäfer die Vorteile zusammen. Die Adsorptionsschicht ist mit rund zwei Millimetern ex­trem dünn, sorgt aber für eine Beseitigung von Hormonmolekülen in einer realistischen Grössenordnung. In Laborversuchen hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren bei einem Inhalt von neun Litern Wasser und einer sehr kleinen Membranfläche von 38 Quadratzentimetern 60 Prozent der hormonellen Schadstoffe eliminiert werden können. Abhängig von der Dicke der Adsorptionsschicht kann dieser Wert auf bis zu 90 Prozent steigen.

«Wir glauben, dass wir eine vielversprechende Technologie entwickelt haben, mit der wir bei der Elimination von hormonellen Mikroschadstoffen aus Wasser einen grossen Schritt weiterkommen», betont Matteo Tagliavini, Doktorand in Schäfers Gruppe und Mitautor der aktuellen Publikation. Die Kompositmembran ist flexibel und in unterschiedlichen Modulen einsetzbar. Damit eignet sie sich für industrielle Grossanlagen ebenso wie für Anwendungen in kleinerem Massstab bis hin zum häuslichen Wasserhahn. Dass das eingesetzte Material bereits zugelassen ist, erleichtert die Überführung des neuen Verfahrens in die Praxis. Ein erstes Industrieprojekt ist bereits in Planung.

Originalpublikation Matteo Tagliavini, Andrea I. Schäfer, «Removal of steroid micropollutants by polymer-based spherical activated carbon (PBSAC) assisted membrane filtration», Journal of Hazardous Materials (2018); DOI: 10.1016/j.jhazmat.2018.03.032

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Quelle: www.kit.edu 4/2019

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FOKUS

Mit neuem Modell Abwasser untersucht

Infektionsrisiken von Wasser berechnet Viele krank machende Viren werden über Wasser oder andere Flüssigkeiten auf Menschen übertragen. Eine Mikrobiologin der Eawag, dem Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs, hat nun untersucht, wie hoch das Infektionsrisiko ist, wenn jemand in Kontakt mit verseuchtem Wasser gekommen ist.

Risikomodelle ermitteln «Infektionshotspots» Basierend auf Laborexperimenten entwickelte die Mikrobiologin Pitol ein Modell, das genau diesen Vorgang beschreibt – also wie Viren über Flüssigkeit auf menschliche Haut übertragen werden. Das Resultat ist unter anderem abhängig davon, wie hoch die Virenkonzentration in der Flüssigkeit ist und wie viel Flüssigkeit auf der Haut haften bleibt. Um möglichst realistische Zahlen zu erhalten, arbeitete Pitol mit menschlicher Kadaverhaut sowie echten, krank machenden Viren. «Normalerweise führt man solche Experimente 6

Viele Viren, wie der in der Abbildung dargestellte Coxsackie-Virus, werden über Flüssigkeiten auf Menschen übertragen.

Ihre Erkenntnisse liefern nun eine Berechnungsgrundlage, um Infektionsmodelle zu generieren. Diese sollen aufzeigen, wo und bei welcher Tätigkeit die Gefahr einer Ansteckung besonders hoch ist. «Damit wird es möglich sein, gezielt Schutzmassnahmen zu ergreifen», ist Pitol überzeugt.

Bild: Ana Karina Pitol

Immer wieder erkranken Menschen an Durchfall oder müssen erbrechen, weil sie mit Viren kontaminierte Flüssigkeit berührt haben. Das geschieht zum Beispiel in Schwimmbädern, in Spitälern, bei Überschwemmungen oder beim Sammeln von Fäkalien und Urin in Trockentoiletten.

Denn viele Infektionskrankheiten werden über ein Zwischenreservoir wie Wasser, Blut oder Urin auf den Menschen übertragen. So sterben noch heute jedes Jahr mehrere Millionen Kinder an Magen-Darm-Erkrankungen und Atemwegsinfektionen – vor allem in strukturschwachen Ländern.

Doch wie genau und in welchem Ausmass im Wasser lebende Viren von menschlicher Haut absorbiert werden, war bislang kaum erforscht. «Um die Ausbreitung von Virus­ erkrankungen zu modellieren, muss man wissen, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich jemand infiziert, nachdem er in Kontakt mit einer kontaminierten Flüssigkeit war», erklärt Ana Karina Pitol, die ihre Doktorarbeit an der Eawag diesem Thema widmete.

Bild: Shutterstock

Stephanie Schnydrig

Ein freiwilliger Proband taucht seine Finger in eine Flüssigkeit mit den ungefährlichen Modellviren.

mit Modellviren durch, die für Menschen ungefährlich sind sowie mit synthetischer Haut», erklärt Pitol. Aber: Damit erhält man zu ungenaue Resultate, fand sie in Vergleichsexperimenten heraus.

Originalpublikation Pitol et al., «Transfer of enteric viruses (adenovirus and coxsackievirus) 1 and bacte­ riophage (MS2) from liquid to human skin», Applied and Environmental Microbiology (2018); DOI:10.1128/AEM.01809-18

Kontakt Ana Karina Pitol Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 5977 anakarina.pitol@eawag.ch www.eawag.ch

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FOKUS

Chemiker zeigen, dass Sonnenlicht genügt

Schadstoffe im Wasser einfach zerstören

Damit der Schadstoffabbau im Wasser gelingen kann, benötigen die Chemiker der MLU im Wasser frei bewegliche Elektronen, sogenannte hydratisierte Elektronen.

«Diese Elektronen sind extrem reaktionsfreudig und können für ganz verschiedene Reaktionen eingesetzt werden. Sie zersetzen selbst hartnäckigste Schadstoffe», sagt Martin Goez, Professor am Institut für Chemie der MLU. Damit das funktioniert, müssen die Elektronen jedoch aus den Molekülen gelöst werden, in denen sie normalerweise festgebunden sind. Dafür waren bisher komplexe und teure Hochleistungslaser nötig. Die Arbeitsgruppe von Goez arbeitet seit Jahren an Möglichkeiten, diese zu ersetzen. Erst vor wenigen Monaten präsentierte sie einen neuen Ansatz, bei dem als Energiequelle nur noch eine grüne Leuchtdiode nötig war. Zusätzlich zum Einsatz kamen nur noch Vitamin C und Spuren eines Metallkomplexes als Katalysator, der die gewünschte Reaktion herbeiführt. Dafür musste der Katalysator aber in winzige Container, sogenannte Mizellen, gebunden werden. Das verringerte die Effizienz der Reaktion und zudem waren die verwendeten Mizellbildner selbst nur bedingt biologisch abbaubar.

Die Gruppe suchte deshalb nach einem Weg, diese Zusatzstoffe zu vermeiden.

Fündig wurde sie schliesslich bei einem hochgeladenen anionischen Katalysator

auf Basis eines Ruthenium-Metallkomplexes. In Kombination mit Urat, dem Salz der Harnsäure, konnten die Forscher die gewünschte Reaktion durch die Ausnutzung der abstossenden Coulombwechselwirkungen in Wasser ohne Mizellen herbeiführen. In weiterführenden Untersuchungen stellten sie fest, dass das neue Verfahren eine breit einsetzbare und sehr effiziente Methode darstellt, hydratisierte Elektronen zu erzeugen.

«Der Aufbau ist so einfach, dass er nicht einmal in einem Labor stattfinden muss», sagt Goez. Das haben die Chemiker in ihrer Studie auch bewiesen: In einem Freilandversuch auf einer Wiese testeten sie ihr neues Verfahren in mit Chloressigsäure verunreinigtem Wasser. Das Ergebnis: Selbst bei moderatem Sonnenschein war es möglich, die Schadstoffe in einer kleinen Wasserprobe zu beseitigen. Ob sich das Verfahren der halleschen Chemiker auch im grossen Massstab für die Schadstoffbeseitigung umsetzen lässt, wird in Folgestudien geklärt werden.

Originalpublikation Naumann R., Goez M., «First Micelle-Free Photoredox Catalytic Access to Hydrated Electrons for Syntheses and Remediations with a Visible LED or even Sunlight», Chem. Eur. J. (2018); DOI: 10.1002/ chem.201803929

Bild: Rober t Naumann / Uni Halle

Fortschritt für die Umwelttechnik: Um langlebige Schadstoffe im Wasser abzubauen, braucht es keine komplexen Filter- oder Laseranlagen. Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben hierfür ein neues Verfahren entwickelt, das sogar mit blossem Sonnenlicht funktioniert. Das Verfahren ist so simpel, dass es selbst unter einfachsten Bedingungen im Freien durchgeführt werden kann.

Mit dem neuen Verfahren lassen sich Schadstoffe im Wasser sogar durch blosses Sonnenlicht abbauen.

Kontakt Prof. Dr. Martin Goez Institut für Chemie Martin Luther Universität Halle Universitätsplatz 8/9 D-06108 Halle +49 345 55 25666 presse@uni-halle.de www.uni-halle.de

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FOKUS

Recyclinganlage

Händewaschen trotz Wassermangel Wasser, mit dem wir die Hände gewaschen haben, ist kaum verschmutzt. Trotzdem spülen wir es den Abfluss hinunter. Ein neues Verfahren ermöglicht es nun, Brauchwasser wiederzuverwenden. Das spart Wasser und beugt Infektionskrankheiten in strukturschwachen Ländern vor.

Weniger Bakterien als im Zürcher Trinkwasser Anders sieht es bei der Wasserrecycling­ anlage aus, an der Morgenroth und sein Team rund sieben Jahre lang gemeinsam mit Mikrobiologen, Sozialwissenschaftlerinnen, Stadtplanern und Industriedesignerin-

¹ Eawag, ETH Zürich

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Lokale Wasseraufbereitung: Die Recyclinganlage für leicht verschmutztes Brauchwasser beim Feldversuch im Sommer 2018 auf der Stadionbrache Hardturm in Zürich.

nen tüftelten: Das Grauwasser ist nach mehreren Reinigungsschritten geruchsfrei und farblos und enthält sogar weniger Bakterien als das Zürcher Trinkwasser.

Das Herzstück der Anlage ist eine feinporige Membran aus Kunststoff, die Krankheitserreger zurückhält – eine Ultrafiltrationsmembran. Darauf leben Bakterien, welche die Exkrement- und Urinrückstände im gebrauchten Wasser abbauen. Das Problem dabei: Das Handwaschwasser enthält kaum Nährstoffe. Deshalb «hungern» die Bakterien nach kurzer Zeit und können ihre Arbeit nicht mehr gut verrichten – die Abbauquote sinkt auf 85 Prozent. Das fanden die Forschenden in einer kürzlich erschienenen Studie heraus. Die Lösung ist einfach aber effektiv: «Wenn wir die Seife mit Nährstoffen versetzen, etwa mit Stickstoff und Phosphor, arbeiten die Bakterien einwandfrei und bauen fast 100 Prozent der Rückstände ab», sagt Morgenroth.

Nach der Membranprozedur bindet ein Aktivkohlefilter die restlichen organischen

Bild: EOOS

Jedes Jahr sterben laut Weltgesundheitsorganisation WHO rund vier Millionen Menschen an Durchfallerkrankungen oder Atemwegsinfektionen. Vor allem in schwach entwickelten Ländern liegt der Grund zumeist in der fehlenden Hygiene – regelmässiges Händewaschen würde das Problem merklich entschärfen. Doch wie soll das funktionieren, wenn weder Zugang zu sauberem Wasser noch Leitungssysteme existieren?

An einer Lösung forscht der Eawag-Abteilungsleiter und ETH-Professor Eberhard Morgenroth mit seinem Team aus Umwelt­ ingenieurinnen und Umweltingenieuren im Rahmen des Blue Diversion Autarky Projekts. Nun entwickelten sie eine Technologie, die es erlaubt, Grauwasser – also leicht verschmutztes Abwasser, das beim Duschen, Baden und Händewaschen anfällt – immer wieder zu benutzen. Und zwar ohne, dass dieses durch eine zentrale Kläranlage fliessen muss.

Zwar gebe es bereits kommerzielle Technologien, um Grauwasser vor Ort so aufzubereiten, dass man es später für die Toilettenspülung wiederverwenden kann, sagt Morgenroth. Doch für alles andere erreiche man bis heute die nötigen hygienischen Standards nicht.

Bild: Eva Reynaer t/Eawag

Stephanie Schnydrig ¹

Bewohner von Mukuru in Nairobi tragen eine Wasserwand durch das Armenviertel. Auch dieses Vorgängermodell haben die Forschenden im Jahr 2015 dort bereits getestet.

Stoffe aus dem Wasser. Als letzter Schritt wird aus den gelösten Salzen mithilfe ei4/2019

Bild: Christopher Ziemba, Eawag

FOKUS

VAKUUM?

Die von der österreichischen Firma EOOS designten Wasserwände stehen hier in der Versuchshallte der Eawag für systematische Tests.

ner Elektrolysezelle Chlor produziert, welches das Wasser langfristig desinfiziert.

Einsatz auch in Zugtoiletten Zwar ist die Anlage in erster Linie für strukturschwache Gegenden konzipiert. Doch: «Es ist unrealistisch zu glauben, dass heute ein Unternehmen nur für Entwicklungsländer solche Handwaschstationen produzieren wird», sagt Morgenroth. Denn das sei finanziell kaum tragbar. Daher suchen die Entwickler nach zusätzlichen Einsatzmöglichkeiten – zum Beispiel in Zugtoiletten.

«Bahnbetreiber und Ausrüster von Eisenbahnen sind sehr interessiert an unserer Entwicklung», sagt Morgenroth. Weil das Bahnpersonal nicht mehr ständig das Wasser austauschen müsste, wäre die Technologie lukrativ, ist er überzeugt. Sowieso ist für ihn klar, dass sich Wasserrecycling früher oder später etablieren wird, auch in der Schweiz. Denn laut Klimamodellen häufen sich trockene Perioden künftig. «Dann wird es immer mehr Regionen geben, die sich den Luxus nicht mehr leisten können, für alle Anwendungen sauberes Trinkwasser zu benutzen», sagt Morgenroth.

Erfolgreicher Feldversuch in Zürcher Grünanlage Dass die neue Wasserrecyclinganlage nicht nur in der Theorie und im Labor, sondern auch im Alltag funktioniert, zeigte ein Feldversuch in diesem Sommer. Zwei Monate 4/2019

lang stand ein Prototyp den Besuchern der Stadionbrache Hardturm – einer öffentlichen Grünanalage mitten in der Stadt Zürich – zum Händewaschen zur Verfügung.

Obwohl sich teilweise über hundert Menschen pro Tag die Hände wuschen, gab es jederzeit genügend Wasser, das frei von Bakterien, Viren und Schmutzrückständen sowie farb- und geruchslos war.

Bald geht die Reise für die Wasseranlage weiter zu einem nächsten Feldversuch. Im südafrikanischen Durban wird sie ab Januar in einem Armenviertel während zweier Monate zum Einsatz kommen. In dieser Zeit werden die Forschenden prüfen, ob und wie die Installation über längere Zeit in einer solchen Umgebung funktioniert.

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Originalpublikation C. Ziemba et al., «Chemical composition, nutrient-balancing and biological treatment of hand washing greywater», Water Research (2018); DOI: 10.1016/j.watres.2018.07.005

Kontakt Prof. Dr. Eberhard Morgenroth Engineering in Urban Water Management Abteilung Verfahrenstechnik Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 55 39 eberhard.morgenroth@eawag.ch www.eawag.ch

Vakuumtechnik im System

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CHEMIE

Kohlendioxid einsparen

Prozesse an industriellen Elektroden verstehen Für die industrielle Produktion von Chlor kommen seit einiger Zeit Elektroden zum Einsatz, die weniger Strom verbrauchen als herkömmliche Verfahren. Die Methode erfordert Sauerstoff, der in heisse, hoch konzentrierte Natronlauge eingeleitet wird – worin er schlecht löslich ist. Es ist bisher unklar, wie die industriellen Stromdichten unter diesen Bedingungen erreichbar sind. Forscher vom Zentrum für Elektrochemie der Ruhr-Universität Bochum haben gemeinsam mit Ingenieuren der Technischen Universität Clausthal neue Erkenntnisse über die Abläufe an den Elektroden, auch als Sauerstoffverzehrkathoden bezeichnet, gewonnen.

Chlor ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die chemische Industrie. Es wird durch Elektrolyse aus Kochsalz und Wasser her­ gestellt, wobei im herkömmlichen Verfah­ ren als Nebenprodukte Natronlauge und Wasserstoff entstehen. Die Sauerstoffver­ zehrkathoden benötigen als Ausgangsstoff Sauerstoff, dafür fällt das Nebenprodukt Wasserstoff weg – aber es werden etwa 30 Prozent Strom eingespart. Die Reaktion findet bei 80 Grad Celsius und in hoch konzentrierter Natronlauge statt. Bei die­ sen Bedingungen ist Sauerstoff extrem schlecht löslich.

«Die Elektroden werden seit Jahren indus­ triell eingesetzt, aber man versteht nicht, warum sie überhaupt funktionieren kön­ nen», erklärt Wolfgang Schuhmann, Leiter des Lehrstuhls für Analytische Chemie am Bochumer Zentrum für Elektrochemie.

Reaktionsbedingungen ändern sich ständig Mit ihren Experimenten zeigten die For­ scher, dass sich die Reaktionsbedingun­ gen während der Chlorproduktion ständig ändern. In der Umgebung der Sauerstoff­ verzehrkathode, die aus Silber besteht, treffen drei Phasen aufeinander: Feste Silberpartikel werden von hoch konzen­ trierter flüssiger Natronlauge umspült, während von der Rückseite gasförmiger Sauerstoff in das System gepresst wird.

Bislang haben Forscher hauptsächlich die

Wissenschaftskommunikation, Ruhr-Universität Bochum (RUB)

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Bild: RUB, Marquard

Julia Weiler ¹

Ein Teil des Bochumer Teams: Alexander Botz, Denis Öhl und Tsvetan Tarnev (von links).

Konzentration des reagierenden Sauer­ stoffs in der Umgebung der festen Phase untersucht und Modelle entwickelt, die diesen Parameter für die hohe Stromdich­ te verantwortlich machen.

Nicht nur der Sauerstoff entscheidet über Stromdichte Für die aktuelle Studie entwickelten die Bochumer Wissenschaftler eine Methode, mit der sie auch die Vorgänge in der flüs­ sigen Phase analysieren konnten. Sie posi­ tionierten eine hauchdünne Elektrode – gerade einmal ein Hundertstel so dick wie ein menschliches Haar – direkt an der Oberfläche der arbeitenden Sauerstoffver­ zehrkathode. Mit dieser verfolgten sie die

Gerade einmal ein Hundertstel so dick wie ein menschliches Haar ist die Elektrode, welche die Forscher für ihre Versuche nutzten.

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CHEMIE

Veränderungen des Wassers und der Hy­ droxid-Ionen (OH–), die in der Reaktion entstehen. Das Ergebnis: Die Konzentrati­ on von Wasser und Hydroxidionen an der Elektrodenoberfläche schwankt im Lauf der Reaktion extrem stark und nicht über­ all gleichmässig.

«Wir haben schon vor Jahren vermutet, dass es gravierende lokale Konzentrations­ schwankungen im Inneren der Elektrode geben muss, die zu den hohen Stromdich­ ten beitragen könnten», schildert Schuh­ mann.

«Diese drastischen Veränderungen sind bisher nicht in den Modellen berücksich­ tigt, welche die Reaktion abbilden sollen», sagt Alexander Botz. «Für künftige Opti­ mierungen solcher Elektroden sind die Ergebnisse von enormer Bedeutung.»

Kohlendioxid binden Im Rahmen einer Forschungsgruppe, wel­ che die Deutsche Forschungsgemein­ schaft fördert, will das Bochumer Team gemeinsam mit Kooperationspartnern künftig noch mehr Einblicke in die Details des Reaktionsmechanismus gewinnen.

«Diese Untersuchungen sind essenziell für die Entwicklung von Gasdiffusionselektro­ den, die künftig eine grosse Bedeutung beim Binden von CO2 aus der Luft haben werden und so einen Beitrag zu einer Ver­ ringerung der Emission von Treibhausga­ sen haben», erklärt Schuhmann.

Originalpublikation Alexander Botz et al., «Local activities of hydroxide and water determine the opera­

tion of Ag-based oxygen depolarized ca­ thodes», Angewandte Chemie Intern. Ed. (2018); DOI: 10.1002/anie.201807798

Kontakt Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann Analytische Chemie Fakultät für Chemie und Biochemie Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 26 200 wolfgang.schuhmann@rub.de www.rub.de

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CHEMIE

Wie aus dem Baukasten

Grüne Synthese wichtiger Moleküle Die Entwicklung neuartiger Methoden für die Synthese organischer Moleküle gehört zum Hauptforschungsgebiet von Nuno Maulide und seiner Arbeitsgruppe an der Fakultät für Chemie der Universität Wien. Dabei wurde nun eine umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Synthesemethoden entdeckt, welche unter anderem die Synthese von einem Tuberkuloseantibiotikum ermöglicht.

Vitaminen spielen bestimmte Strukturen, sogenannte Alkene oder Olefine, also Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen (C= C), eine entscheidende Rolle. Diese Strukturen werden mithilfe der Wittig-Reaktion hergestellt. Allerdings fallen bei dieser und verwandten Reaktionen grosse Mengen an chemischen Abfällen an, welche diese Synthesemethode nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch unattraktiv macht. «Wir werden häufig von unseren Partnern in der Industrie darauf hingewiesen, dass Alternativen benötigt werden, auch der Umwelt zuliebe», so Nuno Maulide, Professor für Organische Synthese am Institut für Organische Chemie der Fakultät für Chemie an der Universität Wien.

Eine grüne Alternative Maulide und Mitarbeitenden des Instituts für Organische Chemie haben nun eine neue Syntheseroute für diese Moleküle entwickelt. Dafür werden zwei «Carbenvorstufen», also Kohlenstoffbausteine mit nur zwei statt der üblichen vier Bindungen, formal zu einer Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbildung (abgekürzt C= C) gekoppelt. Hierfür wird ein Rutheniumkatalysator verwendet.

Dabei fällt nur harmloses Stickstoffgas sowie ungiftiges und umweltfreundliches, Dimethylsulfoxid (DMSO) als Nebenprodukt an. DMSO wird in der Industrie vielseitig verwendet oder kann auch wieder in das Ausgangsmaterial überführt werden. «Das Resultat unserer Forschungsarbeit hat das

Bild: Maulide Group

Der Herbst ist die Zeit der Ernte und bringt eine grosse Auswahl an frischen Äpfeln, Birnen und Kürbissen auf die Märkte. Andererseits ist der Herbst auch die Zeit von Erkältungen und grippalen Infekten. Doch was haben diese zwei Dinge miteinander gemein? Auf beiden Gebieten wurde in den letzten 200 Jahren durch Entwicklungen in der organischen Chemie entscheidende Verbesserungen erzielt: Volle Obstund Gemüseregale sind unter anderem das Ergebnis von Entwicklungen im Bereich der Pflanzenschutzmittel. Auch Erkältungen können dank des chemischen Fortschritts mit Nasenspray und Co. angenehmer durchlebt werden.

Bei der Herstellung von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika aber auch von

Die Kreuz-Olefinierung als selektive Kombinierung zweier Kohlenstoffbausteine.

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Bild: Mark Kucharski/Unsplash

CHEMIE

Chemiker entwickeln umweltfreundliche Alternative zur Herstellung organischer Moleküle.

Potenzial, unseren ökologischen Fussabdruck zu mindern», erklärt Adriano Bauer, Doktorand und Co-Autor der Studie.

Potenzial für Pharmazeutika Erstaunlich ist dabei die hohe Selektivität der Kupplung, denn ein häufiges Problem ist, dass diese zwei Kohlenstoffbausteine auch mit sich selbst kombinieren und somit alle drei möglichen Kupplungsprodukte in einem statistischen Verhältnis hervorbringen (siehe Abbildung nächste Seite). «Die Kohlenstoffbausteine kann man mit Spielzeugsteinen vergleichen», erklärt Maulide. «Zwei unterschiedliche Bausteine – A und B – werden ohne externen Einfluss miteinander kombiniert. Daraus können theoretisch drei verschiedene Bauwerke (AA, BB und AB/BA) entstehen. So wäre es auch in unserer Reaktion – aber wir haben entdeckt, dass das Reaktionsergebnis durch einen bestimmten Katalysator auf nur ein Produkt eingeschränkt werden kann.» Auch James Neuhaus, PostDoc und Co-Autor der Studie, zeigt sich erfreut, dass die Reaktion mit Ruthenium so gut funktioniert: «Das Metall ist relativ kostengünstig und bietet grosses Potenzial.»

Das Team konnte bereits zeigen, dass ein Molekül, das ein effektives Antibiotikum gegen den Tuberkuloseerreger ist, durch eine sehr kurze Synthese hergestellt werden kann. «Ob weitere gesellschaftlich relevante Moleküle mit dieser Methode hergestellt werden können, wird sich zeigen. Wir wollen mit unserer Grundlagenforschung vor allem neue Impulse setzen und Weichen für eine umweltfreundliche Zukunft legen», so Maulide abschliessend.

Originalpublikation James Neuhaus, Adriano Bauer, Alexandre Pinto und Nuno Maulide, «A Catalytic Cross‐Olefination of Diazocompounds with Sulfoxonium Ylides», Angewandte Chemie Intern. Ed. (2018); DOI: 10.1002/anie.201809934 Kontakt Prof. Dr. Nuno Maulide Institut für Organische Chemie Universität Wien A-1090 Wien Währinger Strasse 38 +43 1 4277 521 55 nuno.maulide@univie.ac.at

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BIOWISSENSCHAFTEN

Printemps

Influencer la floraison

Une protéine empêche la floraison précoce Des chercheurs de l’Université de Genève ont découvert que les rayons UV-B, présents dans la lumière du soleil, pourraient influencer le déclenchement de la floraison, mais que leur action est contrée par une protéine nommée RUP2. L’induction de la floraison a une importance majeure d’un point de vue écologique et agronomique.

Une floraison synchronisée et se produisant à point nommé est essentielle pour optimiser la pollinisation et permettre la production et la maturation des semences

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dans des conditions environnementales favorables. Ce sont des facteurs environnementaux, en particulier la lumière, qui déclenchent ce processus dont les mécanismes ont fait l’objet de nombreuses études. Ces expériences ont toutefois été généralement effectuées en chambre de croissance, en l’absence d’UV-B, un type de rayons qui fait partie intégrante de la lumière du soleil et qui est notamment responsable des coups de soleil. Une équipe de l’Université de Genève (UNIGE) a découvert que les UV-B peuvent être de puissants déclencheurs de floraison, mais qu’une protéine, appelée RUP2, bloque leur action pour éviter une floraison précoce.

De nombreuses plantes ont une floraison dite photopériodique, qui dépend des ­changements de durée des jours et donc, des saisons. Certaines d’entre-elles vont fleurir lorsque les jours s’allongent, d’autres lorsque les jours raccourcissent. La perception de la durée du jour par ces plantes est essentielle pour contrôler le déclenchement de la floraison dans les

écosystèmes naturels et assurer le succès de la reproduction.

La compréhension des mécanismes à l’œuvre dans ce processus constitue également un enjeu de taille pour l’horticulture et les systèmes de production agricole, afin d’optimiser les rendements. Les plantes sont capables de percevoir et d’«analyser» la lumière, qu’il s’agisse de son intensité, de sa couleur ou de sa durée. Roman Ulm, professeur au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l’UNIGE, cherche à savoir comment les plantes intègrent ces différentes informations pour contrôler la floraison.

Le rayonnement UV-B, un acteur oublié Les mécanismes impliqués dans la floraison ont été étudiés dans l’espèce modèle Arabidopsis thaliana (Arabette des dames), qui fleurit principalement en mai, en Suisse, lorsque les jours croissent. «La plupart des recherches sur la floraison de cet4/2019

Photo: UNIGE/Marc Heijde

Fleurs d’Arabidopsis thaliana, la plante utilisée comme modèle pour étudier l’effet des UV-B sur l’induction de la floraison.

te plante ont été menées dans des chambres de croissance dont le spectre de lumière artificielle ne comprend pas les UV-B, qui font pourtant partie intégrante de la lumière solaire. Nous avons donc inclus ce type de rayons, étant donné que les plantes possèdent des récepteurs aux UV-B», expose le chercheur.

En collaboration avec des chercheurs des universités de Lausanne, de Tübingen et du Helmholtz Zentrum München à Neuherberg (Allemagne), les biologistes ont démontré que les UV-B peuvent induire la floraison d’Arabidosis tout au long de l’année. «Leur action est toutefois bloquée pendant les journées courtes par une protéine appelée RUP2», explique Adriana Arongaus, chercheuse au sein du groupe genevois et première auteure de l’étude.

RUP2 est l’une des aiguilles de l’horloge annuelle C’est en décortiquant les rouages moléculaires à l’œuvre que les biologistes ont saisi le rôle crucial de RUP2. «Indépendamment des saisons, les UV-B peuvent stimuler la production d’une hormone de floraison, la protéine FT, qui migre dans le méristème – le tissu qui assure la croissance de la plante – et le reprogramme pour entamer 4/2019

la phase de floraison. RUP2, pour sa part, inhibe de façon indirecte la production de cette hormone, et réprime ainsi la floraison», ajoute la biologiste. Or, lorsque les jours s’allongent, des photorécepteurs présents dans les feuilles induisent une telle production de protéine FT que la floraison s’enclenche malgré la présence de RUP2.

C’est cet équilibre c­ hangeant au cours des saisons qui permet la mise en place d’une floraison photopériodique, avec RUP2 comme acteur central.

L’induction de la floraison par les UV-B a été découverte chez des plants mutants dépourvus de RUP2. «Nous aimerions maintenant savoir si ce rôle des UV-B existe et est important chez d’autres plantes, et pourquoi il a été réprimé par RUP2 au cours de l’évolution chez Arabidopsis», note Roman Ulm. Après avoir découvert l’existence d’un récepteur aux UV-B, ainsi que son impact dans la croissance et le développement de la plante, le chercheur entend mettre au jour les différentes fonctions de ce récepteur, qui pourront être intégrées dans les paramètres d’étude des systèmes écologiques et agroalimentaires.

Systems.

Handling.

Containment.

Publications originales Adriana B. Arongaus et al., «Arabidopsis RUP2 represses UVR8-mediated flowering in noninductive photoperiods», Genes & Development (2018); DOI: 10.1101/ gad.318592.118

Contact Prof. Dr. Roman Ulm Département de botanique et biologie végétale Faculté des sciences de l’UNIGE Université de Genève 24 rue Général-Dufour CH-1211 Genève 4 +41 22 379 36 50 roman.ulm@unige.ch www.unige.ch

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LABOR

Neues Trägermaterial aus Borosilikatglas

Affinitätschromatografie Therapeutische Antikörper sind innerhalb weniger Jahre zur wichtigsten pharmazeutischen Produktklasse aufgestiegen. Für 2023 werden weltweite Umsätze von über 200 Milliarden USD erwartet [Zion Market Research].

Auch diagnostische Antikörper sind mittlerweile unverzichtbare Produkte, auf deren Basis zahllose Immunoassays und andere Schnelltests entwickelt wurden. Neben der bereits sehr aufwendigen Herstellung von Antikörpern ist deren Aufreinigung aus komplexen Zellkulturmedien oder Blutseren und -plasmen zu einem Engpass in der Produktion und Nutzung dieser komplexen Proteine geworden. Schnelle und einfache Reinigungsmethoden für Antikörper sind daher sehr gefragt.

Bisher werden die meisten Antikörpertrennungen mittels Gel- oder Polymerphasen durchgeführt, die in Niederdrucksäulen aller Art gefüllt werden. Diese Vorgehensweise hat jedoch einige Nachteile. So sind die meisten Phasen nicht sehr druckstabil und lassen daher nur geringe Flussraten zu. Dies führt zu sehr langen Trennzeiten, was unter Umständen sogar zu unerwünschten Abbaureaktionen (z. B. Proteolyse) führen kann. Zudem zeigen diese Säulen auch aufgrund von Inhomogeni­ täten des Säulenbetts, grossen Parti­ keldurchmessern und schlechter Diffu­ sionskinetik breite Elutionspeaks mit ausgeprägtem Tailing, was zur Verdünnung der aufgereinigten Produkte führt, die dann anschliessend wieder aufkonzentriert werden müssen. Auch können solche Säulen typischerweise nur in einer Richtung betrieben werden, was sowohl die Reinigung erschwert, als auch besonders vorteilhafte Säulenschaltungen nicht zulässt.

Innovative Monolithen Um die Nachteile herkömmlicher Säulen zu umgehen, wurde an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin in Kooperation mit der Knauer Wissenschaftlichen Geräte GmbH ein neuartiges Monolith-Material entwickelt, das sich als universelles Trägermaterial für die

¹ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

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Bilder: BAM

Marco Wilke¹ und Michael G. Weller¹

Gestapelte Roh-Monolithen aus gesintertem Borosilikatglas mit einer Höhe von jeweils 15 mm. Das Material ist mechanisch robust und chemisch stabil.

Affinitätschromatografie und viele weitere Anwendungen anbietet.

Inzwischen wurden einige Modellanwendungen mit vielversprechenden Ergebnissen realisiert. Auch steht ein biokompati­ bles Halterungssystem auf der Basis eines Titan-/Polymer-Gehäuses zur Verfügung.

Abbildung rechts oben zeigt eine Raster­ elektronenmikroskop-Aufnahme des gesinterten Borosilikat-Monolithen mit seiner genormten Körnung, die ihm eine hohe Druckstabilität verleiht und dadurch hohe Flussraten zulässt. Der Monolithkern kann durch ein Kartuschensystem in wenigen Minuten ausgetauscht werden. Aufgrund der robusten physikalischen Eigenschaften und der chemisch stabilen Oberfläche, können die Säulen sehr oft regeneriert und so wiederverwendet werden, was ei-

Durch Additive Fertigung (3D-Druck) hergestellte Säulenhalterung, die einen schnellen Austausch des Titan-ummantelten Glasmonolithen ermöglicht.

nen solchen Austausch daher nur selten notwendig macht.

Auch aus ökonomischer Sicht ist die häufige Wiederverwendbarkeit ein grosser Vorteil, da die meisten Bindeproteine sehr 4/2019

LABOR

Stirnfläche des Glasmonolithen (weiss) mit Silikonkautschukverklebung in druck- und korrosionsfestem, biokompatiblem Titanrohr.

Monolith-Rohmaterial (VitraPOR 5) unter dem Rasterelektronenmikroskop. Obwohl die Partikel unregelmässig geformt sind, ist der Rückdruck der Säule aufgrund der gros­ sen Zwischenräume erstaunlich gering. Die Borosilikatglas-Partikel sind sehr hart und daher, im Gegensatz zu weichen Gelmateria­ lien, äusserst druckstabil.

dung der Monolithen ergeben, werden Aufkonzentrierungsschritte oft überflüssig und bringen so einen weiteren ökonomischen Vorteil mit sich.

gen zu schaffen, sowie etwaige Adsorption zu minimieren, werden die Rohprodukte in einem geeigneten Bindepuffer verdünnt und filtriert. Nach einem kurzen Waschschritt wird mittels eines sauren Puffers die Elution des Reinprodukts eingeleitet.

Der reine Antikörper verlässt die Säule in einem scharfen Peak. Zur Stabilisierung wird das Produkt üblicherweise auf einen neutralen pH eingestellt. In der Abbildung unten links ist deutlich zu sehen, dass konventionelle Säulen bei gleichem Injektionsvolumen breitere Peaks mit niedrigeren Konzentrationen liefern. Die Methode kann sowohl an Niederdruckanlagen (FPLC), aber dank der hohen Druckstabilität der Monolithen problemlos auch an HPLC-Geräten durchgeführt werden. Wird ein Autosampler und ein Fraktionssammler zur Hilfe genommen, können viele verschiedene Proben im Minutentakt schnell hintereinander aufgereinigt werden.

Anwendungen in der Praxis Reinigung von Human-IgG aus Plasma mittels konventioneller Gel-Säule (blau) und Monolith (rot). Es wurden gleiche Mengen und Volumen aufgegeben. Der Peak bei 0,5 min zeigt die durchlaufenden Verunreinigungen. Der Peak bei etwa 3,2 bzw. 4 min zeigt das reine Immunglobulin (IgG).

teuer sind und eine hohe Regenerationsrate somit zu bemerkbaren Kosteneinsparungen führt. Durch die sehr schmale und hohe Peakform, die sich bei der Anwen-

In der heute realisierten Form eines Monolithen (15 mm, Ø 8 mm, 750 µL Volumen) können insbesondere Antikörper für analytische beziehungsweise diagnostische Zwecke aufgereinigt werden. So können polyklonale Antiseren, monoklonale Antikörper in Zellkulturmedien oder rekombinante Antikörper auf einer monoli­ thischen Protein-A-Säule in einem Schritt aufgereinigt werden. Um eine geeignete Viskosität und optimale Pufferbedingun-

Kontakt Dr. Michael G. Weller Fachbereich 1.5 Proteinanalytik Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Richard-Willstätter-Strasse 11 D-12489 Berlin +49 30 8104 1150 michael.weller@bam.de www.bam.de

Was sagt der Wein mit seinen Tränen?

Giessen Sie Wein mit einem hinreichend grossen Alkoholgehalt ein, können Sie die bekannten Weitränen oder Kirchenfenster beobachten, welche innen am Glas auf und ab laufen. Ursache dieses Effekts ist der sogenannte Marangoni-Effekt, dessen Wirkung Sie auch mit Simulation verstehen können.

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Visualisierung der Strahlinstabilität aufgrund einer räumlich variierenden Oberflächenspannung in vier Zeitschritten.

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LABOR

Als Frostschutzmittel-Ersatzprotein schützt Polyprolin

Zellgewebe darf nicht einfrieren

Die lebende Zelle ist gegenüber Einfrieren und Auftauen extrem empfindlich. Eiskristalle können die Zellmembran und Organellen mechanisch schädigen, und der Wasserentzug kann die osmotischen Verhältnisse bis zum Platzen der Zellen verändern. Andererseits werden Zellkulturen routinemässig im tiefgefrorenen, «vitrifizierten» Zustand gelagert, bevor sie zum Beispiel in der Transplantationsmedizin oder Grundlagenforschung gebraucht werden. Zum Zweck der Kryokonservierung fügt man Frostschutzmittel wie Dimethylsulfoxid hinzu. Nachteilig sind jedoch die notwendigen grossen Mengen dieser Lösungsmittel, und längst nicht alle Zellen lassen sich auf diese Weise lebensfähig wiedergewinnen.

Die Natur hat ihre eigenen Frostschutzmittel: Organismen im eiskalten Meerwasser produzieren zum Beispiel Antifrost-Glycoproteine, um die Bildung von Eiskristallen zu vermeiden. Deren Verfügbarkeit für biomedizinische Anwendungen ist jedoch nicht immer gegeben, und die Immuntoleranz ist ein wiederkehrendes Problem.

Mit synthetischen Polymeren kann man, wie man herausgefunden hat, die Anti­ frostwirkung der Glycoproteine nachahmen. Interessanter wäre jedoch ein einfaches, peptidisches Rückgrat für ein solches Polymer. Diesen Ansatz verfolgt die Gruppe um Matthew Gibson an der Universität Warwick, Grossbritannien. Die Wissenschaftler schlagen Polyprolin als vielseitiges alternatives Kryokonservierungsmittel vor. Polyprolin besteht rein aus der natürlichen Aminosäure Prolin.

Die Besonderheit von Prolin ist seine Eigenschaft, im Gegensatz zu anderen Aminosäuren keine Wasserstoffbrücken zu anderen Struktursegmenten ausbilden zu 18

Bild: Wiley-VCH

Mit Zuckern, Aminosäuren und speziellen Antifrostproteinen verhindert die Natur Frostschäden an Zellen. Um Zellkulturen vor Schäden durch Einfrieren zu bewahren, versetzen Menschen diese mit Lösungsmitteln und synthetischen Polymeren. Britische Wissenschaftler haben jetzt Natur und Synthese kombiniert: In einer Arbeit, die in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht wurde, führen sie das rein aus der natürlichen Aminosäure bestehende Polyprolin als wirkungsvolles Frostschutzmittel für einlagige Zellkulturen ein.

Natürliches Frostschutzmittel für Zellen

können, wenn es in einem Peptid eingebaut ist. «Infolgedessen ist es gleichzeitig wasserlöslich und ziemlich wasserabweisend, genau wie AFP I», schreiben die Autoren. AFP I ist ein natürliches Frostschutzprotein. Den Ergebnissen zufolge hat Polyprolin eine ähnlich strukturierte Oberfläche wie natürliche Frostschutzproteine.

Dieses «fleckenartige» löslich-unlösliche Strukturmotiv scheint beim Auftauen hilfreich zu sein, um die Umkristallisation von Eis zu unterbinden. Die freie Aminosäure Prolin ist übrigens selbst ein natürliches Frostschutzmittel: Pflanzenzellen produzieren besonders viel Prolin, um bei kalten Temperaturen ihr osmotisches Gleichgewicht zu behalten und sich vor Austrocknung zu schützen.

Diese Kombination von Prolin/Polyprolin setzten die Wissenschaftler dann für ein Gefrier-Tau-Testsystem von adhärenten Zellkulturen ein. Zunächst inkubierten sie die Zell-Einzelschicht mit einer Mischung aus Dimethylsulfoxid und Prolin, dann fügten sie Polyprolin hinzu. Gegenüber der Kontrolle ohne Polyprolin, nur mit Dimethylsulfoxid, hatten doppelt so viele Zellen überlebt. Das bedeutet, dass für die Kryokonservierung deutlich weniger Lösungsmittel verwendet werden muss und die Zellen in einer möglichst natürlichen Umgebung bleiben können.

Obwohl weitere Analysen zeigen müssen, ob tatsächlich alle Zellfunktionen erhalten bleiben, präsentierten die Autoren mit dieser Arbeit Polyprolin als höchst interessantes Biopolymer, das nur aus natürlichen Bausteinen besteht und die Eiskristallbildung für die biologische Lagerung wirkungsvoll unterbindet.

Originalpublikation Ben Graham, Trisha L. Bailey, Joseph R. J. Healey, Dr. Moreno Marcellini, Dr. Sylvain Deville, Prof. Matthew I. Gibson, «Polyproline as a Minimal Antifreeze Protein Mimic That Enhances the Cryopreservation of Cell Monolayers», Angewandte Chemie (2017); DOI: 10.1002/ange.201706703

Kontakt Matthew I. Gibson Department of Chemistry University of Warwick Gibbet Hill GB-Coventry CV4 7AL +44 24 76 523 653 www.warwick.ac.uk

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MEDIZIN

La dopamine

Elément clé de l’addiction à l’héroïne

Christian Lüscher ¹ L’addiction désigne l’envie répétée et irrépressible de faire ou de consommer quelque chose, malgré ses effets délétères.

Celle-ci apparaît lorsqu’une substance ou un comportement crée des effets considérés comme positifs par les individus concernés, comme le plaisir ou la récompense, qui renforcent alors les comportements répétitifs. Mais, dans le cerveau, que se passe-t-il? En comprenant les processus cérébraux à l’œuvre qui mènent aux puissants effets addictifs de l’héroïne, les scientifiques de l’Université de Genève (UNIGE) permettent de mieux compren­ dre ce phénomène. Leurs résultats ou­ vrent de nouvelles perspectives dans le domaine de la prévention et des traitements de la toxicomanie, mais aussi dans le développement de médicaments analgésiques non addictifs.

Dans le cerveau, les mécanismes d’addiction naissent dans le système de la récompense, un ensemble de réseaux neuronaux incluant des neurones dopaminergiques dont le rôle principal est d’associer certains comportements indispensables à la survie des individus – liens affectifs, apprentis­s age ou encore motivation à accomplir quelque chose – à une satisfaction. Si ce mécanisme cérébral est essentiel chez tous les mammifères, il a aussi une face plus sombre: l’addiction. Celle-ci est un dysfonctionnement de ce système, où le plaisir engendré par une substance ou une action prend le pas sur toute autre motivation.

Et parmi les addictions, celle à l’héroïne et aux autres opiacés apparaît comme particulièrement rapide et puissante.

¹ Faculté de médicine, Université de Genève

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«Si le rôle du système de la récompense dans l’addiction aux opiacés commence maintenant à être bien connu, la fonction exacte des cellules qui le compose restait assez obscure», indique Michaël Loureiro, post-doctorant au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine de l’UNIGE et auteur de cette étude. Qu’en est-il alors des neurones dopaminergiques dans le cas précis des opia­ cés? «Pour le savoir, nous avons utilisé des outils génétiques avancés – l’optogénétique – qui permettent de manipuler et observer sélectivement des groupes distincts de neurones», poursuit le neuroscientifique.

Un effet direct et très rapide de la dopamine Dans un premier temps, les chercheurs, sous la direction de Christian Lüscher, professeur au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine de l’UNIGE, ont utilisé dans le modèle murin un capteur fluorescent permettant de mesurer les niveaux de dopamine dans le noyau accumbens– une zone du cerveau impliquée directement dans le comportement de la récompense.

Moins d’une minute après l’administration d’héroïne, ils ont observé un pic de fluo­ rescence représentant une augmentation significative de la dopamine. Les neuroscientifiques ont ensuite enregistré l’activité des neurones dopaminergiques des souris et ont constaté que ceux-ci étaient activés après l’administration répétée d’héroïne, confirmant ainsi le schéma de libération de dopamine précédemment observé.

Ayant établi le rôle de la dopamine, les scientifiques ont ensuite cartographié les signaux neuronaux qu’elle déclenche, grâce à deux «traceurs» qui se déplacent vers des régions distinctes du cerveau.

Après l’administration d’héroïne, la plupart

Photo: UNIGE

Des chercheurs de l’UNIGE ont décrypté le rôle déterminant de la dopamine dans les mécanismes d’addiction à l’héroïne, ouvrant aussi la voie à des traitements et des médicaments analgésiques non addictifs.

Photo illustrant des neurones dopaminergiques (en rouge). En vert, ce sont des neurones dopaminergiques qui ont été activés par l’héroïne. En bleu, un marquage des noyaux des cellules.

des neurones dopaminergiques activés envoient des signaux dans l’enveloppe interne du noyau accumbens, donc au cœur du système de la récompense. «L’activa­ tion des neurones dopaminergiques dans le noyau accumbens est donc nécessaire à l’installation précoces d’une addiction aux opioïdes», souligne le Loureiro.

En comprenant en détails les mécanismes cérébraux qui sous-tendent le renforcement des opioïdes et en confirmant le rôle essentiel joué par les neurones dopaminergiques, les scientifiques de l’UNIGE proposent une nouvelle perspective qui permettra d’affiner les traitements de l’addiction. «Notre étude jette également les bases du développement de médicaments antidouleur qui seraient efficaces, tout en n’ayant pas le terrible pouvoir addictif des opioïdes largement utilisés de nos jours», conclut Christian Lüscher.

Référence Corre J. et al., «Dopamine neurons projecting to medial shell of the nucleus accum bens drive heroin reinforcement», eLife (2018); DOI: 10.7554/eLife.39945 www.unige.ch 19

MEDIZIN

Spezialfarbstoff erlaubt Einblicke ins Gehirn

Optischer Sensor für den Botenstoff Glycin

Nervenzellen kommunizieren über Botenstoffe, so genannte Neurotransmitter. Einer davon ist das Glycin, eine Aminosäure, die in fast allen Proteinen vorkommt. Glycin übernimmt im Gehirn eine Doppelfunktion: Einerseits kann es die Aktivität einzelner Nervenzellen kurzzeitig hemmen. Andererseits kann es die elektrische «Verdrahtung» aber auch langfristig beeinflussen – ein Vorgang, der etwa beim Lernen eine Rolle spielt.

Wie diese Funktionen im Detail zusammenspielen, weiss man bislang nur sehr grob. Ein Grund dafür ist, dass man Glycinsignale in verschiedenen Bereichen des Gehirns bisher nicht direkt optisch messen konnte. «Wir wissen also zum Beispiel nicht, auf welche Reize hin welche Zelle wieviel Glycin ausschüttet sowie wo und wie schnell das passiert», erklärt Christian Henneberger vom Institut für Zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn.

Optischer Sensor aus zwei Farbstoffen Der optische Messfühler könnte das ändern. Entwickelt wurde er von den Projektpartnern der Australian National University in Canberra im Labor von Colin Jackson. Er besteht aus zwei Farbstoffen, die bei räumlicher Nähe Energie aufeinander übertragen können. Diese sind an einem Proteingerüst befestigt, das seinerseits an Glycin binden kann. Wenn das passiert, ändert das Protein seine Gestalt, so dass sich die Farbstoffe voneinander entfernen.

Die Energieübertragung wird damit verringert, und das Sensormolekül ändert seine Farbe. «Es gab bisher keine Möglichkeit, die Aktivität von Glycin im Hirngewebe zu visualisieren – das können wir jetzt tun», sagt Jackson.

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Bild: Rolf Müller/UK Bonn

Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Canberra (Australien) sowie des Institute of Science and Technology Austria (Österreich) haben eine Art optischen Sensor für das Gehirn entwickelt. Der Farbstoff bindet an den wichtigen Botenstoff Glycin und ermöglicht so, den Nervenzellen bei der Arbeit zuzusehen. Die Forschenden erhoffen sich dadurch unter anderem neue Einblicke in die Funktion des Gedächtnisses.

Optischer Sensor für den Botenstoff Glycin: Christian Henneberger (rechts) und sein Bonner Kollege Daniel Minge schauen im Labor mithilfe eines Mikroskops dem Hirngewebe bei der Arbeit zu.

«Der Sensor ist hochspezifisch für Glycin», betont Henneberger. «Mit ihm können wir daher die Ausschüttung dieses wichtigen Neurotransmitters in Echtzeit unter dem Mikroskop verfolgen.» Die Bonner Arbeitsgruppe hat auf diese Weise bereits diverse Hypothesen bestätigt, für die es bislang nur indirekte Belege gab. In einem ihrer Versuche reizten sie beispielsweise Hirngewebe mit elektrischen Pulsen. Sie simulierten damit in vereinfachter Form eine Situation, wie sie auch beim Lernen auftritt.

«Wir konnten zeigen, dass durch diese Stimulation Glycin ausgeschüttet wird», erklärt der Neurowissenschaftler. «Wir wissen, dass durch derartige Reize manche elektrischen Verbindungen dauerhaft gestärkt und andere langfristig heruntergefahren werden. Es ist also wahrscheinlich, dass die Ausschüttung von Glycin dabei eine Rolle spielt.»

Die Wissenschaftler planen nun, die Mechanismen der Glycinfreisetzung bei Lernvorgängen mithilfe des neuen Sensors weiter im Detail zu untersuchen. Ausserdem erhoffen sich die Forschenden neue

Erkenntnisse zu Hirnerkrankungen, wie zum Beispiel der Epilepsie.

Originalpublikation William H. Zhang et al., «Monitoring hippocampal glycine with the computationally designed optical sensor GlyFS», Nature Chemical Biology (2018); DOI: 10.1038/ s41589-018-0108-2 Kontakt Prof. Dr. Christian Henneberger Institut für Zelluläre Neurowissenschaften Universitätsklinikum Bonn Sigmund-Freud-Strasse 25 D-53127 Bonn +49 228 287 16304 christian.henneberger@uni-bonn.de www.uni-bonn.de Prof. Colin Jackson Research School of Chemistry The Australian National University ANU Canberra ACT 2600 +61 2 6125 8325 colin.jackson@anu.edu.au www.anu.edu.au

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ERNÄHRUNG

Das Extrakt Ajoen aus Knoblauch kann nun auch künstlich hergestellt werden.

Kurze Totalsynthese von Ajoen

Knoblauchinhaltsstoff aus dem Labor Frisch gepresster Knoblauch enthält eine Vielzahl von gesunden schwefelorganischen Verbindungen. Ein knoblauchtypischer Inhaltsstoff, der aus Ölextrakten gewonnen werden kann, ist Ajoen. Erstmals haben Chemiker aus Grossbritannien diese Substanz jetzt rein aus gängigen Ausgangsstoffen synthetisiert. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie dokumentieren, lässt sich Ajoen mit wenigen Syntheseschritten im Hundert-GrammMassstab produzieren. Die chemische Synthese ist wichtig, um biologisch aktive Substanzen medizinisch näher erforschen zu können.

sundheitsfördernd wirkt wie Allicin und krebshemmend wirkt.

Reine chemische Synthese wäre vorteilhaft Ajoen kann zwar aus Knoblauchextrakten als Naturstoff isoliert werden, eine rein chemische Synthese wäre aber vorteilhaft: Es könnte leichter chemisch modifiziert und somit für die medizinische Forschung besser eingesetzt werden. Thomas Wirth und seine Forschungsgruppe an der Cardiff University in Grossbritannien haben in

Bild: Wiley-VCH

Zerschneidet oder kaut man Knoblauch, wird sein wichtigster schwefelhaltiger Inhaltsstoff namens Alliin enzymatischen Abbauprozessen unterworfen. Zunächst entsteht die Verbindung Allicin, die frischen Knoblauchextrakten den charakteristischen scharfen Knoblauchgeruch verleiht. Aber auch Allicin wandelt sich rasch weiter in verschiedene, zumeist fettlösliche Verbindungen um, die chemisch als Organosulfide oder -disulfide charakterisiert werden. Ein stabileres Abbauprodukt und Hauptkomponente in öligen Extrakten von Knoblauch ist Ajoen, das ähnlich ge-

Vollsynthetisches Ajoen könnte als medizinisch erforschbare Substanz durchstarten.

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ERNÄHRUNG

Zusammenarbeit mit der walisischen Firma Neem Biotech daher einen kurze Totalsynthese aus gängigen Chemikalien entwickelt. Ausgangssubstanz ist ein einfaches Dibromid, und beendet wird die Reaktionssequenz mit der Oxidation einer organischen Selenverbindung. Durch diese oxidative Eliminierung der Selenverbindung lasse sich, so die Wissenschaftler, gut die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel­ bindung herstellen, die sich an einem Ende des Ajoen-Moleküls befindet. Gleichzeitig werde die Sulfidfunktion zum Sulfoxid oxidiert, ebenfalls eine charakteristische Funktionseinheit von Ajoen.

Die grösste Schwierigkeit bei der Ajoensynthese sei, die für organische Schwefelverbindungen typischen Nebenreak­tionen zu unterdrücken, berichten die Autoren.

Ajoen biologisch aktiv Bei der Ajoensynthese direkt aus dem biologischen Vorgängermolekül Allicin,

die als biomimetische Strategie bekannt ist, verringerten diese Nebenreaktionen die Produktausbeute erheblich. Auch die jetzt beschriebene Totalsynthese hatte das Problem eher niedriger Ausbeuten.

Mit Veränderungen an den Synthesestufen versuchten die Autoren daher, die Ausbeute zu erhöhen. Am wirksamsten erwies sich überraschenderweise der Wechsel in den grossen Produktionsmassstab. Im 200-Gramm-Massstab notierten die Autoren 56 Prozent Produktausbeute beim letzten Oxidationsschritt, doppelt so viel wie zuvor mit den Milligramm-Mengen.

Das synthetisierte Ajoen war biologisch aktiv. In einem Bioassay prüften Wirth und sein Team die Wirksamkeit gegen Bakterien, und das vollsynthetische Ajoen schnitt ähnlich gut oder sogar besser ab als natürliches Ajoen aus Knoblauch. Es hemmte die Quorum Sensing genannte biologische Kommunikation von gramnegativen Bakterien, mit der die Bakterien Biofilme ausbil-

den können. Ajoen liesse sich deshalb hierfür als Hemmstoff gut einsetzen, meinen die Autoren. Als medizinisch erforschbare Substanz könnte vollsynthetisches Ajoen jetzt durchstarten.

Originalpublikation Filipa Silva et al., «Eine kurze Totalsynthese von Ajoen», Angewandte Chemie (2018); DOI: 10.1002/ange.201808605

Kontakt Thomas Wirth Professor of Organic Chemistry School of Chemistry Cardiff University UK-Cardiff, Wales, CF10 3AT +44 29 2087 6968 wirtht@cardiff.ac.uk www.cardiff.ac.uk

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NEWS

– IN KÜRZE E Z R Ü K N I – E KÜRZ IN KÜRZE – IN n Professor Sarah Reisman wird mit dem ersten Dr. Margaret Faul Award for Women in Chemistry ausgezeichnet. Die Professorin am California Institute of Technology (Caltech) ist die Preisträgerin des ersten Dr. Margaret Faul Award for Women in Chemistry. Gemeinsam mit ihrer Forschungsgruppe geht sie neue Wege in der Naturstoffsynthese. Mit dem Award zeichnen Thieme Chemistry und die Herausgeber von Science of Synthesis Nachwuchs-Chemikerinnen aus, die in den ersten 15 Jahren ihrer unabhängigen Karriere einen bedeutenden Beitrag zur Synthesechemie geleistet haben.

Das Preisgeld von 5000 Euro soll die Preisträgerin auf ihrem weiteren beruflichen Weg unterstützen. www.thieme.de

nale Rampf-Gruppe hat die Zusammenarbeit mit seinem langjährigen Partner Orient Dosiertechnik aus Korea neu ausgerichtet. Im Rahmen des Gemeinschaftsunternehmens Rampf Korea Co., Ltd. werden fortan speziell für die asiatischen Märkte entwickelte Misch- und Dosieranlagen produziert. www.rampf-group.com n Reife Märkte wie Europa, die USA oder Japan sind für die Schweizer Exportwirtschaft essenziell. Eine neue Studie von Switzerland Global Enterprise (S-GE) und Credit Suisse zeigt, dass hoch ent­ wickelte Industriestaaten der Motor des Schweizer Aussenhandels sind. Auch wenn ein Grossteil des Grundbedarfs an Waren und Dienstleistungen in reifen Märkten bereits gedeckt ist, positionieren sich Schweizer Exporteure in diesen Ländern in gewinnträchtigen Nischen. Etwa drei von vier Exportfranken verdient die Schweiz in reifen Märkten. www.s-ge.com

n Der Verband IngCH Engineers Shape our Future erhält eine neue Geschäftsführerin: Lea Hasler übernimmt die Leitung von Dr. Andrea Leu, die den Verband seit 2009 erfolgreich geführt und entwickelt hat. Lea Hasler kennt die Zielsetzungen von IngCH bestens. Seit 2012 verantwortet sie diverse grosse Nachwuchsförderungsprojekte von IngCH und erklärt: «Der Verband hat sich unter der Leitung von Andrea Leu in Bildungs- und Wissenschaftskreisen bestens etabliert, diesen Weg will ich weiterführen.» www.ingch.ch

n Der «Spark Award 2019» geht an Raffaele Mezzenga, Sreenath Bolisetty und Qingrui Zhang für ihren Filter, der gesundheitsschädliches Fluorid aus dem Trinkwasser entfernt.

Ihre Erfindung ermöglicht Menschen weltweit den Zugang zu einwandfreiem Trinkwasser. www.ethz.ch

n Joint Venture für die asiatischen Märkte: Die internatio-

n Die Seeq Corporation baut ihren weltweiten Kundenser-

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vice aus. Im Nahen Osten, in Europa, Nordamerika, Südamerika und Asien stehen den Kunden aus der Prozess­ industrie nun 50 weitere Systemintegratoren mit Rat und Tat zur Seite. Ausserdem wurden neue Niederlassungen in Malaysia und Europa eröffnet.

Damit verfügt das Unternehmen über mehrere Kundenbüros in den Vereinigten Staaten, eine Vertretung in Europa sowie Handels- und Dienstleistungspartner in allen Erdteilen. www.seeq.com n Dr. Rene Radis übernimmt per 1. Mai 2019 den Bereich Werkstofftechnik des Swiss Safety Centers. Er folgt damit auf Markus Zgraggen, welcher diesen Bereich seit 2009 als IWT Institut für Werkstofftechnologie und später als Abteilung des Swiss Safety Centers erfolgreich mitaufgebaut und jetzt eine neue Herausforderung angenommen hat. www.safetycenter.ch n Die TTP AG, Frankfurt/Main und ihre Tochtergesellschaft TTP France S.A.S. kaufen auch die NNE S.A.S., die französische Engineering-Gesellschaft der dänischen NNE A/S mit 87 Mitarbeitern an den Pharmaindustriestandorten Paris, Lyon und Chartres. Die TTP AG und die NNE A/S gaben bereits die Übernahme der NNE-Gesellschaften in Deutschland, der Schweiz und Belgien durch die TTP AG bekannt. Die NNE-Gesellschaften sind auf Ingenieurund Beratungsleistungen insbesondere für Grossprojekte in

den Wachstumsmärkten Biotechnologie und Pharmazie spezialisiert. Geplant ist die übernommenen europäischen NNE-Gesellschaften unter dem Namen Pharmaplan zu führen. www.nne.com n Nur noch sechs von zehn Unternehmen suchen über Onlinejobbörsen nach neuen Mitarbeitern. Dem gegenüber setzt fast jedes zweite auf Empfehlungen seiner Angestellten. Angestiegen ist die Rekrutierung im Ausland. Um Mitarbeiter zu gewinnen, nutzen Unternehmen immer mehr Rekrutierungskanäle.

Die Jobportale büssen zunehmend ihre dominante Stellung ein. So setzen nur noch 59 Prozent der Befragten des HR-Reports auf diesen Kanal.

Zwei Jahre zuvor waren es noch 82 Prozent. www.hays.ch/studien n 2050 sollen 80 Prozent des Stroms in Deutschland aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, elektrische Energie in chemischen Energieträgern zu speichern.

Im Schwerpunktprogramm «Katalysatoren und Reaktoren unter dynamischen Betriebsbedingungen für die Energiespeicherung und -wandlung» (SPP 2080, DynaKat) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) untersuchen zwölf grosse Forschungskonsortien, wie sich katalytische Reaktionssysteme unter solchen Bedingungen verhalten. www.energie.kit.edu

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NEWS

Bilder: Enzler Reinigung AG

Wechsel in der Geschäftsführung der Enzler Reinigungen AG

Karl Enzler, Verwaltungsratspräsident, Enzler Reinigungen AG

Peter Helbling, Geschäftsführer, Enzler Reinigungen AG

Daniel Koch, Regionalleiter West, Enzler Reinigungen AG

Die Enzler Gruppe verfolgt mit vier Tochtergesellschaften die Strategie, Know-how-Leader im Bereich Hygieneanwendungen und Reinigungen zu werden.

Mit 2700 Voll- und Teilzeitmit-

arbeitenden erwirtschaftet die Gruppe einen Umsatz von 100 Mio. Schweizer Franken.

Nach 25 Jahren als Geschäftsführer der Enzler Reinigungen AG wird Karl Enzler seine Posi­

tion an einen langjährigen Mit­ arbeiter weitergeben. Auf den 1. April 2019 wird Herr Peter Helbling, seit 13 Jahren Leiter der Region West, die Geschäftsführung der Firma übernehmen.

Die Enzler Reinigungen AG bleibt eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Enzler Holding AG. Um die Kontinuität als Familienunternehmen zu gewährleisten, bleibt Karl Enzler weiterhin aktiver Verwaltungsratspräsident in allen Tochter­ gesellschaften der Enzler Gruppe.

Die Region West wird seit 1. März 2019 von Herrn Daniel Koch geführt. Er ist diplomierter Ingenieur FH Gebäudetechnik und verfügt über 18 Jahre Erfahrung im Bereich Facility Management.

Medienmitteilung Enzler Reinigung AG

Der Industriegasespezialist Mes­ser hat durch das Joint Venture Messer Industries GmbH mit Wirkung zum 1. März 2019 gemeinsam mit CVC Capital Partners Fund VII («CVC») den überwiegenden Teil des Gasegeschäfts der Linde AG in Nordamerika sowie einzelne Geschäftsaktivitäten von Linde und Praxair in Südamerika übernommen. Insgesamt investiert Messer Industries rund 3,6 Milliarden US-Dollar (3,2 Milliarden Euro). Messer bringt den überwiegenden Teil seiner westeuropäischen Gesellschaften in das Joint Venture ein.

«Mit dieser strategischen Partnerschaft nutzen wir die einzigartige Chance, in den nord- und südamerikanischen Markt zurückzukehren. So wird Messer zu einem globalen Akteur der Branche und festigt seine Position als der weltweit grösste fa24

miliengeführte Industriegasespezialist. Das ist eine einmalige Gelegenheit im Leben», sagt Stefan Messer, Eigentümer und CEO von Messer Group GmbH. «Wir beabsichtigen, bereits in wenigen Jahren das Joint Venture zu 100 Prozent in das Familienunternehmen Messer Group zu integrieren. Im Zuge der Zusammenführung beider Konzerne möchten wir mittelfristig wieder ein Global Player sein, der auf den relevanten Märkten für Industriegase mitspielt.» Mit rund 5400 Mitarbeitenden erwirtschafteten die erworbenen Aktivitäten von Linde in den USA, Kanada, Brasilien und Kolumbien sowie die chilenische Gesellschaft von Praxair in 2018 einen Umsatz von 1,8 Milliarden US-Dollar (1,6 Milliarden Euro) bei einem EBITDA von etwa 408 Millionen US-Dollar (359 Millionen Euro).

Bild: Messer Group GmbH

Messer und CVC realisieren Joint Venture

Mit dieser strategischen Partnerschaft kehrt Messer in den nord- und südamerikanischen Markt zurück, wird so zu einem globalen Akteur der Branche und festigt seine Position als der weltweit grösste familiengeführte Industriegasespezialist.

Messer Group bringt den überwiegenden Teil seiner westeuropäischen Gesellschaften der Länder Benelux, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Spanien, Schweiz und Portugal sowie die Gesellschaft in Algerien in das Joint Venture ein. In diesen haben rund 830 Mitarbeitende

für die Messer Group GmbH im Jahr 2018 einen Umsatz von 339 Millionen Euro und ein EBITDA von 54 Millionen Euro erwirtschaftet.

Medienmitteilung Messer Group GmbH 4/2019

NEWS

Hochqualifizierte Frauen holen in der Pharma mächtig auf

Die pharmazeutische Industrie bot im Jahr 2018 rund 44 550 Vollzeitstellen, wie die aktuellsten Beschäftigungszahlen des Bundesamtes für Statistik (BFS) zeigen. Im Vergleich

zum Vorjahr entspricht dies einem Beschäftigungswachstum von 1,1 Prozent. Damit wächst die Zahl der Beschäftigten in der Pharmaindustrie zwar nicht mehr so dynamisch wie in den vergangenen Jahren.

Dennoch schafft die Branche trotz Umstrukturierungen weiterhin zusätzliche Arbeitsplätze in der Schweiz.

2018 waren bereits 42 Prozent der Vollzeitangestellten weiblich – Tendenz steigend.

Damit liegt der Frauenanteil sogar leicht höher als in der Gesamtwirtschaft (40 %). Im Vergleich zur übrigen Industrie

fällt der Unterschied noch markanter aus: Im verarbeitenden Gewerbe (ohne Pharma) liegt der Frauenanteil gerade Mal bei 26 Prozent. Während der Frauenanteil in der Gesamtwirtschaft und in der Industrie in den vergangenen 20 Jahren um weniger als 10 Prozent zugenommen hat, konnte die Pharmabranche ihren Frauenanteil um 25 Prozent steigern.

Damit Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ihr berufliches und privates Engagement verbinden können, bieten Pharmaunternehmen zahlreiche

Programme an. Bei Novartis zum Beispiel können die Mitarbeiter bis zu 40 Prozent ihrer Arbeitszeit von zu Hause aus erledigen. Und gegen eine Lohnkürzung von 5 beziehungsweise 10 Prozent können sie 13 oder 26 Ferientage zusätzlich beziehen. Bei Roche ist dies ähnlich. Die beiden Pharmaunternehmen bieten überdies Kinderbetreuungsplätze an, die sie zu Teilen finanzieren.

Quelle: Interpharma IPH

2019 ist ein Jahr zum Feiern: Die Schwing Technologies GmbH mit Sitz in Neukirchen-Vluyn blickt auf ihr 50-jähriges Bestehen zurück.

1969 gründete Seniorchef Ewald Schwing das Unternehmen in Duisburg. Nun erweitert der Anlagenbauer auch seine Führungsmannschaft.

Seit 1. Februar 2019 ergänzt Alfred Schillert die Geschäftsleitung um Gründer Ewald Schwing und dessen Sohn Thomas, der 2006 als Geschäftsführer ins Unternehmen einstieg. Ab sofort verantwortet der studierte Ingenieur den

Geschäftsbereich Technik, Produktion und Dienstleistungen beim thermischen Reinigungsexperten Schwing. Zuvor war der ausgewiesene Technologie- und Vermarktungsexperte seit 2001 als Geschäftsführer eines Tochterunternehmens von rund 30 NRW-Hochschulen tätig, das auf Technologievermarktung und IP-Management für Hochschulen und Unternehmen spezialisiert ist.

Parallel dazu lenkte er in den vergangenen 15 Jahren als Vorstandsvorsitzender der Technologie-Allianz die Geschicke des deutschen Verbandes

Bild: Schwing Technologies

Wechsel bei Schwing

Alfred Schillert ergänzt Geschäftsführung der Schwing Technologies GmbH

für Know-how- und Technologietransfer aus der Wissenschaft. Bei Schwing wird Schil-

lert vor allem die Kernbereiche Produktentwicklung, Digitalisierung und die Entwicklung neuer Geschäftsfelder weiter vorantreiben. «Industrie 4.0 ist eines unserer großen Themen, das wir weiter forcieren werden», unterstreicht Schillert, «ebenso wie die Kooperation mit Hochschulen. International sind wir bei Schwing mit 75 Vertriebsländern bereits hervorragend aufgestellt – dieses gilt es zu nutzen und weiter auszubauen.»

Medienmitteilung Schwing Technologies

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VER ANSTALTUNGEN

Innovative Wasserwirtschaft

Hormone raus aus H2O – und Energie gespart Wasser ist ein knappes Gut – insbesondere für die chemische Industrie. So wäre doch die Utopie: Durch eine enge Vernetzung von Kommunen, kommunalen oder auch privaten Wasserwerken und der chemischen Industrie erreicht man einen nachhaltigen und ökonomisch vorteilhaften Umgang mit dem Lebenselixier. Aktuelle Innovationen bringen alle Akteure diesem Ziel näher.

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Da heisst es: Entdecke die Möglichkeiten.

Was es zum Beispiel schon gibt, sind Soft- Abb. 1: Umweltfreundliche Lösung für direkt angetriebene Zentrifugalgebläse zur Abwasserbelüfwares für ganze Gewässergüte-Messnetze. tung: Permanentmagnetmotor und aktive Magnetlager, einschliesslich einer Magnetlagersteue-1 Sie dienen zur Dokumentation und gege- rung (Nennausgangsleistung der Motoren: 75 bis 350 kW; Drehzahlen bis zu 35 000 min ). benenfalls zur Alarmierung.1,2 Im Einzelnen07:47 Seite 1 TOSOH_Ins_58x90_4c_Layout 1 20.12.12 werden zum Beispiel pH-Wert, Tempera- Das umfassende Gewässermonitoring tur, Sauerstoffgehalt, Leitfähigkeit und kann etwa Messstellen an TrinkwasserreChlorophyllgehalt automatisch ermittelt, ohne dass ein Mitarbeiter Proben ziehen oder Werte ablesen und händisch übertragen müsste. Die Statusmeldungen der angeschlossenen Messstationen werden via Internet in die Leitstelle geschickt und in eine Oracle-Datenbank eingespeist.

Droht etwas aus dem Ruder zu laufen, so schlägt das System selbstständig Alarm. Über die Software können dann einzelne Datensätze gesichtet und für eine detaillierte Beurteilung inklusive Grafiken, Tabellen und gleitende Durchschnitte generiert Abb. 2: Vollautomatisches Kalibrier- und Reiniwerden. Eine automatische Bereitstellung gungssystem für pH-Messungen: Die Oneines Teils der möglichen Darstellungen line-pH-Messung in einer externen Messzelle eignet sich auch für die Information der ist Inline-Sonden in ihrer Genauigkeit überlebreiten Öffentlichkeit über die Wassergüte gen. Diese wird durch regelmässige automatische Kalibrier- und Konditionierroutinen sicherGeissbrunnenweg 14 · CH-4452 Itingen BL in ihrer Region – einfach über eine App gestellt – eine Alternative zu Wechselarmaturen Tel. 061 971 83 44 · Fax 061 971 83 45 und in Echtzeit, wo dies gewünscht oder mit vollautomatischen Kalibrier- und ReiniE-Mail: info@sebio.ch · www.sebio.ch gesetzlich gefordert wird. gungssystemen.

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Bilder: Metrohm

Umfassend vernetztes Gewässermonitoring greifbar

Bild: SKF

Wasser, Abwasser und damit verbundene Themengebiete rücken nicht zuletzt durch verschiedene zivilgesellschaftliche Initiativen jetzt stärker in den Vordergrund. Die Forderungen der Volksinitiativen «Für sauberes Trinkwasser und gesunde Nahrung» sowie «Für eine Schweiz ohne synthetische Pestizide» wenden sich gegen die landwirtschaftliche Anwendung von synthetischen Pestiziden und Antibiotika-Prophylaxe – bis zur Forderung nach Bundesverfassungsänderungen.

VER ANSTALTUNGEN

Abb. 3: Überdüngung mit Phosphat? Ist hinreichend ortho-Phosphat vorhanden für das Überleben der Bakterien im Biologiebecken der Abwasserbehandlungsanlage?

Beide Parameter können zugleich analysiert werden – in Gewässern, im Abwasser, innerhalb von industriellen Prozessen. Dazu wird die photometrische Methode nach DIN 38405-D11 zusammen mit einem kompakten Küvettenphotometer mit Aufschlusseinheit (Photometer-Aufschluss-Modul) eingesetzt.

servoirs, an ihren Zu- und Abflüssen, im Besonderen in der Nähe eines nahegelegenen Kraftwerks einschliessen. Grundsätzlich eignet sich die Struktur einer Software dieser Art auch dazu, externe Messergebnisse in die Gesamtbeurteilung einzubeziehen, zum Beispiel Luftschadstoffe in der Nähe der überwachten Gewässer oder Prozessparameter aus einer stromaufwärts gelegenen chemischen oder pharmazeutischen Produktion und etwaige Schadstoffe in deren Abwasser.

Spiegelbild in der Industrie Wie beim Gewässermonitoring halten vernetzte Systeme auch in der Industrie Einzug, wobei allerdings Experten zu dieser Einschätzung gelangen: Netzwerkfähige Systeme, die Remote-Support nach Kundenwunsch erlauben, sind im Kommen, doch in der Produktion erweist sich das klassische Labor aktuell immer noch als Dreh- und Angelpunkt.

«Die moderne Analytik macht vieles möglich, aber uns fehlen in der Schweiz noch die Kapazitäten und das Know-how zur Verarbeitung der grossen Datenmengen; sie würden bei konsequenter Inline- beziehungsweise Online-Messung mit nachgeschalteter elektronischer Auswertung und Steuerung von Regelkreisläufen anfallen.

Dabei könnte nach Einschätzung unserer Mitglied­firmen-Experten zum Beispiel die 4/2019

Effektivität von Kläranlagen dadurch verbessert werden», meint Linda Kren, die Verantwortliche für Umweltschutz und Responsible Care bei Scienceindustries, dem Schweizer Wirtschaftsverband Chemie Pharma Life Sciences. «Die Schweiz lebt grösstenteils noch in der analogen Welt. Es gibt zwar zum Teil Onlinemessungen, aber im Wesentlichen werden Berichte mit analytischen Daten an unterschiedlichen Stellen von Kläranlagen oder Produktionsstätten konventionell abgefasst und an die zuständigen Behörden verschickt.» Scienceindustries unterstützt als Träger der Initiative des Responsible-Care-Programms den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und verweist unter anderem auf industrielle Kühlkreisläufe. Energieeffizienzgewinne in diesem Bereich sind Herausforderung und Chance zugleich, möglicherweise eine noch bedeutendere Stellschraube in puncto Umweltverträglichkeit als die Problematik von Stoffeinträgen.

Insgesamt besteht ein hohes Potenzial, die Chancen digitaler Technologien stärker auszuschöpfen. Dies vollzieht sich in einem extrem innovativen Gesamtumfeld mit vielen Impulsen im Detail aus der industriellen Forschung ebenso wie aus der Wissenschaft. Ein aktuelles Beispiel betrifft Arzneimittelrückstände im Wasser, insbesondere Hormone, ein Zukunftsproblem, das heute schon spürbar wird.

Energieeffiziente Entfernung von Hormonen aus Wasser Wirkungen im menschlichen Organismus können Hormone selbst in Mikromengen im Bereich der Nachweisgrenze oder gar darunter entfalten. Ihre Entfernung aus dem Wasser kann grundsätzlich mit Hilfe der Umkehrosmose erfolgen, aber diese braucht einen hohen Energie-Input.

Gut, dass es jetzt ein deutlich weniger energiefressendes Verfahren gibt, noch dazu mit

besonders grosser Effizienz.3 Die gewinnt man durch die Verbindung von Ultrafiltration und Adsorption: Das zu reinigende Wasser wird mit hohem Druck durch eine Membran gezwängt und passiert anschliessend eine direkt darauf sitzende Schicht aus spezieller Aktivkohle. Auf diese Weise entzieht man dem Wasser zunächst Mikroorganismen und grössere Verunreinigungen und dann die Hormone – dank ihrer hohen Affinität zur eingesetzten Aktivkohle. Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe von Verfahren in verschiedenen Reifegraden, die eine genaue Analyse oder eine gründliche Reinigung von Wasser mit Energieeinsparung und weiteren positiven Auswirkungen auf unsere Umwelt verknüpfen.

Literatur 1. ENMOhydro – dynamische, kontinuierliche und automatisierte Steuerung von Gewässergütemessnetzen; http://www.chemie.de/ software/113057/enmohydro-gewaesserueberwachung-gewaesserguetemessnetz.html?WT.mc_id=ca0259 (Zugriff am 13. Juni 2018) 2. Julia Löffler, «Gewässerüberwachung per App: Elbe-Wasser wird mit Geraer-Technik überprüft», Ostthüringer Zeitung (2. November 2018); https://gera.otz.de/web/gera/ startseite/detail/-/specific/Gewaesserueberwachung-per-App-Elbe-Wasser-wird-mitGeraer-Technik-ueberprueft-972880302 (Zugriff am 23. Februar 2019) 3. Matteo Tagliavini, Andrea I. Schäfer, «Removal of steroid micropollutants by polymer-based spherical activated carbon (PBSAC) assisted membrane filtration», Journal of Hazardous Materials (2018); 353(5):514-521 (wie zitiert in http:// www.chemie.de/news/1154993/wasseraufbereitung-neues-ver fahren- eliminiert-hormonelle-mikroschadstoffe.html?WT.mc_id= ca0259 [Zugriff am 16. Mai 2018])

ILMAC Basel 2019 Dauer Dienstag, 24. bis Freitag, 27. September 2019 Öffnungszeiten 9.00 bis 17.00 Uhr Ort Messe Basel, Halle 1 Veranstalter MCH Messe Schweiz (Basel) AG E-Mail info@ilmac.ch Internet www.ilmac.ch

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Bilder: ILT Rapperswil

VER ANSTALTUNGEN

Bereits zum 9. Mal fand in Rapperswil das Swiss Symposium on Lab Automation statt – das Stelldichein für rund 200 Personen aus Industrie und Forschung.

9. Swiss Symposium on Lab Automation

Digitale Transformation im Labor Was bedeutet die digitale Transformation für die Laborautomation? Welche Systeme können im Labor integriert werden, um menschliche Fehler zu reduzieren? Diesen und weiteren Fragen widmete sich das 9. Swiss Symposium on Lab Automation. Die begleitende Ausstellung präsentierte innovative Produkte und Technologien der Laborautomation.

Rund 200 Personen aus der Industrie und der Forschung und Entwicklung tauschten sich am 9. Swiss Symposium on Lab Auto­ mation aus zum Thema «Digital Transfor­ mation in the Laboratory». Die Referate beleuchteten die technologischen Mög­ lichkeiten für das Labor der Zukunft und diskutierten die Chancen und Risiken des vernetzten Labors. Auf grosses Interesse stiess auch die Frage, wie die Digitalisie­ rung Laborprozesse verändert.

«Die Besucherinnen und Besucher schät­ zen besonders die hochaktuelle Thematik der Referate des Symposiums. Denn die

Das Highlight war der Virtual-Reality-Usecase – hier konnten die Symposiumsbesucher eintauchen in die virtuelle Realität.

digitale Transformation ist einer der zen­ tralen zukünftigen Trends in der Laborau­ tomation. Weiter begrüssen es viele Besu­ cherinnen und Besucher, dass am Symposium im unkomplizierten Rahmen Kontakte geknüpft und erweitert werden können», sagt Agathe Koller, die Gastgebe­ rin des Symposiums. Sie ist Institutsleitern des ILT Institute for Lab Automation and Mechatronics, welches das jährlich stattfin­ dende Swiss Symposium on Lab Automa­ tion organisiert.

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Neben den Referaten fand eine begleiten­ de Ausstellung statt. Rund 30 Firmen und Institutionen präsentierten ihre Produkte und Kompetenzen in zwei Ausstellungs­ hallen. Ein besonderes Highlight war der Virtual-Reality-Usecase: Am Stand des Di­ gitalLab’s der HSR hatten die Besucherin­ nen und Besucher die Möglichkeit, selber eine VR-Tour zu unternehmen.

Das Swiss Symposium on Lab Automation findet jährlich im März an der HSR Hoch­ schule für Technik Rapperswil statt. Das 10. Swiss Symposium on Lab Automation wird am 12. März 2020 stattfinden.

Kontakt Institute for Lab Automation and Mechatronics (ILT) Oberseestrasse 10 CH-8640 Rapperswil +41 55 222 47 25 ssla@hsr.ch www.ilt.hsr.ch/ssla

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TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen MAI 2019 02.05.

Troubleshooting Ionenchromatographie Ort: CH-Zofingen Veranstalter: Metrohm Schweiz AG Industriestrasse 13, CH-4800 Zofingen +41 62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

04.05.

Schnupperkurs «Anwendung der Pinch-Analyse in der Praxis» Ort: CH-Horw Veranstalter: CC Thermische Energiesysteme und Verfahrenstechnik Technikumstrasse 21, CH-6048 Horw Philipp Stirnimann, +41 41 349 35 70 pinch@hslu.ch, www.pinch-analyse.ch

14.05.

Von Apfel bis Zement – Moderne Labormethoden der Analytik Ort: D-Ludwigsburg (bei Stuttgart) Veranstalter: CEM GmbH Carl-Friedrich-Gauss-Strasse 9 D-47475 Kamp-Lintfort +49 28 42 96 44 0 info@cem.de, www.cem.de

14.05.

Comsol-Day Zürich Ort: CH-Zürich Veranstalter: Comsol Multiphysics GmbH Technoparkstrasse 1, CH-8005 Zürich +41 44 515 78 00 info@comsol.com, www.comsol.com

16.05.

Interner Auditor Ort: CH-Olten Veranstalter QS Zürich AG Erlenstrasse 31, CH-4106 Therwil +41 61 722 04 24 info@quality-service.ch; www.quality-service.ch

05.05. – 09.05.

Bürgenstock Conference Ort: CH-Brunnen Veranstalter: Swiss Chemical Society Haus der Akademien, Laupenstrasse 7 Postfach, CH-3001 Bern +41 31 306 92 9 info@scg.ch, www.sgc.ch

07.05.

Swiss Biotech Day 2019 Ort: CH-Basel Stauffacherstrasse 16, CH-8004 Zürich Veranstalter: Swiss Biotech Association +41 44 455 56 78 info@swissbiotech.org, www.swissbiotechday.ch

21.05.

GPC-Intensivkurs Ort: D-Mainz Veranstalter: PSS Polymer Standards Service GmbH In der Dalheimer Wiese 5, POB 3368 D-55023 Mainz +49-6131 96239 30 JLeinweber@pss-polymer.com, www.pss-polymer.com

2nd Food Analysis Applications Seminar Ort: CH-Olten Veranstalter: Shimadzu Schweiz GmbH Römerstrasse 3, CH-4153 Reinach BL +41 61 717 93 33 info@shimadzu.ch, www.shimadzu.ch

21.05. – 23.05.

Labvolution 2019 Ort: D-Hannover Veranstalten: Deutsche Messe Messegelände, D-30521 Hannover +49 511 89 0 info@messe.de, www.labvolution.de

22.05.

21. Gefahrguttag Schweiz Ort: CH-Basel Veranstalter: Swiss Safety Center Swiss Safety Center AG Richtistrasse 15, Postfach, CH-8304 Wallisellen +41 44 877 62 22 info@safetycenter.ch, www.gefahrguttag.ch

24.05.

Elektrochemische Charakterisierung und Korrosion Ort: CH-Dübendorf Veranstalter: Empa-Akademie Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf +41 58 765 11 11 claudia.gonzalez@empa.ch, www.empa.ch

08.05. – 10.05.

13.05.

Schaumanalytik & Grenzflächenrheologie Ort: D-Hamburg Veranstalter: Krüss GmbH, Borsteler Chaussee 85 D-22453 Hamburg Frau Li Xi, +49 40 51 44 01 30 seminar@kruss.de, kruss-scientific.com/seminare

13.05. – 14.05.

Methodenvalidierung in der Analytik Ort: CH-Basel Veranstalter: AICOS Technologies AG, Sandweg 46 CH-4123 Allschwil +41 61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

13.05. – 15.05.

ISPE D/A/CH Veranstaltung «Containment» Ort: CH-Muttenz Veranstalter: ISPE D/A/CH e. V. c/o Refidar Moore Stephens AG, Europastrasse 18 CH-8152 Glattbrugg-Zürich +49 6103 60 44 68 info@ispe-dach.org, www.ispe-dach.org

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JUNI 2019 04.06.

16. Schweizer Sonderabfalltag Ort: CH-Olten Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs AG +41 62 837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Natürliche Kältemittel

Prozesssicher temperieren Seit 2015 gilt die aktuelle EU-Verordnung über fluorierende Treibhausgase. Damit wurde eine schrittweise Beschränkung der am Markt verfügbaren Mengen an teilfluorierten Kohlenwasserstoffen bis zum Jahr 2030 beschlossen. Die F-Gase-Verordnung zwingt Anlagenbetreiber zum Umdenken. Bei Betreibern und Herstellern von Kälteanlagen sind die Konsequenzen dieser Gesetzeslage inzwischen deutlich spürbar. Nicht nur ist die Verfügbarkeit von traditionellen Kältemitteln deutlich gesunken, auch der Bedarf an Anlagen, die mit natürlichen Kältemitteln arbeiten, ist deutlich gestiegen. Zukunftssichere Systeme liefert die industrielle Sparte von Lauda.

Lauda Heiz- und Kühlsysteme, die indus­ trielle Sparte des Weltmarktführers für Temperiergeräte und -anlagen, beschäftigt sich intensiv seit mehr als fünf Jahren mit ebendieser Thematik – und hat jüngst für ein Biopharmaunternehmen aus Deutschland eine Prozesskühlanlage mit einer zweistufigen Kältekaskade und natürlichen Kältemitteln für Temperaturen bis –60 °C gefertigt.

Der weltweit tätige Kunde, eines der grössten, forschenden Pharmaunternehmen in Deutschland, hat bei Lauda Heiz- und Kühlsysteme eine Prozesskühlanlage in Auftrag gegeben. Eingesetzt wird das System für Freeze-and-Thaw-­ Prozesse, bei dem Wirkstoffe in grossen Tanks mit bis zu 200 Liter Volumen tiefgefroren und zur weiteren Verarbeitung versendet werden.

Die Prozesskühlanlage muss deshalb in der Lage sein, hochgenau auf –60 °C herunterzukühlen.

In enger Absprache mit dem Kunden wurden während des Pre-Engineering-Prozes-

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Bilder: Lauda

Anlagen für Einfrierprozesse

Die Prozesskühlanlage von Lauda Heiz- und Kühlsysteme temperiert in Freeze-and-Thaw-Prozessen auf –60 °C. Vor der endgültigen Inbetriebnahme werden die Komponenten von Spezialisten mit einer Isolationsschicht versehen.

ses sämtliche Spezifikationen der Prozesskühlanlage festgelegt und die einzelnen Komponenten konzeptioniert. Dabei mussten ebenfalls die Werksspezifikationen des Kunden berücksichtigt werden, etwa der Einsatz von Instrumentierung bestimmter Hersteller. Ausgelegt ist die Prozesskühlanlage für zwei Tanks, wobei jeder Tank eine Kälteleistung von 2,2 kW abführt. Die Anlage verfügt ausserdem über eine Volumenstromregelung, um den gesamten Prozess für den Kunden reproduzierbar zu machen und standortübergreifend zu sichern. Um auf die benötigte Arbeitstemperatur von –60 °C zu kommen, setzen die Lauda Ingenieure auf ein zweistufiges Kaskadensystem. Zwei untereinander verbundene und aufeinander abgestimmte Verdichteranlagen sorgen für die benötigte

Ein Durchflussmessgerät überwacht die geordnete Abkühlgeschwindigkeit, um den Prozess nachvollziehbar zu machen und standortübergreifend zu sichern.

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FIRMEN BERICHTEN

Temperatur, indem der Verdampfer des ersten Kreislaufs den Kondensator des zweiten Kreislaufs kühlt. Durch diese intelligente Verknüpfung von mehreren Kühlkreisläufen können Tieftemperaturen von bis zu –90 °C gefahren werden.

Brennbare Kältemittel fordern spezielle Sensorik Um einen zukunftssicheren Betrieb zu garantieren, wird die Anlage für das Pharmaunternehmen mit natürlichen Kältemitteln betrieben. Für diesen Zweck setzt Lauda brennbare Kältemittel wie Ethan und Prophen ein. Die Nutzung dieser Gase stellt wiederum besondere Anforderungen an die Anlage. Ab einer Füllmenge von 150 Gramm brennbarem Gas ist der Einsatz einer speziellen Gassensorik vorgeschrieben, welche die Dichtheit der Kältekreise überwacht und die Prozesskühlanlage im Gefahrenfall abschaltet. Darüber hinaus ist die gesamte Kälteanlage mit einem belüfteten Gehäuse ausgestattet, um

Brennbare Kältemittel erfordern den Einsatz von speziellen Messfühlern zur Überwachung der Konzentration explosionsfähiger Gase.

den Luftaustausch so gering wie möglich zu halten. Ein Ventilator sorgt bei Leckage für ausreichend Unterdruck und sichere Entlüftung ins Freie. Lauda Heiz- und Kühlsysteme setzt nur für das jeweilige Kältemittel zugelassene Komponenten und Sicherheitstechnik ein, streng nach DIN EN 378.

Jeder Schritt des Projektes wurde eng mit den Auftraggebern abgestimmt. In der Handhabung entstehen dem Kunden

When Standard means Superior

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durch den Einsatz von natürlichen Kältemitteln übrigens keine Nachteile. Kältemittel aus der Reihe der Kohlenwasserstoffe sind preisgünstig und darüber hinaus aus energetischer Sicht oft effizienter als die konventionellen F-Gase oder synthetisch hergestellte Ersatzstoffe. Für die Ingenieure und Konstrukteure von Lauda Heiz- und Kühlsysteme sind Prozesskühlanlagen dieser Art ein wichtiger Schritt in die Zukunft.

Denn der Bedarf an industriellen Lösungen mit natürlichen Kältemitteln wird mit zunehmender Knappheit von traditionellen Kältemitteln weiter steigen.

Kontakt Lauda Robert Horn Leiter Online und Content +49 9343 503 162 robert.horn@lauda.de www.lauda.de

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REACH-Verordnung erfolgreich folgen

Verbesserte Galvanisierungsprozesse Die Bestimmungen der europäischen Chemikalienverordnung REACH wurden für einen umfassenden Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt erlassen, und sehen für den Einsatz chemischer Substanzen strenge Regeln vor. Um die Arbeitsplätze an den Produktionsstandorten in Champagné und Marolles-en-Brie zu sichern, modernisiert Souriau die Galvanisierungsprozesse im Unternehmen gemäss den REACH-Vorgaben und den Kundenanforderungen. Marie le Scaon (MLS), verantwortlich für die Oberflächenbehandlung im Werk Champagné, gibt uns einen Überblick darüber, inwieweit sich die vom Unternehmen als Ersatz für sechswertiges Chrom vorgesehenen Lösungen bereits etablieren konnten.

Wie muss man sich diese Arbeit an alternativen Lösungen vorstellen?

MLS: Im ersten Schritt kontaktiert unsere Industrialisierungsabteilung diejenigen Unternehmen, die uns mit den chemischen Ausgangsstoffen beliefern. Denn diese können aufgrund ihrer umfangreichen Erfahrungen in anderen Industriebereichen, wie der Automobilbranche oder der Kunststoffindustrie beurteilen, welche Chemikalien eine echte Alternative zu sechswertigem Chrom darstellen. Anschliessend passen wir gemeinsam das Angebot dieser Unternehmen an unsere Bedürfnisse an, da unsere Steckverbinder gewisse Vorgaben erfüllen müssen, was die Lebenserwartung, die Handhabung, das Aussehen und die Beständigkeit gegen die Einwirkung von Salzsprühnebel betrifft. Wenn wir dann in etwa wissen, wie das neue Produkt aussehen soll, wird an jeder ein32

Bild: Souriau-Sunbank

Sandrine Le Corre: Warum ist REACH ein so wichtiges Thema für SOURIAU? MLS: Seit September 2017 dürfen wir laut der europäischen Chemikalienverordnung REACH bei der Galvanisierung unserer aus Aluminiumlegierungen oder Verbundwerkstoffen gefertigten Steckverbinder kein sechswertiges Chrom mehr verwenden.

Zwar wurde uns von der Europäischen Chemikalienagentur ECHA eine Verlängerung für die Umstellung auf andere Werkstoffe zugestanden, dennoch arbeiten unsere Teams seit langem an alternativen Lösungen. Denn nur wenn uns diese Umstellung gelingt, können in unserem Werk in Champagné auch in Zukunft Steckverbinder produziert werden.

Marie le Scaon (MLS), verantwortlich für die Oberflächenbehandlung im Werk Champa­g né von Souriau-Sunbank

zelnen Station des Produktionsprozesses überprüft, ob sich diese Alternativlösung auch realisieren lässt.

verfügbar – insofern ist es nicht ganz so einfach, eine geeignete Alternative zu finden!

Warum ist es so schwierig, Alternativen für Cadmium zu finden?

MLS: Unsere Steckverbinder sind für den Einsatz in rauen Umgebungen bestimmt.

Daher ist die Beschichtung von ganz entscheidender Bedeutung. Steckverbinder, die mit einer Cadmium- oder Zink-Nickel-Beschichtung versehen wurden, überzeugen durch eine hohe Oberflächengüte und können jahrzehntelang selbst unter schwierigsten Bedingungen eingesetzt werden. Unsere Steckverbinder sind sehr gut beständig gegen beispielsweise Hitze, Kälte, salzhaltige Umgebungen, Korrosion.

Zudem ist Cadmium günstig und leicht

Gilt das auch für sechswertiges Chrom?

MLS: Wenn man eine olivgrüne Cadmiumbeschichtung erreichen möchte, ist eine Passivierung mit sechswertigem Chrom tatsächlich die einzig mögliche Behandlungsmethode. Zudem hat eine solche Beschichtung den Vorteil, dass sie sich im Falle einer Beschädigung selbst wiederaufbaut. Dies wirkt sich positiv auf die Langlebigkeit der Steckverbinder aus. Ausserdem sollte man nicht vergessen, dass eine Passivierung mit sechswertigem Chrom nur 30 bis 45 Minuten dauert, während mit anderen Werkstoffen teilweise bis zu eineinhalb Stunden und mehr für die Be4/2019

F I RBrauchen M E N BSie ERICHTEN für Arbeiten mit Gefahrenstoffen

schichtung benötigt werden! Schliesslich sind Steckverbinder, die mit Cadmium beschichtet, und anschliessend einer Passivierung mit sechswertigem Chrom unterzogen wurden, sehr vielseitig einsetzbar.

Deswegen hat man immer wieder auf eine Kombination beider Verfahren zurückgegriffen.

Wie weit ist man mit der Entwicklung alternativer Behandlungsverfahren?

MLS: Für Steckverbinder aus Verbundwerkstoffen haben wir Methoden entwickelt, mit denen sich vergleichbare Oberflächen­ eigenschaften erreichen lassen, ohne dass sechswertiges Chrom zum Einsatz kommt.

Damit haben wir schon viel erreicht. Auf diese Weise konnten wir unseren Bedarf an sechswertigem Chrom in diesem Jahr um 50 % senken. Bei Steckverbindern aus Aluminium arbeiten wir mit Hochdruck an einem Passivierungsverfahren mit dreiwertigem Chrom, welches den Vorgaben der REACH-Verordnung entspricht. Das neue, äussert zuverlässige Verfahren kann jedoch nicht bei allen Steckverbindern angewendet werden. In diesem Fall sind Kompromisse notwendig. Sicherlich ist es schwierig, einerseits die geltenden Bestimmungen zu erfüllen und andererseits seinen vertraglichen Verpflichtungen nachzukommen…

MLS: Internationale Normen wie beispielsweise MIL oder EN bringen Auflagen mit sich, die wir in der Luft- und Raumfahrt, im Militär, aber auch in anderen Bereichen, wie im Schienenverkehr, in der Atomindustrie oder in Windkraftanlagen erfüllen müssen.

Dabei sollten wir nicht vergessen, dass man sich in allen Industriebereichen, in denen grosse Mengen an chemischen Produkten verbraucht werden, an die Vorgaben der REACH-Verordnung halten muss.

Hier gelten die gleichen Fristen wie für uns! Man könnte es also folgendermassen formulieren: Die Vorgaben der REACH-­ Verordnung sind nicht leicht zu erfüllen, doch fördern sie andererseits auch zahlreiche Innovationen. Und das wiegt vieles wieder auf.

Könnten Sie den Bereich, in dem Sie arbeiten, näher beschreiben?

MLS: 2001 erfolgte bei uns die Zertifizierung nach ISO 14001. Heute ist Souriau 4/2019

ein weltweit führendes Unternehmen, das sich auf Steckverbinder für raue Umgebungen spezialisiert hat. Jährlich produzieren wir 13 Millionen Steckverbinder. Die Galvanisierungsanlage, für die ich verantwortlich bin, ist mit einem leistungsstarken Belüftungssystem ausgestattet. Alle acht Minuten wird die Luft der Reinigungstürme, in denen das Abwasser des Unternehmens behandelt wird, komplett ausgetauscht. Die festen Rückstände werden von einem auf die Entsorgung von Industrieabfällen spezialisierten Unternehmen aufbereitetet. Jedes Jahr kommen bei uns acht Tonnen sechswertiges Chrom zum Einsatz. Im Zuge der REACH-Verordnung konnten wir unseren Bedarf an diesem Stoff bereits um die Hälfte reduzieren.

Und diese Reduzierung ist nur auf die Veränderungen zurückzuführen, die wir in unserer Produktion vorgenommen haben.

Was ist das Geheimnis Ihres Erfolgs?

MLS: Die REACH-Verordnung war kaum in Kraft getreten, als die Unternehmensleitung von Souriau beschloss, die Übereinstimmung mit der neuen Verordnung zum Verkaufsargument zu machen. Bislang gilt die REACH-Verordnung nur in Europa. Mittel- oder langfristig werden aber alle gros­ sen Industrieländer davon betroffen sein.

Und viele europäische Grosskunden machen ihre Entscheidung für den einen oder den anderen Lieferanten davon abhängig, ob die Produkte des Unternehmens die Vorgaben der REACH-Verordnung erfüllen oder nicht. Damit ist Souriau seinen Mitbewerbern einen Schritt voraus: Die ergebnis­ orientierte Vorgehensweise, die Investitionen der letzten Jahre und die gute Zusammenarbeit in unseren Teams und mit unseren Partnerunternehmen haben sich bereits positiv auf das Unternehmens­ ergebnis ausgewirkt.

Kontakt Esterline Connection Technologies Souriau-Sunbank 9 rue de la Porte du Buc F-78000 Versailles Sandrine Le Corre +33 2 43 54 34 29 slecorre@souriau.com www.souriau.com

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Gericke feiert

125 Jahre Kundenvertrauen

1894 hat Ing. Walther H. Gericke im Herzen von Zürich seine Maschinenfabrik und Mühlenbauanstalt gegründet. Er eroberte sich rasch einen ausgezeichneten Ruf als Spezialist und zuverlässiger Lieferant für moderne, zum Teil bereits automatisierte, Müllereianlagen. Er verkaufte Walzenstühle der renommierten Firma Seck aus Dresden. Andere wichtige Prozessschritte betrafen die Kornreinigung, Lagerung, das Fördern, Sieben und Mischen der Getreide und Mehle. Das Maschinensortiment war bereits sehr umfassend.

Anfangs des 20. Jahrhunderts konstruierte Gericke erste Vertikalmischer, und feierte grosse Erfolge mit der patentierten Soder-Mühle, welche eine höhere Ausbeute erzielen konnte. Innovation stand auch in den 40-er-Jahren im Vordergrund mit dem Bau von pneumatischen Fördersystemen und Vibrationsdosiergeräten oder mit Stahlbandförderern für die Schokoladenindustrie. In dieser Periode stand bereits die zweite Generation mit Otto und Walter Gericke am Steuer der Firma.

Ab den 60-er-Jahren setzten Dr. Hermann und Willi Gericke bedeutende Meilensteine mit der Internationalisierung. Auch neue Technologien blieben weiter im Fokus, wobei über Lizenzverträge mit US Unternehmen hier wenig verbreitete Maschinentypen ins Programm gelangten.

Dazu gehörten die Differentialdosierwaagen, Sackverdichter oder kontinuierliche Granulatoren. Der Zielmarkt umfasste längst auch neue, aufstrebende Industrien wie die Chemie und die Nahrungsmittelindustrie. Anlagen für die Herstellung hochwertiger Kindernährmittel waren bereits damals eine Kernkompetenz der Firma.

Markus Gericke führt heute die Firmengruppe in der 4. Generation. Die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Gericke Maschinen und Anlagen ist legendär. Die 34

Bilder: Gericke

Von bescheidenen Anfängen im Jahre 1894 hat sich die Firma Gericke zu einem weltweit aufgestellten und erfolgreichen Anbieter von Lösungen im Schüttgutbereich entwickelt. Grund genug, einen Blick zurück in die Geschichte des Schweizer Familienunternehmens zu werfen.

Pneumatische Fördersysteme aus Prospekt 100 J Gericke S 5.

Engineering- und Anlagenbaukompetenz wurde inzwischen auf neue Standorte in Asien, Nord- und Südamerika ausgeweitet.

Die Gruppe beschäftigt weltweit mehr als 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an zwölf Standorten, und kann damit Kundennähe mit lokalen Teams erbringen.

Die Familienfirma freut sich über das jahrzehntelange Vertrauen, welches Kunden der Firma entgegenbringen. Die Geschäftsleitung und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter möchten ihren Dank aussprechen und freuen sich auf neue interessante Projekte.

Hauptsitz von Gericke in Regensdorf.

Kontakt Gericke AG Althardstrasse 120 CH-8105 Regensdorf +41 44 871 36 36 info@gericke.net www.gericke.net

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FORSCHUNGSWELT

Naturphänomen

Schneeweisser Bergbach erklärt sich Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Bern ging einem seltsamen Phänomen nach: Ein Abschnitt eines Bergbachs im Engadin ist weiss gefärbt. Die Untersuchungen ergaben, dass kleine Aluminiumflocken dem Wasser seine Farbe verleihen. Die Flocken entziehen dem Bach auch umweltschädliches Arsen.

Säure löst Aluminium und Arsen Am Ursprung des Phänomens steht Säure, die sich bei der Verwitterung des Minerals Pyrit bildet. Die Säure senkt den pH-Wert des Wassers soweit ab, dass an der Quelle des Bachs, im Einzugsgebiet eines kleinen Bergsees, Aluminium aus dem Gestein herausgelöst wird. Gleichzeitig löst die Säure auch Arsen aus dem Gestein. Die Mengen im Wasser sind nicht gesundheitsschädlich, belasten aber die Umwelt.

Sobald sich das Wasser mit anderen Bergbächen der Region vermischt, erhöht sich der pH-Wert wieder und es bilden sich Aluminiumflocken (Aluminium-Hydroxysulfate), die auch Arsen enthalten. Die Flocken überziehen die Steine des Bachbetts mit einer weissen Schicht.

Sehr effektiver Arsenfilter Die Forschenden waren überrascht, dass sie in den Aluminium-Flocken gebundenes Arsen gefunden haben. «Aus Laboruntersuchungen ist bereits bekannt, dass synthetische Aluminiumflocken Arsen aus dem Wasser filtrieren können», sagt Chris4/2019

Bilder: Christoph Wanner, Institut für Geologie, Universität Bern

Ein Jäger entdeckte in einem abgelegenen Seitental im Engadin ein Bachbett, das über eine Distanz von mehr als einem Kilometer schneeweiss gefärbt ist. Es handelt sich um ein äusserst seltenes Phänomen, das bisher nirgends in der Schweiz beobachtet wurde. Ein Team um Christoph Wanner vom Institut für Geologie der Universität Bern untersuchte den einzigartigen Abschnitt des Bachs. Die Forschenden konnten nachweisen, dass die weisse Färbung aufgrund von sehr kleinen, im Nanometerbereich liegenden Aluminiumflocken zu Stande kommt.

Die Quelle des Bachs liegt im Einzugsgebiet eines kleinen Bergsees in einem südlichen Seitental des Engadins.

toph Wanner. Es sei aber erstaunlich, dass die Flocken auch bei den vergleichsweise geringen Konzentrationen des Bergbachs Arsen effektiv herausfiltrieren. «Damit haben die Flocken ein grosses Potenzial für die Verwendung als Arsenfilter bei der Trinkwasseraufbereitung», erklärt der Erstautor der Studie weiter.

Beobachtung wichtig für Forschung Die fehlende Erschliessung mit Wanderwegen des Tals nahe der italienischen Grenze dürfte der Grund sein, warum das Phänomen bisher nicht entdeckt und wissenschaftlich untersucht wurde. Und dies obwohl die Bildung der Aluminumflocken sogar auf Satellitenbildern zu erkennen ist.

Umso grösser ist die Bedeutung der Beobachtung des Jägers für die Forschung, wie Studienkoautor Gerhard Furrer von der ETH Zürich erklärt: «Ich beschäftige mich seit 30 Jahren mit dem Phänomen der Aluminiumflocken, aber vor dieser Studie

habe ich kein vergleichbares Vorkommen in der Schweiz gefunden.» Die Studie liefert wichtige neue Erkenntnisse über die Entstehung der Flocken und über das Verhalten von Arsen in der Umwelt.

Originalpublikation Wanner, Pöthig, Carrero, Fernandez-Martinez, Jäger & Furrer, «Natural occurrence of nanocrystalline Al-hydroxysulfates: Insights on formation, Al solubility control and As retention», Geochimica Et Cosmochimica (2018); DOI: 10.1016/j.gca.2018.06.031

Kontakt Dr. Christoph Wanner Institut für Geologie Universität Bern Hochschulstrasse 6 CH-3012 Bern +41 78 845 07 77 christoph.wanner@geo.unibe.ch www.geo.unibe.ch

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Bild: Adobe Stock

FORSCHUNGSWELT

Muss die Prämie erst bei der Ernte bezahlt werden, so erhöht sich die Akzeptanz von Ernteversicherungen in Entwicklungsländern.

Timing ist in der Landwirtschaft relevant

Simple Lösung steigert Ernteversicherungen In Entwicklungsländern schützen sich nur wenige Landwirte mit einer Versicherung gegen Ernteausfälle. Forscher der Universität Zürich konnten mit einer einfachen Lösung die Abschlussquote von Ernteversicherungen auf über 70 Prozent erhöhen.

Seit Jahrzehnten versuchen Unternehmen, Hilfsorganisationen und Regierungen, Landwirte in Entwicklungsländern zu überzeugen, ihre Ernte zu versichern. Bis jetzt aber ohne grossen Erfolg. Dies hat damit zu tun, dass Ernteversicherungen in der Regel zu Beginn der Saison bezahlt werden müssen. Genau dann, wenn die Bauern Geld für Betriebsmittel, Saatgut, Maschinen und für die Ernährung ihrer Familie bis zur Ernte benötigen.

Prämie wird bei Ernte fällig Lorenzo Casaburi vom Department of Economics an der UZH und sein Co-Autor Jack Willis haben eine einfache Lösung gefunden, um die Quote der Versicherungen zu erhöhen. Sie verschoben den Zahlungstermin für die Versicherung auf die Erntezeit. Bei einer guten Ernte erhielt der Landwirt den Preis für seine Ernte, von der die Versicherungsprämie abgezogen wurde. Im Falle einer schlechten Ernte erhielt der Landwirt einen Preis für seine Ernte und eine Versicherungsleistung. «Indem wir den Zahlungstermin einfach auf den 36

Erntezeitpunkt verschoben haben, haben wir den Abschlussrate für die Versicherung von 5 Prozent auf 72 Prozent erhöht», sagt Lorenzo Casaburi und fügt hinzu: «Ausserdem hat sich die Nachfrage bei den ärmsten Bauern am stärksten gesteigert.»

Um die Ergebnisse zu erklären, verglichen die Autoren die Abschlussquote bei anderen Modalitäten. Sie boten zum Beispiel einer anderen Gruppe einen Prämienrabatt von 30 Prozent an mit einer Zahlung zu Beginn der Saison. Selbst ein so signifikanter Rabatt erhöhte die Abschlussquote nur auf 6 Prozent. Zusätzliche Experimente deuten darauf hin, dass die finanziellen Engpässe der Bauern und ein übermässiger Fokus auf die gegenwärtige Situation anstatt auf die Zukunft ihr Verhalten erklären.

Garantie der Durchsetzung entscheidend Warum hat sich diese einfache und effektive Lösung für ein grosses Problem noch nicht etabliert? «Die Durchsetzung der Verträge ist entscheidend», sagt Lorenzo Casaburi. «Die Landwirte müssen darauf

vertrauen können, dass sie die Versicherungsleistung erhalten. Und der Versicherer oder Käufer muss sicher sein, dass der Landwirt seine Produkte abzüglich der Versicherungsprämie an ihn und nicht an einen anderen Käufer verkauft.»

Originalpublikation Casaburi, Lorenzo, and Jack Willis, «Time versus State in Insurance: Experimental Evidence from Contract Farming in Kenya», American Economic Review (2018); DOI: 10.1257/aer.20171526

Kontakt Prof. Lorenzo Casaburi Department of Economics Universität Zürich Rämistrasse 71 CH-8006 Zürich +41 44 634 61 38 lorenzo.casaburi@econ.uzh.ch www.econ.uzh.ch

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UMWELT

Sauberes Biogas

Neue Entschwefelungstechnik präsentiert

Die neuartige Entschwefelungsanlage ist kompakter, schneller und flexibler als andere Technologien und soll dazu beitragen, der Biogastechnologie zum Durchbruch zu verhelfen.

«Die Zusammensetzung von Biogas hängt stark davon ab, aus welchen Rohstoffen es gewonnen wird», erklärt Michael Harasek.

«Gerade wenn man das Gas aus proteinreichen Substraten erzeugt, enthält es grosse Mengen an Schwefelwasserstoff.»

Der Schwefelwasserstoff führt beim Verbrennen zu starker Korrosion, schwefelhaltiges Biogas kann also nicht ohne Vorbehandlung zur Stromerzeugung verbrannt werden. «Auch eine Einspeisung des schwefelhaltigen Gases ins Erdgasnetz ist nicht möglich – die Grenzwerte für den erlaubten Schwefelwasserstoff-Anteil im Erdgasnetz liegen mit 5 mg/m³ sehr niedrig», sagt Harasek.

Der Schwefel muss weg Man benötigt daher hocheffektive und kostengünstige Methoden, den Schwefel aus dem Biogas abzuscheiden. An der TU Wien entwickelte man ein chemisches Waschverfahren, bei dem das Schwefelgas mit Hilfe von Natronlauge entfernt werden kann.

«Der entscheidende Trick ist, das Gas nur ganz kurz mit der Natronlauge in Kontakt zu bringen», sagt Harasek. «Der Schwefelwasserstoff reagiert nämlich sehr rasch mit der Natronlauge. Doch wenn der Kontakt zu lange andauert, wird er wieder freigesetzt, weil sich dann die Natronlauge eher mit dem Kohlendioxid verbindet, das ebenfalls im Biogas enthalten ist.»

Nur 50 bis 100 Millisekunden lang setzt man das Biogas daher der Natronlauge aus. Die Lauge wird mit Düsen direkt in den vorbeiströmenden Gasstrom einge4/2019

Bild: Adobe Stock

Biogas soll zur umweltfreundlichen, CO2-neutralen Alternative zu Erdgas werden. Das ist aber nur möglich, wenn man das Gas vorher vom giftigen Schwefelwasserstoff befreit. An der Technischen Universität Wien wurde eine neuartige Entschwefelungstechnik entwickelt.

Biogasanlage in der Landwirtschaftszone.

spritzt. Was zunächst im Labormassstab entwickelt und patentiert wurde, konnte nun auch mit Erfolg auf industriellen Massstab hochskaliert werden: Die TU Wien errichtete gemeinsam mit einem Biogasproduzenten in Deutschland eine Prototypanlage, die 500 m³ Biogas pro Stunde entschwefelt. Ein Jahr lang konnte die Anlage nun getestet werden – mit grossem Erfolg.

Flexibel und einfach «Unsere Anlage ist nicht nur bedeutend einfacher und kompakter als andere Entschwefelungstechnologien, sie hat vor allem auch den grossen Vorteil, rasch auf schwankende Schwefelkonzentrationen reagieren zu können», betont Harasek.

«Biologische Entschwefelungsanlagen, bei denen der Schwefel mit Hilfe von Bakterien entfernt wird, brauchen Stunden, um

sich an neue Bedingungen anzupassen.

Wir können durch die Steuerung der Na­ tronlaugenzufuhr innerhalb von Sekunden flexibel reagieren.»

Die Entschwefelungstechnologie wurde bereits 2017 in Kooperation mit dem Forschungs- und Transfersupport der TU Wien österreichweit patentiert, die internationale Anmeldung ist ebenfalls bereits erfolgt.

Kontakt Prof. Michael Harasek Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften Technische Universität Wien Getreidemarkt 9 A-1060 Wien +43 1 58801 166 202 michael.harasek@tuwien.ac.at www.tuwien.ac.at

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VERFAHRENSTECHNIK

Viskosität

Raue und glatte Partikel in Suspensionen

Im Internet findet man Videos, in denen Leute ihren Spass haben, über weissen Schlamm zu rennen. Fast sieht es aus, als könnten sie über Wasser gehen. Bleiben die Personen jedoch stehen, versinken sie langsam. Bei dem Schlamm handelt es sich in der Regel um eine konzentrierte Suspension aus Maisstärke und Wasser.

Nach einem in Amerika bekannten Kinderbuchklassiker wird eine solche Masse umgangssprachlich «Ooblek» genannt, Materialwissenschaftler nennen es eine nicht-newtonische Flüssigkeit. Anders als «normale» (newtonische) Flüssigkeiten kann sie dicker (viskoser) werden, wenn eine schnell ändernde, starke Kraft auf sie einwirkt. Für einen kurzen Moment verhält sie sich wie ein Festkörper. Wirkt die Kraft hingegen stetig und schwach, fliesst sie wie eine normale Flüssigkeit.

«Dieses Phänomen tritt bei allen Suspensionen mit hoher Teilchendichte auf, etwa auch bei Zement», sagt Lucio Isa, Professor für Grenzflächen an der ETH Zürich.

Wird Zement mit zu hoher Geschwindigkeit durch eine Röhre auf eine Baustelle gepumpt, verstopft die Röhre.

Höhere Reibung dank rauer Oberfläche Der Grund dafür liegt unter anderem in der Oberflächenbeschaffenheit der festen Suspensionsanteile: «Wirkt eine Kraft plötzlich, können die festen Partikel nicht schnell genug ausweichen. Sie kommen miteinander in Kontakt, reiben sich aneinander und blockieren sich gegenseitig.» Je rauer die Oberfläche der Teilchen, desto höher ist die Reibung.

Die Forscher nutzten nun diese Eigenschaften, um den sprunghaften Anstieg der Viskosität in einer konzentrierten Suspension gezielt zu steuern. Statt mit 38

Bild: Chiao-Peng Hsu, ETH Zürich

ETH-Forscherinnen und -Forscher um Lucio Isa haben aufgeklärt, wie die Oberflächenbeschaffenheit von Mikrokügelchen den sprunghaften Anstieg der Viskosität von Suspensionen beeinflusst. Damit legen sie die Grundlage für Anwendungen wie gut fliessenden Zement.

Raue und glatte Partikel in einer Suspension: Ihr Mischverhältnis beeinflusst den Zeitpunkt des sprunghaften Anstiegs der Viskosität.

Maisstärke «spielten» Isa und seine Kollegen mit einheitlichen mikrometergrossen Silikatpartikeln mit rauer Oberfläche. Die Partikel gleichen winzigen Himbeeren. ­Chiao-Peng Hsu, Doktorand von Isa und seinem Kollegen Nicholas Spencer, erarbeitete eine Methode, mit der er in kurzer Zeit eine ganze Bibliothek verschiedener solcher Himbeerpartikel mit unterschiedlich rauer Oberfläche erstellen kann.

Höhere Viskosität trotz weniger Partikel Mit diesen Partikeln stellten die Forscher Suspensionen her, die sie auf deren plötzlichen Viskositätsanstieg unter Krafteinwirkung testeten. Dabei zeigte sich: je rauer die Partikel waren, desto weniger von ihnen mussten die Forscher in eine Suspension geben, um die sprunghafte Verfestigung zu erzielen. Hatten Partikel hingegen eine glatte Oberfläche, mussten die Forscher grössere Mengen davon der Suspen-

sion hinzufügen, bis sie die plötzliche Verfestigung beobachten konnten.

Unterschiedlich starke Verfestigung in Suspensionen Dank rauen Partikeln lässt sich gemäss den Forschern Material sparen: Ihr Anteil am Gesamtvolumen einer Suspension kann wesentlich tiefer liegen als derjenige von glatten Partikeln, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Mischten die Forscher raue und glatte Partikel in einer Suspension, trat die Verfestigung ebenfalls früher auf als in Suspensionen, in denen nur glatte Partikel vorlagen.

Die ETH-Forscher fanden heraus, dass nur gerade sechs Prozent glatte Kügelchen in einer Mischung ausreichten, um den Zeitpunkt des sprunghaften Viskositätsanstiegs markant zu verzögern. «Das ist, wie wenn man Kugellagerkugeln und Zahnräder mische», sagt Isa. «Die Zahnräder verhaken sich relativ leicht und bilden eine stabile 4/2019

Bild: Isa Group, ETH Zürich

VERFAHRENSTECHNIK

Eine dünne Suspension verhält sich wie Wasser: Der Ball sinkt beim Aufprall. Eine dickflüssige Suspension hingegen verfestigt sich abrupt beim Aufprall (rechts).

Kette. Die glatten Kügelchen können diese jedoch durchbrechen und erleichtern dadurch das Fliessen der Suspension.»

«Himbeere» an Kantilever angeheftet Um zu untersuchen, wie gross die Reibung zwischen einzelnen Partikeln ist, befestigten Hsu und seine Kollege Shivaprakash Ramakrishna ein einziges, einen halben Mikrometer messendes Partikel auf einem Kantilever eines Atomrasterkraftmikroskops. Dieses Partikel bewegten die Forschenden über unterschiedlich raue Modelloberflächen, indem sie den Kantilever um wenige hundert Nanometer verschoben und dabei massen, um wie viele Grad

der Kantilever kippte. Je stärker die Reibung, desto grösser war der Verkippungswinkel. «Mit einem solchen Partikel auf einem Kantilever zu arbeiten, war extrem schwierig, da die Dimensionen unvorstellbar klein sind», betont Hsu. «Das hat vor uns noch keine Gruppe geschafft.»

Nutzen für schusssichere Westen Ob die Erkenntnisse in Anwendungen einfliessen, ist derzeit nicht klar. Die Studie diente in erster Linie der Grundlagenforschung. «Unser Ziel war zu untersuchen, wie wir die Nano- und Mikrostruktur verändern können, um das Materialverhalten auf makroskopischer Ebene zu beeinflussen.

Das ist uns gelungen», sagt Isa. Die Erkenntnisse könne man an sich auf Alltägliches wie Zement übertragen. «Wenn man die Oberflächen von Körnern und deren Mischung im Zement unseren Erkenntnissen gemäss anpassen könnte, kann man dessen Fliesseigenschaften optimieren.»

Dickflüssige Suspensionen mit sprunghafter Verfestigung werden aber auch für andere Zwecke gebraucht, zum Beispiel nutzt ein amerikanischer Hersteller dickflüssige Suspensionen, um schuss- und stichfeste Sicherheitswesten zu entwickeln. «Unsere Studie könnte einen Beitrag dazu leisten, solche Anwendungen zu verbessern», betont Isa. Originalpublikation Hsu C.-P., Ramakrishna S. N., Zanini M., Spencer N. D., Isa L., «Roughness-Dependent Tribology Effects on Discontinuous Shear Thickening», PNAS (2018); DOI: 10.1073/pnas.1801066115 Kontakt Peter Rüegg Hochschulkommunikation ETH Zürich Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 42 44 news@hk.ethz.ch www.ethz.ch/news

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Bild: Adobe Stock

VERFAHRENSTECHNIK

Die Bedeutung der Durchflussmessgeräte, die überall im Alltag die Konsum- oder Abfüllmenge von Flüssigkeiten definieren – hier das Abfüllen von Schmieröl – ist riesig. Dahinter steht viel Technik und Wissen.

Alles im Fluss

Optimierung von Fluidsensoren

Wenn man das Auto startet, ein Glas Wasser aus dem Wasserhahn füllt oder Saft aus einem Getränkekarton trinkt, hat man es mit sorgfältig extrahierten, verarbeiteten und auf Qualität geprüften Fluiden zu tun.

Die erstaunlichen Vorüberlegungen und Technologien, mit denen solche Flüssigkeiten und Gase für den Verbraucher nutzbar gemacht werden, sind oft wenig beachtet, erfordern aber eine präzise Messung und Überwachung.

Wie erkennt man bei der Verarbeitung von pharmazeutischen Produkten, ob eine Flüssigkeit die gewünschte hohe Qualität aufweist? Wie erkennt man, wieviel Rohöl man fördert, wenn man damit arbeitet?

Wenn Wasser transportiert wird, woher kennt man die Durchflussmengen und die Volumenverteilung?

Fragen wie diese, die das Vertrauen in, und das Geschäftsergebnis von Wasser-, Pharma-, Lebensmittel-, Öl- und Gasunternehmen beeinflussen, werden von den Herstellern von Durchflusssensoren, die in Rohrleitungen und anderen Komponenten eingebaut sind, beantwortet. Bei 40

Bilder: Comsol

Produktentwickler bei Endress+Hauser verbessern die Empfindlichkeit von Durchflusssensoren zur Messung von Dichte, Viskosität, Massenstrom und Temperatur für Anwendungen in der Wasser-, Lebensmittel-, Pharma-, Ölund Gasindustrie.

Coriolis-Durchflussmesser von Endress+Hauser.

Anastasios Badarlis, Vivek Kumar, Christof Huber, Benjamin Schwenter und Patrick Reith (v. l.).

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VERFAHRENSTECHNIK

Endress+Hauser arbeiten Ingenieure unermüdlich daran, präzise Sensoren für eine Vielzahl von Substanzen zu entwickeln und zu warten. Je nach Einsatzbereich erfordern diese Sensoren unterschiedlichste Messmethoden.

Corioliskräfte messen Um die Eigenschaften einer in einem Rohr fliessenden Flüssigkeit zu bestimmen, messen Sensoren von Endress+Hauser die Auswirkungen der Corioliskraft in einem Gerät. Dieses wird in die aus einem oder mehreren oszillierenden Messrohren bestehende Rohrleitung eingesetzt.

Das Rohr wird erregt, bevor Flüssigkeit in das Gerät eintritt. Wenn eine ruhende Flüssigkeit das Gerät füllt, schwingt das Rohr gleichmässig. Sobald die Flüssigkeit im Schwingrohr zu fliessen beginnt, übt sie eine Kraft auf ihre Wände aus. Die Schwingung des Messrohres wird von den Flüssigkeitspartikeln als Rotation um eine Achse gesehen. Da sich Fluidteilchen in einem sich bewegenden Bezugssystem bewegen, erfahren sie eine Trägheitskraft, die senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung und zur Drehachse wirkt: die Corioliskraft. Da die Ein- und Ausläufe des Schwingrohres gegenläufige Drehbewegungen ausführen, wirken die induzierten Kräfte asymme­ trisch auf das Rohr ein und bewirken eine Phasenverschiebung oder Zeitverzögerung entlang des Rohres.

Durch die Verdrehungskomponente der Rohrbewegung schwingen verschiedene Abschnitte des Rohrs mit einer Zeitverzögerung oder Phasenverschiebung. Diese Phasenverschiebung und die neue Schwingfrequenz des Rohrs sind eine Funktion des Massenstroms in den Rohren beziehungs-

Simulation des Schallfeldes in und um das Schwingrohr (oben und in der Mitte) und ein Schalldruckpegel-Diagramm in dB (unten).

weise der Dichte des Fluids. So können die Signale des Zählers interpretiert werden, um den Massen- oder Volumenstrom zu messen und um sicherzustellen, dass die gewünschte Flüssigkeitsmenge transportiert wird.

Ebenso führt eine Erhöhung der Flüssigkeitsviskosität zu einer Erhöhung der Dämpfung der Schwingungen. Die Schwingfrequenz ist hauptsächlich ein direktes Mass für die Flüssigkeitsdichte. So werden die Schwingungen zum Beispiel bei einer Substanz wie Öl (geringere Dichte und höhere Viskosität) schneller, aber stärker gedämpft, als bei einer Flüssigkeit wie Wasser (höhere Dichte und niedrigere Viskosität). Die Messung der Frequenz und der Dämpfung von Schwingungen ermöglicht die Bestimmung von Dichte und Viskosität und die Überwachung der Prozessqualität in Bezug auf den Flüssigkeitsstrom. Die gleichen physikalischen Effekte würden für ein Objekt gelten, das in einer sich bewegenden

Simulationsergebnisse, die die Änderung der Rohrschwingfrequenz für verschiedene Fluidviskositäten und die daraus resultierende mechanische Auslenkung zeigen. Rechts ist ein visuelles Beispiel für die Rohrverformung durch die oszillierende Bewegung zu sehen.

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Flüssigkeit schwingt, zum Beiespiel einem Cantilever.

Ein viskoakustisches Beispiel Vivek Kumar, ein erfahrener Experte für numerische Simulation bei Endress+Hauser Flowtec AG, jener Niederlassung von Endress+Hauser, die derartige Durchflussmesser herstellt, arbeitet an der Leistungsverbesserung der Sensoren. Seine Modellierungsarbeit hat seinem Team geholfen, die akustischen und strukturellen Strömungseffekte in ihren Durchflussmessern auf einer tiefgründigen Ebene zu verstehen.

Das Verständnis, wie die Fluid-Struktur-Wechselwirkung und die Vibroakustik die Leistung eines Sensors beeinflussen, ermöglichte es ihnen, verschiedene Designanpassungen vorzunehmen, um die Leistung und Qualität des Messgeräts zu verbessern.

Das Team begann seine numerische Analyse mit einem viskoakustischen Modell, um die komplexe viskose Dämpfung zu verstehen, die auftritt, wenn eine viskose Flüssigkeit durch das Schwingrohr fliesst.

Sie untersuchten das gekoppelte Verhalten von Strukturverformung und akustischer Wellenausbreitung und modellierten die Fluid-Struktur-Wechselwirkung im Frequenzbereich, um vorherzusagen, wie der Durchflussmesser auf verschiedene Flüssigkeiten reagieren würde. Vorangegangene Seite zeigt, wie sich die durch turbulente Strömung erzeugte Schallwelle im umgebenden Messgerät ausbreitet. «Mit Comsol Multiphysics versuchen wir, den 41

VERFAHRENSTECHNIK

Zwei Eigenmoden des oszillierenden Mikrokanals. Die Farbe kennzeichnet die relativen Auslenkungen verschiedener Bereiche des Kanals.

Einfluss von Strömungsgeräuschen auf die Umgebung und den Durchflussmesser abzuschätzen», so das Team.

Sie analysierten die Auswirkungen der Flüssigkeitsviskosität auf die Schwingfrequenz des Rohres. Die Abbildung der Simulationsergebnisse zeigt sowohl die Frequenz als auch die Verformung des Rohres für Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Viskosität (siehe nächste Seite). Mit der Fähigkeit, die physikalischen Effekte, die eine Verschiebung der Frequenzausgabe des Messgerätes verursachen, zu simulieren und besser zu verstehen, ist das Team in der Lage, diese Effekte zu nutzen. So kann die Leistung des Messgerätes verbessert werden, indem beispielsweise unerwünschte Effek-

te herausgefiltert werden. In diesem Fall wird die Variation der Rohrdämpfung genutzt, um die Viskositätseinflüsse auf den gemessenen Dichtefehler zu kompensieren.

«Wir wollten verstehen, wie sich verschiedene Flüssigkeiten auf die Sensorleistung auswirken», kommentierten sie. «Mit Hilfe der Simulation konnten wir verschiedene Fälle analysieren und letztendlich unser Gerätedesign optimieren, um unseren Kunden zu helfen, die Materialeigenschaften für die von ihnen verwendeten oder extrahierten Flüssigkeiten zu charakterisieren.»

Die TrueDyne Sensors AG, ein Tochter­ unternehmen der Endress+Hauser Flowtec AG, entwickelt MEMS-Bauelemente nach einem ähnlichen Konzept. Sie entwickeln und testen oszillierende Sensoren zur Messung der thermophysikalischen Fluideigenschaften für viele verschiedene Anwendungen. Das Team entwickelt Sensoren für spezifische Kundenlösungen. Daher ist es von grösster Bedeutung, dass sie wissen, welche Art von Oszillatoren die beste Empfindlichkeit für einzigartige Fälle bieten würde.

Ein mikroskopisches Beispiel

MEMS-Coriolis-Chip für Dichte- und Viskositätsmessungen. Links: Kompletter Sensor, der von einer Zange gehalten wird. Rechts: Chip-Layout im Inneren des Gerätes.

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Der MEMS-Coriolis-Chip (siehe unten) verwendet einen freistehenden vibrierenden Mikrokanal, der nach dem gleichen Prinzip wie der grössere Coriolis-Durchflusssensor arbeitet. Wie bei den Coriolis-Simulationen muss eine Schwingungsanalyse am Mikrokanal durchgeführt werden, um grundlegende Eigenmoden und die Schwingungsraten der beiden Enden des Strömungskanals zu bestimmen (siehe Abbildung links). Dieser spezielle Sensor wird zur Bestimmung der Dichte und Viskosität von Flüssigkeiten wie Inertgasen, Flüssiggas (LPG), Kohlenwasser-

stoffkraftstoffen oder Kühlschmierstoffen eingesetzt. Aufgrund seiner Abmessungen ist der Sensor für die Messung sehr kleiner Flüssigkeitsmengen geeignet.

Eine besondere Herausforderung bei einem so kleinen Gerät ist der Temperaturanstieg, der bei einem elektrischen Ausfall durch eine hohe Spannung am Sensor zur Ansteuerung der Erregung auftreten kann. Angesichts dieses Sicherheitsrisikos führte das Team eine thermische Analyse durch, um festzustellen, wo die Wärme im Chip abgeführt wurde und ob die Flüssigkeit zu heiss werden würde. Es wurde bestätigt, dass die Temperatur dank der den Strömungskanal umgebenden Vakuumkammer, die den Wärmeübergang zwischen den Elektroden und der Flüssigkeit minimierte, den Grenz­ wert nicht überschritt.

Im Dienst des Unternehmens und des Kunden Beide Teams kommentieren, dass die Flexibilität von Comsol Multiphysics in ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit sehr nützlich war, um Durchflussmessgeräte für eine Vielzahl von Anforderungen mühelos auf Spitzenleistung einzustellen. Die Multiphysik-Analyse liefert ihnen Einblicke, die den Gesamtaufwand für Tests und Prototypen reduzieren und es ihnen ermöglichen, Sensoren von höchster Qualität herzustellen.

Christof Huber lässt sich von seiner Arbeit inspirieren, wenn er sieht, wie seine Modellierung zu Änderungen an den Gerätekon­ struktionen führt, welche die Kundenzufriedenheit erhöhen. «Diese Instrumente werden eingesetzt, um die Probleme der Kunden zu lösen. Wir erleben unsere Innovation in der Praxis, wenn sie tatsächlich zum Einsatz kommt. Diese Rückmeldungen sind für unsere Arbeit eine grosse Motivation.»

Kontakt Comsol Multiphysics GmbH Technoparkstrasse 1 8005 Zürich +41 44 515 78 00 info@comsol.ch www.comsol.ch

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MANAGEMENT

Schweizer Chemieunternehmen performen am besten auf den Sozialen Medien, dicht gefolgt von Konzernen aus der Medizintechnik und der Pharmaindustrie.

Namics’ Social-Media-Radar

So performt die Life-Science-Branche A Merkle Company, die führende Fullservice-Digitalagentur aus der Schweiz, veröffentlicht den Social-Media-Radar für die Life-Science-Branche. Die Studie untersucht die Performance von 14 Chemie-, Medizintechnikund Pharmakonzernen in den Kanälen Facebook, Twitter, Instagram und YouTube. Mit dabei sind unter anderem Bayer, Boehringer Ingelheim, Covestro und Siemens. Das Ergebnis: Die Chemieunternehmen gehen als die Gewinner hervor, dicht gefolgt von den Konzernen aus der Medizintechnik und der Pharmaindustrie.

Branchenübergreifend schneiden jedoch alle Unternehmen nur durchschnittlich gut ab. Vor allem auf Instagram hat die Performance bei allen noch Luft nach oben. Hier sind nur wenige untersuchte Unternehmen aktiv. Auf Twitter hingegen wurden die meisten Vertreter der Life-Science-­ Branche gefunden, gefolgt von YouTube und Facebook. Die Analyse betrachtet den Zeitraum vom 1. Mai 2017 bis 30. April 2018 und wurde bereits zum zweiten Mal durchgeführt.

Lena Bruckner, Digital- und Social-­MediaExpertin bei Namics, äussert sich wie folgt: «Unternehmen aus dem LifeScience-­S ektor befinden sich in einem tiefgreifenden technologischen Wandlungsprozess. Sie setzen immer mehr auf digitale Innovationen und Vernetzung. Das klingt eigentlich nach spannenden Geschichten und erzählenswerten Einblicken, die sich vor allem für Social Media eignen – sollte man meinen. Wer die Chancen ergriffen hat, zeigt unser Social-­ Media-Radar. Er liefert deutschen Marketingverantwortlichen Anhaltspunkte für ihre Kommunikations- und Social-Media-­ Strategie sowie Insights zur Kundenkommunikation der Big Player aus der Life-­ Science-Branche.»

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Facebook – Dräger führt das Ranking an Mit bis zu fünf Facebook-Posts pro Tag zu tagesaktuellen Themen landet Dräger mit einer Note von 2,2 branchenübergreifend auf Platz eins. Den zweiten Platz belegt das Chemie-Unternehmen Linde mit aktivierendem Content zu Themen wie Sponsorship, Digitaler Transformation und Produktplatzierungen. Optimierungspotenzial gibt es bei Stada Arzneimittel. Mit überwiegend unternehmensinternen Informationen und Posts über den CEO generiert das Unternehmen zwar Likes, aber im Vergleich nur sehr wenige Interaktionen.

Generell setzen Chemieunternehmen stärker auf Bilder-Posts, während die Wettbewerber aus Pharma und der Medizintechnik auffällig viele Link-Posts veröffentlichen.

Der vorhergesagte Social-Media-Trend Bewegtbild wird in dieser Analyse bestätigt: Beinahe ein Drittel aller veröffentlichten Facebook-Posts sind Videos oder GIFs.

Twitter – Der relevanteste Kanal Als wahrer Twitter-König zeigt sich Covestro und hängt mit einer Note von 1,55

nicht nur die brancheninterne Konkurrenz ab. Der internationale Account erzeugt mit Umweltthemen, einer überdurchschnittlichen Emoji-Nutzung sowie Hashtags vor allen Retweets. Mit seinem internationalen Profil schafft es Dräger, 86 000 Follower durchschnittlich zweimal am Tag zu unterhalten. Zu diesem Erfolg trägt vor allem die sehr animierende und umgangssprachliche Tonalität bei. Trotz des Patientenfokus und emotionalen Assets landet Bayer mit einer distanzierten, umgangssprachlichen Tonalität auf dem letzten Platz.

Die schlecht vertretene Pharmaindustrie fällt bei der Twitter-Analyse auf, gerade weil Twitter sich als B2B-Kommunikations-Kanal behaupten konnte. Besonders gut performen auf Twitter die Medizintechniker, die bis auf B. Braun alle mit einem internationalen Profil vertreten sind.

Bei Instagram besteht Handlungsbedarf Durch die vermehrte Nutzung von Reichweiten-Hashtags belegt Boehringer Ingelheim auf Instagram den ersten Platz.

Durch Hashtags wie #instafood und #healthy werden mit Posts zu Gesundheit und Diabetesrezepten knapp 8500 43

Follower erreicht. Linde überzeugt mit Bildern und Videos von Gasanlagen, erreicht dabei zwar nur eine sehr kleine, jedoch sehr aktive Community von 1000 Followern. Das Profil von Grünenthal hingegeben bietet Verbesserungsmöglichkeiten: Zwar schmücken Mitarbeiterfotos und animierte Bilder den Feed, das Unternehmen besetzt aber weder eine Nische noch bietet es einen Mehrwert, der die User zur Interaktion bewegt.

Die Follower der Life-Science-Branche reagieren besonders auf Innovationen und aussergewöhnliche Bilder. Mit emotionalen und unterhaltsamen Inhalten gelingt es den Unternehmen der Pharma- und Chemieindustrie ihren Content kanalübergreifend zu vermarkten. Anders bei der Medizintechnik. Instagram wird – mit Ausnahme von Siemens Healthineers – offensichtlich als kein relevanter Kanal zur Kundenansprache angesehen.

YouTube – BASF hat Video-Potenzial erkannt Als Vorreiter stellt sich in dieser Analyse BASF mit knapp 200 Videos und 34 000 Subscribern heraus. Auf Platz 2 landet Siemens Healthineers mit einem internationalen Account und knapp 120 Videos sowie

Bilder: Namics

MANAGEMENT

Kanalübergreifendes Ranking der Chemie­ industrie. Linde landet nur knapp vor BASF auf Platz eins.

Event-bezogenen Playlists zu Cardiology und Digital Ecosystem. Das Schlusslicht bildet in der YouTube-Analyse Merck. Zwar können die Videos einige Klicks vorweisen, jedoch animieren diese scheinbar nicht dazu, den Kanal zu abonnieren. Auch war trotz einiger länderspezifischer Merck-Accounts kein deutschsprachiger Kanal zu finden.

Aufwändig produzierte Imagefilme sind auf allen Corporate-Kanälen und in allen Life-Science-Branchen zu finden. Hin und wieder lassen sich auch Nischenthemen, wie auf dem Siemens-Healthineers-­ Kanal entdecken. Dieser ist auf Produktvorstellungen und Informationen rund ums Thema «Röntgen» spezialisiert.

Knapp die Hälfte der untersuchten Unternehmen betreiben einen deutschsprachigen Kanal mit themenspezifischen Playlists.

Über den Social-Media-Radar

Über den Social-Media-Radar: Die Abbildung zeigt die Key Performance Indicators des Radars. Die Gewichtung erfolgt entsprechend der Auflistung.

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Untersucht wurden die Social-MediaProfile der umsatzstärksten Unternehmen der Pharma-, Chemie- und Medizintechnik-Branche mit Firmensitz in Deutschland.

Im Zentrum stehen dabei die Kanäle Facebook, Twitter, Instagram und You­Tube.

Massgebend für diese Auswahl war deren Popularität und die Verwendung für eine breite Kundenkommunikation in einem naturwissenschaftlichen Umfeld.

Dem Radar liegen zwei Analysen zugrunde: Die quantitative Auswertung bedient sich kanalspezifischer KPIs (Key Performance Indicators) wie Reichweite, Pos-

Kanalübergreifendes Ranking Pharmaindus­ trie. Boehringer Ingelheim ist branchenübergreifend der Gewinner.

Kanalübergreifendes Ranking Medizintechnik. Siemens Healthineers überzeugt auf Social Media und landet in ihrer Branche auf Platz eins.

ting-Frequenz oder die Anzahl der Follo­w­er und Fans zum Stichtag. Die qualitative Analyse beleuchtet den veröffentlichten Content in Bezug auf Tonalität, Themenauswahl und Aufbereitung (z. B. Bilder).

Die KPIs beider Analysen werden nach Relevanz gewichtet und fliessen in das jeweilige Ranking ein.

Kontakt Sebastian Weber Senior Corporate Communication Manager Namics – A Merkle Company Bederstrasse 1 CH-8002 Zürich +49 89 64913 68 13 medien@namics.com www.namics.com

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MANAGEMENT

Sichere Nutzung

Automatisierungstechnik in der Pharma

Um den Weg zur Digitalisierung schnell zu beschreiten und sich einen Wettbewerbsvorsprung zu sichern, bieten aktuelle Prozessanlagen bereits verschiedene Systeme wie Audit Trail oder Rezeptsteuerung sowie diverse Schnittstellen – unter anderem Ethernet oder Profibus. Intelligent vernetzt, können Daten zwischen Anlagen ohne einen manuellen Eingriff automatisch ausgetauscht und bearbeitet werden.

Damit leistet die Digitalisierung einen wertvollen Beitrag zu Good Manufacturing Practice (GMP), beispielsweise in Form einer lückenlosen Rückverfolgbarkeit der Arzneimittel (track and trace) oder papierloser Produktion.

Digitalisierungsprojekte sind dabei immer eine Gratwanderung zwischen diesen Chancen und den Herausforderungen in der IT-Sicherheit, die umfassend zu gewährleisten ist. Für den richtigen Weg hin zu einer zukunftsfähigen und leistungsfähigen Produktion benötigt es daher Expertenwissen in der Automatisierungstechnik.

Die Fachleute von Carpus+Partner führen sicher durch das Labyrinth der Digitalisierungsmöglichkeiten und sorgen für eine schnittstellenlose Planung von Gebäudeüber Versorgungsanlagen bis hin zur kompletten Prozessanlagenautomatisierung.

Gerade die automatisierten Prozessketten in der Pharmaproduktion müssen sich hohen Anforderungen an Prozesssicherheit und Fertigungsqualität stellen. Die Hersteller tragen Verantwortung für die Gesundheit unzähliger Menschen und unterliegen zurecht strengen arzneimittelrechtlichen Richtlinien, die Qualität, Wirksamkeit und Sicherheit der Medikamente gewährleisten. Neben der konstant hohen Produktqualität ist zudem der unterbrechungsfreie, wirtschaftliche Betrieb der Anlagen 4/2019

Bilder: Carpus+Par tner AG

Die Digitalisierung ist für Pharmaunternehmen grosse Chance und Herausforderung zugleich. Auch und gerade in der pharmazeutischen Industrie: Konventionelle Fertigungsprozesse, in denen manuelle Eingriffe notwendig sind, sind auf Dauer nicht mehr konkurrenzfähig. Im Vergleich mit einer Produktion, welche die Möglichkeiten der Digitalisierung ausschöpft, ist das Risiko von Manipulationen oder Fehlbedienungen zu hoch und die Nachvollziehbarkeit zu gering.

Intelligente Anlagenvernetzung verbindet die Produktionsprozesse mit dem Gebäude.

ein weiterer Anspruch, dem sich jeder Pharmaproduzent heute stellen muss, um seine Zukunftsfähigkeit zu sichern. Aktuelle Trends wie die personalisierte Medizin und die papierlose Datenarchivierung stellen weitere Herausforderungen an die Branche.

Manuelle Eingabe von Produktionsdaten ist vorbei Die Zeiten, als Bediener Produktionsdaten manuell in Maschinen eingaben, sind längst vorbei: Für ein zeitgemässes Qualitätsmanagement und eine anspruchsvolle Qualitätssicherung ist ein solches Vorgehen zu zeitraubend und fehleranfällig. Entsprechend verfügen die aktuellen Anlagen aller Hersteller über Schnittstellen, um sie in automatisierte Produktionsumgebungen einzubinden. Neben den Vorteilen und Chancen, die sich dank der Digitalisierung

umsetzen lassen – etwa ein Schritt für Schritt geführter und dokumentierter Produktionsprozess – ergeben sich für die Betreiber auch Herausforderungen: Die Daten-Schnittstellen müssen unbedingt auch im Sinne der IT-Sicherheit betrachtet werden. Denn nur der aktive und bewusste Umgang mit allen Elementen der Digitalisierung verhindert Missbrauch und das Ausspähen von schützenswerten Daten.

Die Lösung ist eine übergreifende Anlagenvernetzung über alle Unternehmensbereiche hinweg.

Eine solche systemübergreifende Kommunikation sorgt für ein effizientes Zusammenwirken aller Einzelkomponenten: Die Anlagenvernetzung löst durch einen formatunabhängigen Datentransfer das Pro­ blem inkompatibler Schnittstellen von Maschinen und Anlagen unterschiedlicher Hersteller. So sind in der pharmazeutischen Produktion absolut zuverlässige 45

MANAGEMENT

Kommunikationsabläufe und die erforderliche Datenintegrität gewährleistet.

Produktion rückverfolgbar, Produkte fälschungssicher Flexibel werden durch die lückenlose Vernetzung auch die Produktionschargen; die bedarfsspezifische Produktion sorgt für effizientere sowie wirtschaftlichere Prozesse. Und die Anlagenvernetzung schafft noch weiteren Mehrwert für das Produktionsmanagement: Intelligent und anforderungsspezifisch geplant und umgesetzt, stellt sie sicher, dass relevante Produktionsdaten und -ressourcen immer zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle zur Verfügung stehen – wichtig für eine reibungslose und unterbrechungsfreie Produktion. Zudem ist jederzeit sichergestellt, dass alle Prozessschritte zuverlässig und immer in der korrekten Abfolge durchgeführt werden. Ebenso wird eine lückenlose Dokumentation und Langzeit-Archivierung aller Daten gemäss GMP und die Rückverfolgbarkeit aller Prozesse gewährleistet – eine der Grundvoraussetzungen für die fälschungssichere Kennzeichnung, die ab Februar 2019 europaweit für alle verschreibungspflichtigen Arzneimittel vorgeschrieben ist. Zuverlässigen Schutz vor Manipulation von Daten und Produktionsprozess bietet eine integrierte Benutzerverwaltung, die den Zugriff sicher auf festgelegte Personen einschränkt.

Da alle Anlagendaten vollständig elektronisch erfasst und dokumentiert werden, ist ausserdem eine nutzungsspezifische, vorausschauende Wartung der Anlagen möglich. Kleinste Abweichungen in den Abläufen werden automatisch erkannt; so ist ein vorzeitiges kontrolliertes Eingreifen möglich und Produktionsunterbrechungen werden wirkungsvoll verhindert. Zudem können auf

Ermöglicht effizientere Prozesse in der Pharmaproduktion: die ganzheitliche Planung von Gebäude- und Produktionsanlagen.

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Basis der Daten auch die Leistungen verschiedener Anlagen einfacher verglichen und mögliche Verbesserungspotenziale aufgedeckt werden. Zugleich entlastet das zentrale Leitsystem Bediener und Instandhalter, deren Aufgabenspektren immer umfangreicher werden. Da die Produktionsdaten nicht mehr manuell eingegeben werden müssen und das übergeordnete Steuerungssystem Prozessschritte präzise vorgibt, kommt es zu signifikant weniger Fehlern. Das Betriebspersonal übernimmt bei der Bedienung der Anlagen vor allem ausführende und überwachende Aufgaben.

Zentrale Koordination und Steuerung Die Funktionsweise einer Anlagenvernetzung mit Leitsystem kann man sich wie folgt veranschaulichen: alle Komponenten werden unabhängig von ihrem realen Standort in einem virtuellen Raum angeordnet und zu einer Prozesslinie verkettet.

Das Leitsystem steuert und koordiniert alle Maschinen, die an der Produktion beteiligt sind, zentral. Wie ein Dirigent, der aus einer Vielzahl von Musikern mit verschiedensten Instrumenten ein harmonisch klingendes Orchester schafft, bereitet die Anlagenvernetzung den Weg zu einer schnellen, flexiblen und zugleich sicheren sowie papierlosen Produktion. Besonders effizient ist ein solches System, wenn alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind.

Dafür sorgen Fachleute wie die vom Planungs- und Beratungsunternehmen Carpus+Partner, das auf komplexe Hightechund Pharmabauprojekte spezialisiert ist.

Ihren höchst kommunikativen Bauwerken geben sie Impulse für neues Denken und fördern die Weitergabe von Wissen – auch von Maschine zu Maschine. Analog zum Leitsystem führt das international agierende Unternehmen in allen Phasen eines Bauprojektes den Taktstock – vom Konzept bis zur konkreten Umsetzung.

Dabei ermitteln strategische Berater, Prozessingenieure, GMP-Experten und Spezialisten für Anlagenautomatisierung gemeinsam die Ansprüche der Auftraggeber und den Bedarf an Automatisierungskomponenten. Bei der Arbeit für Mittelständler sorgen sie zudem für eine bestmögliche Ausnutzung der finanziellen Fördermög-

Altus Pretorius, Projektingenieur Automatisierung

lichkeiten für Digitalisierungsprojekte.

Denn auch der Staat hat die Digitalisierung als den wirtschaftlichen Treiber in Deutschland erkannt. Darum werden Unternehmen abhängig von ihrer Grösse und dem Investitionsvolumen bei zukunftsweisenden Projekten mit besonders günstigen Krediten wirkungsvoll unterstützt.

Als ganzheitliches Planungsunternehmen betreuen Carpus+Partner Projekte von der vollständigen Planung über die Realisierung der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) und die Prozessplanung bis zur Qualifizierung von Design, Installation und Funktion (DQ, IQ, OQ) der Fertigungsanlagen. Aus­serdem werden Kunden bei der Validierung von Prozessen und Verfahren sowie von Anlagen und allen computergestützten Systemen unterstützt. So entsteht eine lückenlose gesetzeskonforme Lösung, die jedes Audit ohne zeit- und kostenaufwendige Nachbesserungen besteht.

Schnell, flexibel und papierlos leistet intelligente Anlagenvernetzung also Gewähr für Qualität und Sicherheit der Produktion.

Stammen Gebäude- und Produktionsanlagen dabei aus einer Hand, ermöglicht die Synergie zwischen Maschinen, Räumlichkeiten, Qualifizierung und Validierung besonders effiziente Prozesse und macht Pharmaunternehmen langfristig zukunftsfähig.

Kontakt Altus Pretorius Projektingenieur Automatisierung Carpus+Partner AG Schwedlerstrasse 6 D-60314 Frankfurt am Main +49 69 40 12 73 807 info@carpus.de www.carpus.de

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WERKSTOFFE

Neuartige Konstruktionsweise

Die steifsten Leichtbaumaterialien

Platten statt Gitter Charakteristisch für die neue Konstruktionsweise ist, dass die Steifigkeit im Materialinnern nicht mit Gitterstäben, sondern mit sich regelmässig wiederholenden Plattenstrukturen erreicht wird.

«Das Gitterprinzip ist sehr alt, es wird schon lange bei Fachwerkhäusern, bei Stahlbrücken und Stahltürmen wie dem Eiffelturm angewandt. Man kann durch 4/2019

Künftige additiv hergestellte Leichbaumaterialien werden eine Plattenstruktur aufweisen.

Tancogne-Dejean T. et al., Advanced Materials 2018

3D-Druck und andere additive Fertigungsverfahren ermöglichen es, Materialien mit bisher ungeahnt komplexen inneren Strukturen herzustellen. Interessant ist dies auch für die Leichtbauweise. Denn es lassen sich so Materialen entwickeln mit einem möglichst grossen Anteil an inneren Hohlräumen (damit die Materialien möglichst leicht werden), und die gleichzeitig möglichst stabil sind. Um dies zu erreichen, müssen die inneren Strukturen auf intelligente Art möglichst effizient aufgebaut sein.

Forschende der ETH Zürich und des Massachusetts Institute of Technology MIT unter der Leitung von Dirk Mohr, Professor für numerische Materialmodellierung in der Fertigung, haben nun neue innere Strukturen für Materialien entwickelt, welche Kräfte aus nicht nur einer Richtung, sondern aus allen drei Dimensionen aufnehmen müssen, und die gleichzeitig extrem steif sind.

Mathematisch lässt sich ermitteln, wie steif Materialien mit inneren Hohlräumen theoretisch überhaupt werden können.

Und so lässt sich auch zeigen, dass Mohrs neue Konstruktionsweise extrem nahe an diese theoretische Steifigkeitsobergrenze kommt. Mit anderen Worten: Es ist praktisch unmöglich, andere Materialstrukturen zu entwickeln, die bei gegebenem Gewicht noch steifer sind.

Bild: ETH Zürich/Marc Day

ETH-Wissenschaftler haben eine Konstruktionsweise entwickelt, welche Leichtbaumaterialien maximale Steifigkeit verleiht. Eine noch steifere Konstruktionsweise zu entwickeln, ist praktisch unmöglich.

Beispiele für additiv aus einem Polymer hergestellte Plattenstruktur (links) und Gitterstruktur (rechts). Der Würfel links ist aus 2 Mikrometer dünnen Platten aufgebaut. Aussenmasse der beiden Würfel: 0,2 Millimeter Kantenlänge.

Gitterstrukturen hindurchsehen. Diese werden daher häufig als optimale Leichtbaustrukturen wahrgenommen», sagt ETH-Professor Mohr. «Mit Computerberechnungen und experimentellen Messungen konnten wir nun jedoch zeigen, dass Plattenstrukturen bei gleichem Gewicht und Volumen bis zu dreimal steifer sind als Gitterstrukturen.» (Siehe auch Kasten.)

Und nebst der Steifigkeit (Widerstand gegen elastische Verformung) kommt auch

die Festigkeit (Widerstand gegen irreversible Verformung) dieser Strukturen den theoretischen Maximalwerten sehr nahe.

Die ETH-Wissenschaftler haben die Strukturen zunächst am Computer entwickelt und dabei ihre Eigenschaften berechnet.

Anschliessend stellten sie sie im 3D-Druck im Mikrometermassstab aus Kunststoff her. Mohr betont jedoch, dass die Vorteile dieser Konstruktionsweise universell gälten: bei allen Materialien und auch auf al47

Plattenstrukturen sind stabiler als Gitterstrukturen Wenn es darum geht, Belastungen aus allen drei Dimensionen (von oben, unten, links, rechts, von hinten und von vorne) standzuhalten, sind Plattenstrukturen gegenüber Gitterstrukturen im Vorteil. Folgendes Gedankenexperiment hilft, dies zu verstehen: Man stelle sich zwei Würfel mit sehr dünnen Aussenwänden vor. In deren Innerem gibt es Verstrebungen, die verhindern sollen, dass die Würfel bei Druck von aussen zusammengedrückt werden. Der eine Würfel nutzt als Verstrebungen Gitterstäbe, der andere Platten (siehe Abbildung). Das Materialvolumen und somit das Gewicht der Verstrebungen ist in beiden Fällen identisch.

Wird auf den «Gitter-Würfel» (Mitte) von oben eine Kraft ausgeübt, nimmt einer von drei Gitterstäben (gelb) diese Kraft auf. Die anderen beiden Stäbe (blau) tragen nicht zur Stabilität bei. Es braucht sie aber für den Fall, dass die Kraft aus einer anderen Richtung kommt. Wird hingegen auf den «Platten-Würfel» (rechts) von oben Kraft ausgeübt, tragen zwei von drei Platten zur Stabilität bei (die gelben). Diese Form nutzt die inneren Verstrebungen deutlich besser, sie ist effizienter.

len Grössenskalen vom Nanometermassstab bis ganz gross.

Der Zeit voraus Mit den neuen Strukturen sind Mohr und sein Team ihrer Zeit voraus: Die Herstellung im 3D-Druck ist derzeit noch verhältnismässig teuer. «Stellt man solche Strukturen heute additiv aus Edelstahl her, kosten sie pro Gramm so viel wie Silber», sagt Mohr. «Sobald additive Fertigungstechnologien für die Massenproduktion

bereit sind, wird es jedoch zum Durchbruch kommen. Den Leichtbau, der heute aus Kostengründen praktisch nur im Flugzeugbau und in der Raumfahrt zur Anwendung kommt, könnte man dann auch für ein breites Spektrum von Anwendungen nutzen, bei denen Gewicht eine Rolle spielt.» Ausserdem machen die vielen Hohlräume eine Struktur nicht nur leichter, sondern es lassen sich damit auch Rohstoffe und folglich Rohstoffkosten sparen.

Möglichen Anwendungen seien kaum Grenzen gesetzt, sagt Mohr. Medizinische

Tancogne-Dejean T. et al., Advanced Materials 2018

WERKSTOFFE

Bei dieser Struktur handelt es sich um eine der steifsten überhaupt.

Implantate, Laptopgehäuse und ultraleichte Fahrzeugstrukturen sind nur drei von vielen möglichen Beispielen. «Wenn die Zeit reif ist und Leichtbaumaterialien dereinst im grossen Massstab hergestellt werden, wird man dafür diese periodischen Plattenstrukturen verwenden», ist der ETH-Professor überzeugt.

Originalpublikation T. Tancogne-Dejean et al., «3D Plate-Lattices: An Emerging Class of Low-Density Metamaterial Exhibiting Optimal Isotropic Stiffness», Advanced Materials (2018); DOI: 10.1002/adma.201803334 Kontakt Dr. Fabio Bergamin Hochschulkommunikation ETH Zürich Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 57 80 fabio.bergamin@hk.ethz.ch www.ethz.ch

www.ramseyer.ch

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WERKSTOFFE

Biokatalytisches Material für die «grüne» Produktion

Industrielle Ausgangsstoffe für Chemikalien

Katalysatoren sorgen dafür, dass Ausgangsstoffe schnell und energiesparend miteinander reagieren und dabei das gewünschte Endprodukt entsteht. In der chemischen Industrie sind sie daher von enormer Bedeutung: In rund 90 Prozent aller chemischen Prozesse werden Katalysatoren eingesetzt. Das von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des KIT entwickelte Biomaterial soll hier eine umweltfreundliche und energiesparende Alternative bieten.

«Langfristig erhoffen wir uns, dass solche biokatalytischen Materialien in automatisierten Verfahren eingesetzt werden, um ohne aufwendige Synthese- und Reinigungsschritte und mit möglichst wenig Abfallstoffen wertvolle Ausgangsverbindungen zu produzieren», so Professor Christof Niemeyer vom Institut für Biologische Grenzflächen.

Bild: Theo Peschke/KIT

Die Industrie verbraucht grosse Mengen Erdöl, um daraus Ausgangsstoffe für Medikamente, Kosmetik, Kunststoffe oder Lebensmittel herzustellen. Diese Prozesse kosten jedoch viel Energie und erzeugen Abfall. Nachhaltiger sind biologische Verfahren mit Enzymen. Die Eiweissmoleküle können unterschiedlichste chemische Reaktionen katalysieren, ohne Hilfsstoffe oder Lösungsmittel zu verbrauchen. Jedoch sind sie teuer und daher bislang ökonomisch unattraktiv. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun ein neues Biomaterial entwickelt, das den Einsatz der Enzyme stark vereinfacht.

Biokatalysator: Zwei verschiedene Eiweissstoffe fügen sich, einem Zweikomponentenkleber vergleichbar, von selbst zu einem Hydrogel zusammen.

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WERKSTOFFE

Um dies zu erreichen, haben die Wissenschaftler natürliche Enzyme so verändert, dass sie sich von selbst zu einem stabilen Biokatalysator zusammenfügen. Ähnlich wie ein Zweikomponentenkleber bilden die Enzyme, wenn man sie zusammengibt, ein gelartiges Material. Es wird auf Kunststoffchips mit rillenförmigen Vertiefungen aufgebracht. Beim Trocknen wird es konzentriert, wobei das Hydrogel entsteht. Der Chip wird dann mit einer Kunststofffolie abgedeckt.

Durch die Rillen können nun Ausgangsstoffe gepumpt werden, die von den Biokatalysatoren zu den gewünschten Endprodukten umgesetzt werden. Das Biokatalysatorgel selbst bleibt zurück. Für die Reaktion werden keine Lösungsmittel benötigt, auch hohe Temperaturen oder Drücke sind nicht erforderlich, was den Prozess sehr umweltfreundlich und nachhaltig macht.

Da auf kleinstem Raum sehr viel Reaktionsfläche vorhanden ist, sind die Umsatzraten in solchen miniaturisierten Flussreaktoren, also stark verkleinerten Reaktionsgefässen, hoch. Ihr Einsatz in biokatalytischen Prozessen steckt jedoch noch in den Kinderschuhen, da sich Enzyme bisher nur mithilfe von Stützmaterialien im Reaktor fixieren liessen.

Diese verbrauchen wertvollen Reaktorraum, der dann nicht mehr für den Biokatalysator zur Verfügung steht. Das neue Material haftet dagegen am Träger, sodass der Reaktor maximal mit aktivem Biokatalysator befüllt werden kann. Darüber hinaus lässt es sich vollständig recyceln, ist biologisch abbaubar, sehr stabil und erzielt ausserordentlich hohe Ausbeuten bei Reaktionen, für die teure Hilfsstoffe benötigt werden.

Vorteile gegenüber chemischen Prozessen Biokatalytische Materialien haben ausserdem gegenüber chemischen einen erheblichen Vorteil, wenn in einem Prozess

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Bild: Adobe Stock

Enzyme wie ein Zweikomponentenkleber nutzen

Um Ausgangsstoffe für die Medikamente, Kosmetik, Kunststoffe oder Lebensmittel herzustellen braucht die Industrie grosse Mengen Erdöl. Biologische verfahren mit Enzymen sind nachhaltiger, da sie chemische Reaktionen katalysieren ohne Hilfsstoffe und Lösungsmittel.

Am KIT wurde nun ein Biomaterial entwickelt, das den Einsatz von Enzymen vereinfacht.

Enantiomere entstehen können – also Verbindungen, die sich wie Bild und Spiegelbild gleichen. In der Regel wird davon nur eine Verbindung benötigt, die zweite kann sogar unerwünschte Wirkungen haben. Mithilfe von Biokatalysatoren lässt sich gezielt eine der beiden Varianten herstellen, während bei chemischen Verfahren häufig teure Zusatzstoffe benötigt werden oder die unerwünschte Verbindung aufwendig abgetrennt werden muss.

Die Arbeit entstand im Rahmen des Helmholtz-Programms «BioInterfaces in Technology and Medicine» (BIFTM). «Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten waren nur aufgrund der hervorragenden Ausstattung und Infrastruktur dieses Programms möglich», so Christof Niemeyer. In diesem Programm arbeiten Wissenschaftler des KIT interdisziplinär an der Erforschung und Nutzung biologischer Systeme, um sie in der industriellen und medizinischen Biotechnologie anzuwenden. Die starke Interdisziplinarität erfordert eine breite methodische

Expertise, die neben der Materialherstellung und -charakterisierung auch datenbasierte Simulationsmethoden umfasst und am KIT hervorragend abgebildet wird.

Originalpublikation T. Peschke et al., «Self-assembling all-enzyme hydrogels for flow biocatalysis», Angewandte Chemie Int. Ed. (2018); DOI: 10.1002/ange.201810331

Kontakt Regina Link Redakteurin/Pressereferentin Karlsruher Institut für Technologie KIT Kaiserstrasse 12 D-76131 Karlsruhe +49 721 608 21158 regina.link@kit.edu www.kit.edu

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WERKSTOFFE

Wärmedämmung für Holzhäuser

Brandschutz aus Altpapier Empa-Wissenschaftler haben gemeinsam mit der Isofloc AG einen Dämmstoff aus Altpapier entwickelt, der sich für vorfabrizierte Holzbauelemente auch in mehrgeschossigen Holzhäusern eignet und die Konstruktion wirksam vor Feuer schützt. Das Bindemittel ist eine für Mensch, Tier und Umwelt unbedenkliche Substanz.

Franziska Grüneberger hält einen unscheinbaren Würfel aus grauen Flocken in der Hand; sie sieht zufrieden aus. Das Ziel ihrer Forschungsarbeit ist erreicht: In dem Würfel steckt sehr wenig Chemie, aber umso mehr technisches Know-how. Der Würfel beweist, dass sich riesige Berge von Altpapier in ein wertvolles und feuerfestes Dämmmaterial verwandeln lassen – ein Schlüssel zur Einsparung fossiler Brennstoffe. Das alles sieht man dem kleinen Würfel nicht an.

Entscheidend ist, was der Altpapier-Faserwürfel nicht macht: zerbröseln. Genau diese Eigenschaft ist wichtig, um tragende Elemente von Holzhäusern lange vor Feuer zu schützen. Genau diese Festigkeit ist jedoch in der industriellen Herstellung von Dämmstoffschichten schwer zu erreichen.

«Wir haben es hier nicht mit Dämmstoffmatten zu tun, die von Arbeitern zugeschnitten und ins Bauteil eingepasst werden müssen», erläutert die Forscherin.

«Die Altpapierfasern werden vielmehr automatisch in einen Hohlraum eingeblasen, bis er ganz gefüllt ist.» Das Einblasen soll aus Kostengründen möglichst leicht und schnell erfolgen, deshalb müssen die Fasern in diesem Moment gut fliessen. Sobald sie jedoch im Hohlraum sind, sollen sie formstabil bleiben. So kann die Konstruktion bei Bränden geschützt werden. Am Ende soll die maschinell eingeblasene Dämmung so fest und formatfüllend im Bauteil sitzen wie eine von Menschenhand eingepasste Dämmplatte. Nur so kann sie die Hitze eines Feuers lange genug zurückhalten und einen vorzeitigen Abbrand der Konstruktion verhindern.

Die Aufgabe ist nicht ganz leicht: «Wir haben für die bereits am Markt etablierten Zellulosefasern der Isofloc AG nach einem 4/2019

Bilder: Empa

Rainer Klose, Kommunikation, Empa

Empa-Know-how für die Industrie: Franziska Grüneberger und Willi Senn entwickelten ein neues Bindeverfahren, welches den Isofloc-Dämmstoff deutlich feuerfester macht als bisher.

Hier stehen die beiden im Brandlabor, in dem die entscheidenden Versuche stattfanden.

geradezu magischen Bindemittel suchen müssen – ein Stoff, der möglichst von einer Sekunde auf die nächste wirkt», sagt Grüneberger. Sie schnipst mit den Fingern wie ein Zauberer.

Ein Parforceritt durch die Chemie Das Industrieprojekt gemeinsam mit der Dämmstofffirma Isofloc begann im Frühjahr 2017. Franziska Grüneberger und ihr Kollege Thomas Geiger begannen nach geeigneten Bindemitteln zu suchen – ein Parforceritt durch die Chemie, wie sich schnell zeigen sollte. Denn nur wer sich auf diesem Gelände sicher bewegt, findet die passende Substanz.

Erste Randbedingung: Für den Einsatz im nachhaltigen Holzbau sollte das Bindemittel nachweislich ungiftig sein – ein Stoff, mit dem Menschen dauerhaft und prob-

lemlos in Berührung kommen können. In Frage kommen Hilfsstoffe aus der Textil-, Papier-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie – oder Substanzen aus der Natur.

Zweite Rahmenbedingung: Das gewünschte Bindemittel soll günstig und in grossen Mengen verfügbar sein.

«Wir stellten gemeinsam mit Willi Senn, dem Entwicklungsingenieur bei Isofloc, eine Reihe von Versuchen an und verbanden die Dämmfasern mit unterschiedlichen Zusatzstoffen», berichtet die Forscherin. Zugleich lief die Suche nach dem geeigneten «Startschuss», der die Fasern von einem Moment zum nächsten verbindet. Erhitzen mit Dampf? Mit Infrarotstrahlung? Über magnetische Induktion?

Schliesslich fand sich aus der grossen Reihe von «Verdächtigen» der gewünschte Stoff – eine Substanz aus der Lebensmittelindustrie. Laborversuche an der Empa und bei der Isofloc AG in Bütschwil zeigten 51

WERKSTOFFE

Upscaling und Brandversuch: Eine Einblasdämmung wird zum soliden Dämmstoff.

auch im Brandfall eine zuverlässige Verbindung des Zelluloseflockengefüges.

Doch gelingt das auch im Grossmassstab, in einer Produktionshalle? Ein Upscaling-Versuch brachte den Beweis: Die Flocken wurden in mehrere Test-Holzrahmen eingeblasen, daneben ein identischer Hohlraum mit Flocken ohne den neuartigen Zuschlagstoff, und im herkömmlichen Verfahren eingebracht. Nun ging es ins Brandlabor der VKF ZIP AG. Dort wurde der Holzrahmen eine Stunde lang einer 800 bis 1000 Grad heissen Flamme aus-

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gesetzt. Der Holzrahmen durfte an keiner Stelle durchbrennen, und es durften auch keine glühenden Flocken herausfallen. Die neue Isolierung hielt dem Test stand und schützte die Konstruktion zuverlässig, während die Flocken ohne Zuschlagstoff durch die fehlende Verklebung aus dem Holzrahmen herausfielen.

Die Vorteile erläutert Jon-Anton Schmidt, Leiter Anwendungstechnik bei der Isofloc AG: «Das Dämmmaterial in loser Form einzubringen, ist schon eine enorme Zeitersparnis. Mit dem zusätzlichen Vorteil der Formstabilität und der damit verbundenen Brandschutzwirksamkeit erreichen wir Schutzwirkungen, die mit geklemmten Steinwollmatten vergleichbar sind. Das macht die ohnehin schon ökologische und effiziente Dämmung für die Bauindustrie noch interessanter.»

Neue Generation von industriellen Dämmsystemen Der finale Entwicklungsschritt geschieht nun beim Industriepartner. Dort müssen die Maschinentechniker und Ingenieure aus dem bestehenden Prototypen eine

neue Generation von Einblasmaschinen entwickeln, welche die Anforderung an Reproduzierbarkeit und Qualitätskontrolle erfüllen. Die Dosierung des Bindemittels ist dabei wichtig. Sie muss in allen Produktionsschritten in engen Toleranzen eingehalten und überwacht werden können.

In einem Jahr, so schätzt man bei Isofloc, kann die neue Dämmung zusammen mit den passenden Einblasmaschinen auf den Markt kommen. Aus Bergen von Altpapier wird dann ein wertvolles Dämmmaterial, das nicht nur bei der Herstellung und im Einsatz grosse Mengen fossiler Brennstoffe einsparen hilft, sondern industriell als einziger loser Dämmstoff brandschutzwirksam eingesetzt werden kann.

Kontakt Dr. Franziska Grüneberger Cellulose & Wood Materials Empa Überlandstrasse 129 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 40 88 franziska.grueneberger@empa.ch www.empa.ch

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VERBANDSSEITE

■■ Infostelle SCV Schweizerischer Chemieund Pharmaberufe Verband Postfach 509 CH-4005 Basel info@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

■■ Präsident ■■ Höhere Fachprüfung ■■ Termine Kurt Bächtold Chemietechnologe Alle Termine online Siegfried AG, Daniel Müller anschauen: Bodenackerstrasse 15F Untere Brühlstrasse 4 www.cp-technologe.ch CH-4334 Sisseln CH-4800 Zofingen praesident@cp-technologe.ch +41 62 746 10 71 weiterbildung@cp-technologe.ch

ZENTRALVORSTAND Ein Berufsverband, wozu?

Alle in der chemischen Industrie arbeitenden Personen brauchen eine Lobby. Es lohnt sich deshalb, in einem Berufsverband Mitglied zu sein. Wir vom Berufsverband des SCV nehmen die Anliegen unserer Mitglieder durch die Sektionen auf, wir hören hin und hören zu. Zusammen mit Ihnen wollen wir etwas bewirken – für die Gegenwart und für die Zukunft unseres Berufs.

Als Berufsverband können wir direkt Einfluss nehmen auf die Ausbildung und Anpassungen und Änderungen initiieren. Da wir Voten direkt in die entsprechenden Gremien einbringen können, profitieren viele Kolleginnen und Kollegen in unserem Beruf von unserem Engagement.

Es ist nicht selbstverständlich, dass sich das Berufsbild des Chemie- und Pharmatechnologen immer weiterentwickelt hat. Ohne berufsbekennende, motivierte und engagierte Personen, die den Beruf auch täglich ausüben und leben, würde der Beruf nur zögerlich oder gar nicht an die neuen Bedürfnisse angepasst beziehungsweise auf den neusten Stand der Technik gebracht.

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Es sind Eure Berufskollegen an vorderster Front des Berufsverbandes, welche für Euren Beruf und das Ansehen des Berufes CPT landesweit ihren Optimismus und Berufspatriotismus in diversen Gremien einbringen und dabei viel Herzblut investieren.

Im Zusammenspiel mit Science Industries Switzerland und dem Berufsverband, werden gemeinsam die Grundlagen erarbeitet und später umgesetzt um für die Fachkräfte der Gegenwart und Zukunft möglichst optimale Bedingungen schaffen.

Dennoch ist die Frage berechtigt, was ein Berufsverband tatsächlich erreichen kann und dem einzelnen bringen soll.

Der Berufsverband kann beispielsweise niemanden von einer befristeten Beschäftigung in eine unbefristete Beschäftigung bringen, und auch eine leistungsgerechte Einstufung lässt sich mit dem Berufsverband nicht erreichen.

Doch der Berufsverband kann: – Durch den Zentralvorstand werden die Mitglieder des Verbandes nach innen und nach aussen vertreten, insbesondere können wir auf

Ausbildungs- und Schulebene Einfluss nehmen und darüber hinaus in nationalen Gremien und Fachstellen die Interessen der Mitglieder wahren.

– Aus dem Zentralvorstandes und den verschiedenen Ressorts die Öffentlichkeitsarbeit organisieren: Chemiextra (Fachzeitschrift und offizielles Verbandsorgan), Homepage (www.cp-technologe. ch) und SCV-Applikation (erhältlich im Play Store) – Mit den Firmen und der Berufsbildung zusammenarbeiten, um die Produktivität in der chemisch-pharmazeutischen Industrie durch fachlich fundiert ausgebildete Fachkräfte zu erhöhen und durch eine breite Ausbildung die Arbeitsplätze in den jeweiligen Betrieben zu sichern. Dies führte – zum Beispiel – auch zur Einführung der Ausbildung des Chemie- und Pharmapraktikers (2-jährige Attestausbil-

dung). Mit dieser Ausbildung konnte das Bedürfnis der Betriebe nach einer im Vergleich zum Chemie- und Pharmatechnologen niederschwelligeren Grundbildung mit geringeren theoretischen und praktischen Anforderungen befriedigt werden.

– Anfang Sommer 2018 wurde der Beruf des Chemie- und Pharmatechnologen im Nationalen Qualifikationsrahmen (NQR) auf der Stufe 5 eingeteilt. Unser Beruf hat somit die gleiche Einstufung wie der Beruf des Laboranten.

Das unser Beruf, der Chemie- und Pharmatechnologe, dieselbe Einstufung erhalten hat wie die Laborberufe, ist ein weiterer Meilenstein und führt zur Stärkung unseres Berufes. Ohne die Einsitznahme des Berufsverbands in den entsprechenden Gremien, wäre dies nicht zustande gekommen.

– Der Berufsverband fördert auch die berufliche Weiter53

VERBANDSSEITE

bildung seiner Berufsleute durch Angebote der Höheren Berufsbildung wie die Höhere Fachprüfung.

– Die Fach- und Sacharbeit des SCV wird im Wesentlichen in den Kommissionen geleistet. Dort findet ein reger Austausch zwischen den verschiedenen Stellen, Gremien und Verantwortlichen statt.

– Die verschiedenen inhaltlichen Schwerpunkte werden durch die Ressortverantwortlichen im Zentralvorstand abgedeckt. In der Ausbildung ist dies der Bereich der überbetrieblichen Kurse und des Qualifikationsverfahren für den Chemie- und Pharmatechnologen/-technologin, sowie den Chemie- und Pharmapraktiker/-praktikerin.

Für die spätere Weiterbildung zeigt sich der SCV auch für die höhere Fachausbildung verantwortlich. Diese Arbeit dient dazu, den Beruf des CPT und CPP laufend den technischen Neuerungen anzupassen und die Ausbildung «up to date» zu halten.

Eine laufende Anpassung der Bildungsverordnung und deren Anhänge ist im 5-Jahres-Rythmus nötig. Das Arbeitsumfeld, in dem wir uns

alle bewegen unterliegt laufenden Neuerungen und Anpassungen. Kurzfristige Anpassungen an die globalen Märkte betreffen alle, in allen Bereichen. Ein neues Produkt schneller auf den Markt und zum Kunden bringen als die Konkurrenz, ist für jede innovative Firma mit ausgebildeten Mitarbeitenden vorteilhafter zu bewerkstelligen.

Der Berufsverband steuert das schwerfällige Schiff der beruflichen Grundbildung mit den anderen Steuermännern aus der ScienceIndustries Switzerland auf der rauen See der globalen Wirtschaft und dessen zunehmend steigenden Anforderungen. Von allein würde sich das Schiff nur durch die externen Kräfte der Konjunktur etwas bewegen und dies auch nur aufgrund von Ebbe und Flut der jeweiligen Fokussierung oder Strategie. Damit sich an den richtigen Stellen etwas bewegt, müssen wie bei einem Getriebe, die Zahnräder an der richtigen Stelle und in der richtigen Grösse ineinandergreifen.

Dies führt zu einer vorausschauenden und den zukünftigen Anforderungen entsprechenden Ausbildung. Für diese sehr wichtige Aufgaben braucht es auch in Zukunft engagierte

und fachlich versierte Persönlichkeiten, denen das Wohl des Berufes und dessen Ansehen wichtig ist. So wichtige Soft­ skills wie das Pflegen von Netzwerken und Beziehungen, die Fähigkeit mit anderen Arbeitsbereichen zusammenzuarbeiten, zukunftsorientierte und visionäre Vorstellungen entwickeln braucht es genauso wie Durchsetzungsvermögen und den Willen sich für eine gemeinsame, für den Beruf des Chemie- und Pharmatechnologen, wichtige Sache einzusetzen. Notwendig sind auch Ausdauer und Hartnäckigkeit um so lange an einer Aufgabe zu bleiben bis sie abgeschlossen ist.

Viele unserer Berufskolleginnen und Berufskollegen üben den Lehrberuf oder damit verwandte Tätigkeiten aus, ohne Mitglied im Berufsverband zu sein.

Ich erlebe immer wieder Situationen, in welchen diese Personen, die den Beruf erlernt haben, Einfluss auf die Ausbildung oder den Beruf als solches nehmen möchten. Sie aber bereits in der beruflichen Ausbildungsvergangenheit leben, da ihre Berufslehre bereits wieder einige Zeit zurück liegt.

Im Jahr 2014 wurde die Überarbeitung der vorherigen Bivo

abgeschlossen und die jetzige Bivo in Kraft gesetzt. 2020 wird die jetzige Bivo wieder überarbeitet, um Schwierigkeiten in der Ausbildungspraxis zu eliminieren und Verbesserungen einfliessen zu lassen.

Möchtest Du deinen Beruf stärken und auch für die Zukunft gut aufgestellt sein – So werde Mitglied im Berufsverband SCV. Solltest Du bereits Mitglied sein, sprich deine Kolleginnen oder Kollegen darauf an Mitglied in einer der Sektionen zu werden. Ein kleiner jährlicher Mitgliederbeitrag, sollte es jeder Chemie- und Pharmatechnologin und jedem Chemieund Pharmatechnologen wert sein das Image des Berufsbildes zu stärken. Zudem gibt es die Möglichkeit für jedes einzelne Mitglied, sich in der jeweiligen Sektion oder auch als Gast in einer anderen Sektion an den interessanten Aktivitäten zu beteiligen.

Die Beitrittserklärung findet Ihr auf der Homepage des SCV: www.cp-technologe.ch oder direkte Anmeldung unter info@ cp-technologe.ch.

ten Saal Toccata im Hotel Alfa in Birsfelden waren 20 Mitglieder und 4 Vorstandsmitglieder der Sektion Nordwestschweiz anwesend. Der Zentralverband wurde durch Peter Trescher vertreten, da sich der ZV-Präsident Kurt Bächtold kurzfristig abmelden musste.

Nachdem der Stimmenzähler Arthur Tiebel von der Versammlung mit Applaus gewählt und die Beschlussfähigkeit festgestellt wurde, ging es zügig durch die Traktanden.

Im vergangenen Jahr sind Kurt Hirschi und Robert Lang für immer von uns gegangen. Die

Im Namen des Berufsverbandes für Chemie- und Pharmaberufe Kurt Bächtold

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Kurzbericht der 21. Generalversammlung Am 1. Februar 2019 fand die 21. Generalversammlung der Sektion Nordwestschweiz statt. Wiederum konnte eine muntere Schar begrüsst werden. Nachdem sich die eintreffenden Mitglieder eingeschrieben und an den gedeckten Tischen Platz genommen ha54

ben, waren nach kurzer Zeit alle im Saal in ein Gespräch verwickelt, um Neuigkeiten auszutauschen.

Zu Beginn der Versammlung wurden die Anwesenden durch den Versammlungsleiter Martino Villani willkommen geheissen. In den Räumlichkei-

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VERBANDSSEITE

Auch dieses Jahr konnten wieder zahlreiche Mitglieder für langjäh­ rige Sektionszugehörigkeit ge­ ehrt werden. Anwesende Jubilare v. l. n. r. (Verbandszugehörigkeit in Klammern): P. Tallowitz (45 J.), A. Tiebel (35 J.), U. Egger (25 J.) und T. Zuber (45 J.).

Abwesende Jubilare: Giovanni Bernasconi und Theodor Zim­ mermann (60 J.), Peter Bieri, Au­ gust Businger und Josef Kossack (50 J.), Burkhart Böhler, Roger Gugel, Hans Probst, Friederich Reist, Niklaus Senti, Rolf Tschopp (45 J.), André Schneider, Franz Sutter und Roland Waldmeier (40 J.), Willi Horb, Alfred Schäu­ blin und Wilhelm Schlagbauer (35 J.) und Ralf Homburger, Da­ niel Jelsch (25 J.).

Anwesenden gedenken den Verstorbenen mit einer Schweigeminute.

Das Protokoll der 20. GV wird von der Versammlung mit folgendem Einwand genehmigt

und verdankt. Bei Ehrungen 13.5 hat sich ein Fehler in der Jahreszahl eingeschlichen. Richtig ist: Folgende anwesenden Jubilare werden mit einer Flasche Wein geehrt: Für 50-jährige Verbandszugehörigkeit: Brüsch Anton, Scotzniovsky Fritz und Senn Joseph Es folgten der Jahresbericht und die Berichte der Chargen.

Nach der Präsentation der Rechnung 2018 wurde auf Antrag des Revisors Georg Wolf unserem Kassier Peter Tallowitz einstimmig Decharge erteilt.

Raymond Zufferey nahm seine Funktion als Tagespräsident in gewohnt kundiger und routinierter Manier war. Dem Vorstand wurde einstimmig Entlastung erteilt. Da im Vorstand zwei Abgänge zu verzeichnen sind (Präsident und Beisitzer) und keine Person gefunden wurde, die das Präsidentenamt übernehmen will, hat der Vorstand der Versammlung ein Co-Präsidium vorgeschlagen. Dieser Vorschlag wurde von der Ver-

sammlung einstimmig gutgeheissen. Glücklicher weise konnte der Vorstand mit Paul Studer ein weiteres Vorstandsmitglied rekrutieren, um die entstandenen Lücken zu schlies­s en.

Der Gesamtvorstand wurde einstimmig gewählt und setzt sich wie folgt zusammen: Martino Villani bisher Vizepräsident, neu Co-Präsident Martin Nagel bisher Beisitzer, neu Co-Präsident und Sekretär Peter Tallowitz Kassier Felice Bertolami Freizeit und Kultur Paul Studer Beisitzer Nach dem Wahlakt wurde Raymond Zufferey mit viel Applaus

und einer Flasche Wein von seinem Amt entbunden.

Als Kassenrevisoren engagieren sich Georg Wolf, Thomas Nagy und Werner Meyer für ein weiteres Jahr und wurden einstimmig gewählt.

Als Delegierte wurden einstimmig gewählt, Urs Kohler, Thomas Nagy, Martin Nagel, Raymond Zufferey und Georg Wolf.

Das Traktandum «Sektion NWS – wie weiter?» wurde lebhaft diskutiert. Das Resultat dieser Diskussion ist ein klarer Auftrag an den Vorstand, die Sektion wie bisher weiterzuführen und sich für eine verbesserte Zusammenarbeit dem ZV anzu­ nähern.

Im Anschluss an die Versammlung wurde ein feines Essen serviert. Nach gemütlichem Beisammensein wurde diesjährige Generalversammlung beendet und der Heimweg angetreten.

Martin Nagel, Sekretär SCV Sektion NWS

SEKTION FRICKTAL Schokolade-Workshop mit Genussmomenten Schoggi! Egal ob Gross oder Klein, wem läuft beim Gedanken an diese süsse Köstlichkeit nicht gleich das Wasser im Mund zusammen? Schokolade ist Teil der Schweizer Kultur und ganz besonders hebt sich die Confiserie Beschle mit ihren Künsten hervor. Jeder darf das kulinarische Handwerk von Beschle käuflich erwerben, aber nur wenige haben die Möglichkeit, einen Platz in einem Workshop zu ergattern. Die Sektion Fricktal bietet die Gelegenheit, am Workshop nicht nur selbst 4/2019

etwas Süsses zu kreieren, sondern auch zu degustieren. Wem das alleine doch ein wenig zu süss ist, der wird sich über den salzig-rezenten Apéro im Anschluss umso mehr freuen.

Datum Freitag, 8. November 2019 Zeit 18.30 Uhr Treffpunkt Confiserie Beschle, Clarastras­ se 4, CH-4058 Basel

Wer darf teilnehmen?

Mitglieder des SCV aus allen Sektionen und Gäste.

Was kostet es?

Mitglieder und deren Familienmitglieder: Unkostenbeitrag von 10.–/Person; Gäste bezahlen einen Unkostenbeitrag von CHF 130.–/Person Gut zu wissen!

Die Teilnehmerzahl ist beschränkt. Anmeldungen werden in der Reihenfolge des Eingangs berücksichtigt.

Anmeldung dieter.brunner@dsm.com 55

PRODUKTE

Partikelgrössenmessungen nass und trocken

Partikelgrössenanalysen in Dispersionen bieten wichtige Vorteile und werden deshalb sehr häufig für Baustoffe, keramische Rohstoffe, Metallpulver, Farben und Lacke,

Düngemittel, Pharmazeutika, Kosmetika oder Lebensmittel durchgeführt. Das Arbeiten in flüssiger Phase ermöglicht insbesondere eine gute Dispergierung sehr feinteiliger

Präzise, berührungslose Rauheitsmessung

Ob eine Oberfläche besonders glatt sein muss oder im Gegenteil einen bestimmten Grad an Rauheit oder eine definierte Textur zeigen soll: Der neue Surface Roughness Analyzer – SRA von Krüss gibt die Beschaffenheit der Oberfläche präzise wieder und liefert schnell und zuverlässig Informationen für die Optimierung des Herstellungsprozesses. Berührungslos und mit extrem hoher Auflösung erfasst das SRA ein 3D-Bild der Probenoberfläche und dazu Daten zur exakten Beschreibung der Topographie.

Das SRA nutzt zur räumlichen Darstellung der Oberflächentextur die Technologie der konfokalen Mikroskopie. Dabei werden 2D-Bilder in Schichten übereinandergelegt, jedes mit einer sehr geringen Tiefenschärfe. Die Optik wird dabei Bild

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für Bild mit kleinsten Inkrementen abgesenkt, und das mit einer Höhenauflösung bis hinunter zu 10 Nanometern.

Um ein flächiges Einzelbild auf jeder Höhenebene zu erzielen, nutzen herkömmliche Konfokalmikroskope eine rotierende Lochblendenscheibe. Die Scheibe im SRA verwendet Mikrolinsen anstelle blosser Löcher, was die Lichtausbeute erhöht und Analysen von kaum reflektierenden oder sogar transparenten Oberflächen ermöglicht.

Dank der kleinen Abmessungen und des geringen Gewichts findet das SRA fast überall im Labor Platz, ist aber auch als Messkopf für vollautomatische Prozesse in der Fertigungsstrasse verfügbar. So werden Werkstückprüfungen für die Qualitätsüberwachung in Echtzeit möglich. Über die Vielseitigkeit des SRA hinaus kann dessen Software durch die Anbindung an andere Programme wie Matlab in Informationssysteme eingebettet werden.

Krüss GmbH Borsteler Chaussee 85 D-22453 Hamburg +49 40 514 401 30 info@kruss.de www.kruss-scientific.com

Proben, um tatsächlich die Primärpartikel zu charakterisieren. Im Allgemeinen wird hierzu die Laserbeugung mit einer vorhergehenden Ultraschallbehandlung der Proben angewendet.

3P Instruments bietet mit dem Bettersizer 2600 ein neues, innovatives Partikelanalysesystem, das dank des modularen Aufbaus für die Nassund/oder für die Trockendispergierung und somit äusserst flexibel für eine Vielzahl von Messaufgaben einsetzbar ist. Dabei lässt sich ein Wechsel zwischen den Dispergiermodulen in Sekundenschnelle und

mit nur einem Handgriff durchführen. Eine neue, intelligente Kombitechnik erlaubt die exakte Messung feiner und grober Partikel. Der Bettersizer 2600 zeichnet sich zudem durch seine einfache Bedienung, die intuitive Softwareoberfläche und das extrem attraktive Preis-Leistungs-Verhältnis aus.

3P Instruments Rudolf-Diesel-Str. 12 D-85235 Odelzhausen +49 813 493 240 info@3P-instruments.com www.3P-instruments.com

Enorme Beschleunigung mit Scheibenmagnettechnologie

Nach der Übernahme von Dimatech, einem Schweizer Hersteller für leistungsstarke Schrittmotoren, bietet Faulhaber diesen Motortyp nun auch mit höherer Leistung und grösserer Dynamik an. Von herkömmlichen Motoren unterscheidet sich der Scheibenmagnetmotor vor allem durch den extrem leichten Rotor. Er besteht aus einem mehrpoligen Magneten in Form einer Scheibe, der auf der Motorwelle montiert ist. Sein geringes Gewicht minimiert die Rotorträgheit und erlaubt eine Beschleunigung, wie sie in diesen Abmessungen mit keiner anderen Technologie erreicht werden kann.

Damit ist dieser Motortyp besonders für Anwendungen geeignet, in denen Drehzahl oder Richtung häufig und schnell wechseln. Bauartbedingt ist er auch dafür prädestiniert, sehr kleine und präzise Schrittbewegungen auszuführen. Die Grösse der Magnetpole sowie die Form des magnetischen Kreises sind zu-

dem so ausgelegt, dass sie in Bezug auf die Rotorabmessungen ein möglichst hohes Drehmoment erreichen.

Mit ihren spezifischen Eigenschaften sind diese Schrittmotoren unter anderem für Automatisierungsanwendungen optimal geeignet, in denen kleine Lasten sehr schnell zu bewegen sind. Dies kommt insbesondere in der Halbleiter- und der Textilindustrie sowie in der Medizintechnik und Robotik häufig vor.

Ein zusätzlicher Vorteil ist das besonders geringe Gewicht der Motoren. Dies ist vor allem dort wichtig, wo sich der Motor mit der Last bewegt.

Die Vorteile auf einen Blick: • Sehr hohe Beschleunigungs-/ Richtungswechselfähigkeit • Hohe Leistungsdichte • Langlebig • Kurze und leichte Motoren • Hohe Anlaufgeschwindigkeit • Vollschritt-, Halbschritt- und Mikroschrittbetrieb möglich • Hohe Zuverlässigkeit

Faulhaber Minimotor SA Ann-Kristin Hage-Ripamonti Marketing CH-6980 Croglio +41 91 61 13 239 marketing@minimotor.ch www.minimotor.ch

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PRODUKTE

Berghof Hoch& Nieder-DruckReaktoren mit & ohne PTFE-Lining

Präzision, schnelle Wartung und mehr Flexibilität im Abfüllprozess

Die stetig steigende Vielfalt an Getränken, flüssigen Nahrungsmitteln und Pharmazeutika stellt Anlagenbetreiber und Anlagenbauer vor grosse Herausforderungen. Hersteller setzen bei der Behälterform immer mehr auf individuelle Lösungen, um sich von der Konkurrenz abzuheben.

Der Ventilspezialist Gemü reagiert auf die gestiegenen Anforderungen und bringt eine innovative Füllventil-Plattform auf den Markt.

Sie basiert auf der Gemü PD-Tech-

nologie. Dieses neue Dichtkonzept besteht aus einer hochbeständigen Konus-Membrane (PD) aus modifiziertem PTFE (TFM™). Dies ermöglicht eine hermetische Trennung der Antriebsteile vom Produktbereich, sehr hohe Schaltwechselzahlen sowie eine äusserst präzise Dosierung. Gleichzeitig ist die Wartung durch das patentierte Patronenersatzteilsystem einfach und schnell durchzuführen – lange Stillstandzeiten gehören damit der Vergangenheit an. Die Ventile sind FDA und USP Class IV konform und erfüllen die Anforderungen an das «Hygienic Design» und die Lebensmittelverordnung (EG) Nr. 1935/2004.

Die Gemü Füllventil-Plattform besteht derzeit aus einem pneumatisch betätigten Füllventil Gemü F40 und einem elektromotorisch betätigten Füllventil Gemü F60.

Durch die elektrische Steuerung, des in Echtzeit ansteuerbaren Füllventils Gemü F60, wird zukünftig das Ein- und Umstellen der Füllan-

lage bei einem Medium- oder Füllbehälterwechsel erheblich vereinfacht. Durch das exakte Abfahren von frei programmierbaren Füllkurven kann für jedes Medium und Füllgefäss die optimale Mengensteuerung und Abfüllgeschwindigkeit realisiert werden. Über einen Controller lässt sich das elektromotorische Füllventil direkt in die softwaregestützte, zentrale Maschinensteuerung der Abfüllanlage einbinden. Somit ist es besonders für den Einsatz in Linear- oder Rundfüllern, das Abfüllen von Arzneimitteln oder das Befüllen von Infusionsbeuteln geeignet. Da das Füllventil Gemü F60 keine Abluft erzeugt, kann es sogar im Reinraum oder Isolator eingesetzt werden.

Mini-Reaktor

bis 25 ml oder bis 40 ml

Gemü Vertriebs AG Lettenstrasse 3 CH-6343 Rotkreuz +41 41 799 05 55 vertriebsag@gemue.ch www.gemue.ch

BR-Reaktoren 75 ml bis 5700 ml

Vakuum? – Das regeln wir!

Vacuu-Select – der interaktiv be­ dienbare Controller für alle Vakuumprozesse im Labor bietet dem Nutzer ein Bedienkonzept, das sich eng an den gängigen Anwendungen und Arbeitsabläufen im Labor orientiert. Dank neuer Funktionen lassen sich Vakuumprozesse deutlich einfacher, korrekt und reproduzierbar durchführen. Die Eingaben erfolgen wie beim Smart­ phone bequem über ein modernes Touch-Display.

Kombiniert mit allen gängigen Vakuumpumpen macht es ihn zu einem echten Allround-Talent, das zu jeder Anwendung im Labor passt.

Die Prozessschritte und Einstellungen zur Vakuumregelung können je nach Anwendung sehr unterschiedlich sein. Vacuu-Select bietet für alle gängigen Anwendungen fertige Vakuumabläufe, die im Handumdrehen gestartet oder auch angepasst werden können.

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Mit dem integrierten Anwendungseditor lassen sich zusätzlich auch individuelle Prozesse einfach per Drag-and-Drop zusammenstellen.

Für die Laborroutine ein wunderbares Tool, da Einstellungen nicht jedes Mal von Grund auf neu eingeben, sondern immer wieder abgerufen werden können. Häufig verwendete Vakuumabläufe können im Favoritenmenü übersichtlich und schnell zugänglich gesammelt werden.

Im Labor kommen Vakuumpumpen oft mit aggressiven Chemikalien in Kontakt. Der durchgängige

Einsatz von chemiebeständigen Materialen gewährleistet, dass auch bei rauer Arbeitsumgebung keine Schäden am Gerät entstehen. Der Touchscreen ist aus robustem Glas gefertigt und die Sensorik dahinter so abgestimmt, dass sie sich mit Laborhandschuhen bedienen lässt.

Vacuu-Select funktioniert nicht nur in Kombination mit Membranpumpen, sondern mit allen Vakuumquellen im Labor. Für Anwendungen wie Gefriertrocknung oder Schlenk-Lines, die ein tieferes Vakuum als 1 mbar benötigen, stehen Paketlösungen für die Regelung im Feinvakuumbereich zur Verfügung.

VACUUBRAND GMBH + CO. KG Alfred-Zippe-Strasse 4 D-97877 Wertheim +49 9342 808 5550 info@vacuubrand.com www.vacuubrand.com

Reaktor-Systeme - Edelstahl - Hastelloy

www.berghof.com

Hil-Trade GmbH Grubenstrasse 4 CH-8902 Urdorf Telefon 044 777 17 29 info@hiltrade.ch5 7 www.hiltrade.ch

PRODUKTE

Mischtrockner restlos entleerbar

Vakuum-Mischtrockner und -Reaktoren von Amixon arbeiten mit einem vertikal gelagerten Schraubenband-Mischwerkzeugen, die

mit gleichmässig engem Abstand innerhalb der Mischräume rotieren.

Die Wandbestreichung der Gefässwandung garantiert eine ideale Wärmeübertragung, zumal sämtliche Oberflächen, die Produkt berührend sind, einen Doppelmantel aufweisen: die Mischwerkwelle, die schaufelartig geformten Arme und das Schraubenband. Die besondere Formgebung des Schraubenbandes bewirkt ein Mischen und Verströmen ohne Verdichtung und Pressung der Güter. Sowohl pulverförmige als auch pastöse Güter sowie und kristalline Güter werden zuverlässig getrocknet.

Entdecken, was möglich ist

Die Fritsch Analysette 28 ImageSizer zur Trocken- und Nassmessung ist das ideale Partikelmessgerät für alle Anwendungen, bei denen genaue und reproduzierbare Mes­ sergebnisse zur Partikelform und -grösse benötigt werden. Dabei liefert das optische Verfahren der dynamischen Bildanalyse Ergebnisse für einen grossen Messbereich und eine Vielzahl an Formparametern und Auswertemöglichkeiten zur Partikelgrösse. Die Messdauer liegt je nach Probenmenge unter fünf Minuten. Und das Ergebnis liegt sofort vor.

Ihr Vorteil: Grosse Flexibilität für unterschiedliche Messaufgaben für Partikelgrössen von 20 μm bis 20 mm in der Qualitätssicherung, Forschung und Labor – und ist eine sehr einfache und günstige Alternative zum Sieben.

Die Analysette 28 ImageSizer ist in Kombination mit der zugehörigen Nassdispergiereinheit ideal zur Mes-

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sung von Partikelform und -grösse von Suspensionen und Emulsionen.

Die Nassdispergierung eignet sich speziell für feine Partikel, schlecht rieselfähige, fein-agglomerierende oder klebrige Materialien, die in Wasser oder anderen Flüssigkeiten nicht reagieren.

Die Analysette 28 ImageSizer ist das ideale Partikelmessgerät zur schnellen Analyse von Partikelform und -grösse von trockenen, rieselfähigen Materialien. Durch die optische Analyse von Partikelform und Partikelgrösse können Sie beschädigte Partikel, Verunreinigungen, Agglomerate oder Über- und Unterkorn schnell genau erkennen und völlig unkompliziert in Einzelbildern betrachten.

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

Die Trockner sind nach den neuesten EHEDG-Richtlinien sowie GMPund FDA-konform gefertigt und werden zur schonenden Vakuum-Kontakttrocknung pulvriger Güter verwendet.

Betriebe, die ihre Produkte unter sterilen Bedingungen herstellen, können ein neuartiges Reinigungssystem namens WaterDragon nutzen. Es arbeitet vollautomatisch und erledigt die Vorgänge des automatischen Nassreinigens, des Dampfsterilisierens und des anschliessenden Trocknens. Eine gute Voraussetzung für effektives Reinigen ist immer dann gegeben, wenn

der Apparat zuvor restlos entleert wurde. Sogenannte SinConvex-­ Mischwerkzeuge wurden zu diesem Zweck entwickelt und patentiert.

Sie weisen als vertikal gelagerte Schraubenband-Mischwerkzeuge eine effektive Neigung von 33° auf und stellen insofern sicher, dass Restentleergrade bis zu 99,998 % erzielbar sind.

Amixon GmbH Halberstädter Strasse 55 D-33106 Paderborn +49 5251 688 888 0 sales@amixon.de www.amixon.com

Feeding Technology

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

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

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

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

Metabolismus, hoher osmotischer Druck oder Sauerstofflimitierungen, werden vermieden.

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

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

Kuhner Shaker GmbH Kaiserstrasse 100 D-52134 Herzogenrath +49 2407 554 8822 deoffice@kuhner.com www.kuhner.com www.kuhnershaker.de

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PRODUKTE

Glas wird zum Mythos: Kalibrierte Präzisionsglaszylinder

Vorkonfektionierte Autosampler-Vials für die GPC/SEC-Kalibration

guten chemischen Resistenz auch eine geringe thermische Ausdehnung (α = 3,3 × 10–6) sowie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit (∆ 100 K) besitzt.

Kleinste Toleranzen bis in den µm-Bereich erzielt DWK Life Sciences GmbH durch eine spezielle Heissbearbeitung von Glaszylindern aus Borosilikatglas 3.3. Durch diese definierte Kalibrierung im Innendurchmesser eröffnet sich eine Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten im konstruktiven Umfeld.

Ein weiterer Vorteil bildet das Material, da Borosilikatglas neben der

Technische Daten – Fertigungskompetenz von Innendurchmesser 0,15–296,00 mm – Kleinste Innendurchmesser­ toleranzen möglich – Material DURAN: Borosilikatglas 3.3 – Hervorragende chemische und physikalische Eigenschaften

DWK Life Sciences GmbH Otto-Schott-Strasse 21 D-97877 Wertheim/Main precisionglass@dwk-­lifesciences.com www.duran-industrialglass.com

EGV HYP – EHEDG-zertifizierte Berstscheibe für Pharmaproduktionen

Sicherheits- und produktionstechnische Anforderungen zeitgleich zu erfüllen, ist vor allem in der Pharmaindustrie manchmal eine Herausforderung. Staubführende Anlagen müssen mit Explosionsschutzsystemen ausgestattet werden, die auch alle Hygiene- und Reinigungsvorgaben der Produktion zu befolgen haben. Die Lösung: eine Berstscheibe, die für die Herstellung von hygienisch sensiblen Produkten eingesetzt werden kann.

Die Berstscheibe EGV HYP ist eine wirtschaftliche Lösung der beschriebenen Problemstellung nach den strengen Kriterien der EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group). Speziell für hygie-

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nisch anspruchsvolle Bereiche konzipiert, schützt sie den jeweiligen Behälter im Falle einer Explosion durch Entlastung von Flammen und Druck. Die glatte Oberfläche mit dem patentierten, bündig abschliessenden Dichtungssystem verhindert Ablagerungen und Anbackungen während dem Produktionsprozess sowie während der Reinigung der Anlage.

Die EGV HYP kann in kritischen Anlagen wie Sprühtrocknern mit/ohne Nassreinigung, Fliessbetttrocknern und Mischern bedenkenlos eingesetzt werden und bietet so eine kostengünstige Schutzlösung nach den Anforderungen des Hygienic Design.

Paliwoda AG Im Chapf 2 CH-8703 Erlenbach +41 44 910 50 05 info@paliwoda.ch www.paliwoda.ch

Die Herstellung von Kalibrationslösungen für die GPC/SEC-Analytik ist sehr zeitaufwendig, da immer mehrere Proben einzeln eingewogen werden müssen.

Mit den PSS ReadyCals stehen mit hochwertigen Referenzmaterialien in der richtigen Konzentration und Zusammenstellung für die Kalibration von GPC/SEC-Anlagen zur Verfügung. Die Vials müssen lediglich mit der entsprechenden mobilen Phase aufgefüllt werden und ersparen so dem Anwender das zeitaufwendige und fehleranfällige Einwiegen und Umfüllen.

Neu erhältlich sind nun Dex­tranReadyCals: Kalibriersubstanz: Dextran, 9 Standards im Bereich von 180– 298 000 Da. Anwendung: Kalibration wässrige GPC/SEC-Anlagen.

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